專利名稱：有色金屬中造塊制團用粘合劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬中造塊制團用粘合劑及其制備方法，尤其是用于有色金屬冶煉過程中冷固球團造塊及有色金屬礦粉制團的粘合劑及其制備方法。
礦粉造粒(塊)是冶金工業中極其重要的環節。有色金屬制團，主要是使用無機粘合劑，燒結礦用生石灰或熟石灰。采用上述的無機粘合劑，造球率低，強度差，返礦率高。冷固球團，目前主要是采用硅酸鈉粘合劑，用量大。使大量硅和鈉進入高爐中，影響了還原指數和還原膨脹指數，降低了鋅的質量。
木質素磺酸鹽是目前使用較多的礦粉粘合劑之一。以木材為原料生產的木質素磺酸鈣粘合性能較好。因此應用較為廣泛。
國內造紙廠中，有一部分企業是以非木材纖維原料通過亞硫酸氫鎂蒸煮法制漿，原料中的木質素經反應生成木質素磺酸鎂而溶出。非木材原料的木質素磺酸鹽因為其分子上可反應官能團含量較低，故粘結力差。因此，以這種木質素磺酸鹽為原料制備的粘合劑，粘結性能低于以木材為原料制備的木質素磺酸鹽。為了提高非木材原料的木質素磺酸鹽的粘合性能，可以用復配的方法，加入改進粘合性能的藥劑，也可對該木質素磺酸鹽產品進行化學改性。
對非木材原料的木質素磺酸鹽進行改性，可以通過接枝共聚、氧化、還原等反應實現。例如，中國專利申請95110218.4所公開的方法，以葦漿紅液為原料，加入水溶性單體如丙烯酸、交聯劑如甲叉基雙丙烯酰胺、引發劑如過氧化氫，以及中和劑如氫氧化鈉，在55-95℃溫度下反應。由于這種方法所用各種原料價格較高，產品價格難以同木材原料的木質素磺酸鈣競爭。另外，丙烯酰胺類聚合物耐高溫性能較差，故不能通過噴霧干燥方法生產干粉，產品通常以液體方式出廠，運輸不便。
本發明的目的是提供一種用于有色金屬冶煉過程中冷固球團造塊及有色金屬礦粉制團的粘合劑，該粘合劑采用非木材原料的木質素磺酸鹽改性而來，性能與木材原料的木質素磺酸鹽制得的粘合劑相當，成本低廉，且可進行噴霧干燥。
本發明的另一個目的是提供該粘合劑的制備方法，該方法具有工藝簡單的特點。
本發明提供的用于有色金屬冶煉過程中冷固球團造塊及有色金屬礦粉制團的粘合劑，采用酚、醛、尿素等藥劑中的一種或幾種對非木材原料的木質素磺酸鹽經化學改性而成，其改性配方按重量百分含量計，包括
木質素磺酸鎂 40％～70％、酚 0％～5％、甲醛 0％～15％、尿素 0％～8％、六次甲基四胺 0％～1％、其余為水，且其中酚、甲醛、尿素、六次甲基四胺用量不能同時為0。
其中優選的用量為酚1％～5％、甲醛3％～15％、尿素1％～8％、六次甲基四胺0.1％～1％。
酚可以選自苯酚、對苯二酚、對甲基苯酚、間甲基苯酚、鄰甲基苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚和間苯三酚等。
該粘合劑的制備方法是將非木材原料木質素磺酸鎂和水加到反應器中溶解，再按上述比例加入改性反應所用的藥劑，攪拌均勻，調節pH值至4～6，然后升溫到60～104℃，反應1～5小時。
反應完成后，也可將產物經噴霧干燥處理得固體產品。
本發明所使用的非木材原料的木質素磺酸鎂可以是非木材纖維原料(如蘆葦、竹、蔗渣)通過亞硫酸氫鎂蒸煮制得的產物。它可以是經過干燥得到的粉狀物，也可以是濃縮的制漿廢液(紅液)。改性反應所用的酚、醛、尿素以及六次甲基四胺，可以在反應中都使用，也可以根據需要只使用其中的一種或兩種。
其制備反應在常壓反應器中進行，不必加壓或采取隔氧措施。產物可送至噴霧工段進行噴霧干燥，最終得到固體產物，便于運輸。如果用戶不要求使用固體產品，也可不經噴霧干燥處理而直接以固形物含量約為40％～70％的液體形態出廠。
本發明所提供的有色金屬用造塊團用的粘合劑，是用酚、醛、尿素等藥劑中的一種或幾種對非木材原料木質素磺酸鹽進行化學改性而成，可將改性木質素磺酸鹽進行噴霧干燥。其特點是不必使用木材木質素磺酸鹽，同時也不必采用接枝共聚等相對復雜的工藝，從而使生產變得容易進行。
本發明提供的有色金屬中造塊(粒)制團用粘合劑的性能與以木材原料的木質素磺酸鹽制得的粘合劑性能相當。用于有色金屬礦粉造塊(粒)制團，造塊率高，強度大。每噸礦粉僅用60～80Kg粘合劑，并可簡化制團工序，降低了成本。用該粘合劑粘合的濕團，無裂縫抗壓強度達到2.8MPa，自2米高處自由落下1次不碎，干團抗壓強度達到24MPa，自4米高處自由落下1次不碎。該粘合劑可以造紙廠制漿廢液為原料，減少了廢液造成的污染，實現了綜合利用，具有顯著的經濟效益和社會效益。
實施例1向反應器中加入142mL水，然后加入200g蔗渣木質素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調節pH值至4。加入20mL 37％(重量)甲醛以及8g尿素，加熱至90℃，常壓下反應3小時。然后冷卻至室溫出料。產品為棕黑色粘稠液體，固含量為55％。
實施例2向反應器中加入固形物含量為57.5％(質量)的木質素磺酸鎂制漿紅液350g，調節pH值至5。加入15mL 37％(重量)甲醛以及5g尿素，加熱至100℃，常壓下反應1小時。然后冷卻至室溫出料。產品為棕黑色粘稠液體，固含量為55％。
實施例3向反應器中加入120mL水，然后加入230g竹子木質素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調節pH值至5。加入15mL 37％(重量)甲醛以及5g尿素，加熱至70℃，常壓下反應3.5小時。然后產物在170℃下進行噴霧干燥，得到干粉產品。
實施例4向反應器中加入115mL水，然后加入200g蘆葦木質素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調節pH值至5。加入55mL 37％(重量)甲醛，加熱至80℃，常壓下反應2.5小時。然后產物在170℃下進行噴霧干燥，得到干粉產品。
實施例5向反應器中加入140mL水，然后加入210g蔗渣木質素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調節pH值至6。加入15mL 37％(重量)甲醛，7g苯酚，加熱至100℃，常壓下反應2小時。產品為棕黑色粘稠液體，固含量為55％。
實施例6向反應器中加入固形物含量為57.5％(質量)的竹子木質素磺酸鎂制漿紅液350g，調節pH值至4。加入15mL 37％(重量)甲醛，4g間苯二酚，加熱至100℃，常壓下反應2小時。然后產物在180℃下進行噴霧干燥，得到干粉產品。
實施例7向反應器中加入140mL水，然后加入200g由蔗渣和蘆葦混合蒸煮得到的木質素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調節pH值至5。加入25mL 37％(質量)甲醛，4g間苯二酚，1g六次甲基四胺，加熱至90℃，常壓下反應2小時。然后產物在160℃下進行噴霧干燥，得到干粉產品。
實施例8向反應器中加入140mL水，然后加入200g由蔗渣和蘆葦混合蒸煮得到的木質素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調節pH值至6。加入20mL 37％(重量)甲醛，5g尿素，4g對苯二酚，1g六次甲基四胺，加熱至100℃，常壓下反應2.5小時。然后產物在170℃下進行噴霧干燥，得到干粉產品。
權利要求
1.一種用于有色金屬冶煉過程中冷固球團造塊及有色金屬礦粉制團的粘合劑，用酚、醛、尿素等藥劑中的一種或幾種對非木材原料的木質素磺酸鹽進行化學改性而制得，其改性配方按重量百分含量計，包括木質素磺酸鎂 40％～70％、酚 0％～5％、甲醛 0％～15％、尿素 0％～8％、六次甲基四胺 0％～1％、其余為水，且其中酚、甲醛、尿素、六次甲基四胺用量不能同時為0。
2.根據權利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述酚為1％～5％。
3.根據權利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述甲醛為3％～15％。
4.根據權利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述尿素為1％～8％。
5.根據權利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述六次甲基四胺為0.1％～1％。
6.根據權利要求1或2中所述的粘合劑，其特征在于所述酚選自苯酚、對苯二酚、對甲基苯酚、間甲基苯酚、鄰甲基苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚和間苯三酚。
7.權利要求1中所述粘合劑的制備方法，是將非木材原料木質素磺酸鎂和水加到反應器中溶解，再按權利要求1中所述比例加入改性反應所用的藥劑，攪拌均勻，調節pH值至4～6，然后升溫到60～104℃，反應1～5小時。
8.根據權利要求7中所述的方法，其特征在于所述反應完成后，將產物經噴霧干燥處理得固體產品。
9.根據權利要求7中所述的方法，其特征在于所述非木材原料木質素磺酸鎂為非木材纖維原料通過亞硫酸氫鎂蒸煮制得的產物。
全文摘要
本發明涉及一種有色金屬中造塊制團用粘合劑及其制備方法,該粘合劑采用酚、醛、尿素、六次甲基四胺藥劑中的一種或幾種對非木材原料的木質素磺酸鹽經化學改性而成;其制備方法是將非木材原料木質素磺酸鎂和水加到反應器中溶解,再按比例加入改性反應所用的藥劑,攪拌均勻,調節pH值至4～6,然后升溫到60～104℃,反應1～5小時。該粘合劑性能優良,成本低廉,可進行噴霧干燥,且其制備工藝簡單。
文檔編號C22B1/244GK1342778SQ0112980
公開日2002年4月3日 申請日期2001年10月24日 優先權日2001年10月24日
發明者諶凡更, 盧卓敏, 涂賓 申請人:中國科學院廣州化學研究所