用于制造防水耐磨型煤的粘结剂的制备方法及使用方法

用于制造防水耐磨型煤的粘结剂的制备方法及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于型煤粘结剂制备领域，特别涉及用于制造防水耐磨型煤的粘结剂的制备方法及使用方法。
【背景技术】
[0002]管道水力运输作为管道运输的一个重要分支，近年来得到了广泛应用，主要用于输送一些固体散料。在此基础上，型煤管道水力输送技术发展起来。型煤管道水力运输的基本思想是首先将煤粉颗粒压制成防水耐磨的圆柱形型煤，再将注入到管道中，以有压水为运载流体，利用泵动力将型煤进行长距离输送。实现型煤管道水力运输首先面临的问题是如何将煤粉颗粒压制成防水耐磨的圆柱形型煤。
[0003]将煤粉颗粒压制成圆柱形煤柱属于煤粉成型技术，为了型煤具有防水耐磨的特性，生产中以添加粘结剂成型工艺为主。添加粘结剂成型工艺是在煤粉中加入一定比例的粘结剂，混合均匀后放入到型煤成型设备中压制型煤。作为关键技术的粘结剂，应与煤具有很强的亲和力，能够很好地润湿煤粒，成型后能与煤粒紧紧粘结在一起，同时形成防水层，防止粘结剂溶于水或型煤在水力运输过程因吸收水而散开，不利于管道水力运输。
[0004]迄今为止，国内外开发的粘结剂已达数百种，按其化学性质可以分为有机粘结剂和无机粘结。无机粘结剂包括石灰、粘土、水泥等，该类粘结剂粘结性差，防潮防水性能差，无法实现型煤防水耐磨。而有些有机粘结剂具有一定的吸水性，由此生产的型煤易潮解。沥青类粘结剂具有较好的粘结性，可提高型煤的耐水性，常用于生产能够防水耐磨的型煤。但以沥青类为粘结剂的型煤存在污染严重、影响煤本身品质的缺点，而且沥青粘结剂成本高，在生产过程中加入大量的沥青粘结剂造成成本提高。同时生产用于管道水力输送技术的型煤对粘结剂配比、煤粉粒径均有要求，到目前为止，尚需要对沥青类粘结剂进行改良并提出一种经济合理的使用方法，对粘结剂的配比进行优化。

【发明内容】

[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于制造防水耐磨型煤的沥青类粘结剂，对常规的沥青类粘结剂进行改良，并提出一种优化合理的使用配比方案。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:
[0006]提供用于制造防水耐磨型煤的粘结剂的制备方法，采用石油沥青作为基质，所述粘结剂的制备方法具体包括下述步骤:先将石油沥青加热熔化后，脱水去除杂质；
[0007]另取阳离子乳化剂加入水中形成溶液，其中，水的质量与石油沥青的质量之比为0.5?2，所述阳离子乳化剂是指溶解于水时能电离成阳离子或者阳离子胶束的乳化剂，且阳离子乳化剂的质量与水的质量比为I?10% ;
[0008]然后将所得溶液加热至60°C后，加入到处理后的石油沥青中，搅拌均匀(至沥青乳化液具有很好的流动性)，过滤即得到粘结剂。
[0009]在本发明中，所述粘结剂中，石油沥青的质量浓度为30?70%。
[0010]在本发明中，所述阳离子乳化剂采用快裂型阳离子乳化剂(以季铵盐类乳化剂为主，包括烷基羟基酰胺基多胺、十六烷基三甲基溴化铵)。
[0011]提供基于所述的用于制造防水耐磨型煤的粘结剂的使用方法，用于将原煤压制成防水耐磨的型煤，所述使用方法具体包括下述步骤:
[0012]步骤A:利用球磨机将原煤磨碎，得到粒径小于Imm的煤粉(球磨时间为8小时)；
[0013]步骤B:向煤粉中加入水，搅拌均匀形成湿煤粉；
[0014]步骤C:将粘结剂加入到湿煤粉中，并使添加的粘结剂质量占煤粉质量的I?30 %，常温下将混合物搅拌均匀；
[0015]步骤D:将混合物取出放入到成型设备中进行压制，即制得防水耐磨的型煤。
[0016]在本发明中，原煤采用无烟煤时，所述步骤B中，添加的水的质量为煤粉质量的10%。
[0017]在本发明中，所述原煤采用烟煤时，所述步骤B中，添加的水的质量为煤粉质量的15%。
[0018]在本发明中，所述原煤采用褐煤时，所述步骤B中，添加的水的质量为煤粉质量的20%。
[0019]在本发明中，所述防水耐磨的型煤为圆柱状型煤，圆柱状型煤的底面直径在45?500mm之间，圆柱状型煤的高度是直径的I?3倍。
[0020]本发明的实现原理:阳离子乳化沥青是一种水包油的乳化液，具有很好的亲水性。在煤粉中加入少量水便使乳化沥青的液滴与煤粉颗粒均匀混合，轻易地与煤粉颗粒相互粘附、相互聚集，使煤粉在压制过程中形成较紧密的结构。煤粉颗粒浸在液体中时，煤颗粒表面形成负电荷层，而乳化沥青的表面呈现阳离子特性，煤表面和乳化沥青表面相互吸引，进一步增加了煤粉颗粒和乳化沥青液滴以及煤粉颗粒之间的紧密性，同时通过成型设备加压，减少煤粉颗粒间的缝隙，挤出颗粒间多余的外在水分，使型煤内部形成牢固的整体。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0022]1、本发明制备的粘结剂为阳离子乳化沥青，对单一的乳化沥青进行了改进，既保证了粘结剂的防水性和粘结性，又增加了粘结剂与煤粉的亲和力，且该阳离子乳化沥青适用范围广泛，既适用于高品质煤炭，也适用于低品质煤炭。
[0023]2、本发明通过将粘结剂与煤粉混合，在高压条件下快速成型，成型后的煤粉颗粒与沥青液滴粘结在一起，使煤柱具有很好的防水性和耐磨性，能用于长距离管道水力输送。
[0024]3、本发明提供的煤粉与粘结剂的混合使用方法，最大程度上降低了粘结剂的含量，既不影响煤粉的品质，又保证了型煤的质量。
【具体实施方式】
[0025]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0026]下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0027]实施例1粘结剂的制备
[0028]选用60号石油沥青作为基质，以烷基羟基酰胺基多胺为乳化剂，烷基羟基酰胺基多胺属于季铵盐类乳化剂。将60号石油沥青加热融化，脱水去除杂质；另向水中加入阳离子乳化剂形成溶液，水的质量为沥青质量的2倍，阳离子乳化剂的质量与水的质量比为I %，然后将溶液加热至60°C后，将熔化的石油沥青加入到溶液中，搅拌均匀至沥青乳化液具有很好的流动性，过滤即得到粘结剂。沥青的质量浓度为30%，且阳离子乳化沥青在常温下为液体，需要避光保存。
[0029]实施例2粘结剂的制备
[0030]选用60号石油沥青作为基质，以烷基羟基酰胺基多胺为乳化剂，烷基羟基酰胺基多胺属于季铵盐类乳化剂。将60号石油沥青加热融化，脱水去除杂质；另取与石油沥青质量相同的水，向水中加入阳离子乳化剂形成溶液，阳离子乳化剂的质量与水的质量比为5%，然后将溶液加热至60°C后，将熔化的石油沥青加入到溶液中，搅拌均匀至沥青乳化液具有很好的流动性，过滤即得到粘结剂。沥青的质量浓度为50%，且阳离子乳化沥青在常温下为液体，需要避光保存。
[0031]实施例3粘结剂的制备
[0032]选用60号石油沥青作为基质，以烷基羟基酰胺基多胺为乳化剂，烷基羟基酰胺基多胺属于季铵盐类乳化剂。将60号石油沥青加热融化，脱水去除杂质；另向水中加入阳离子乳化剂形成溶液，水的质量是沥青质量的0.5倍，阳离子乳化剂的质量与水的质量比为10%,然后将溶液加热至60°C后，将熔化的石油沥青加入到溶液中，搅拌均匀至沥青乳化液具有很好的流动性，过滤即得到粘结剂。沥青的质量浓度为70%，且阳离子乳化沥青在常温下为液体，需要避光保存。
[0033]实施例4粘结剂的使用方法
[0034]选用实例1-3制得的阳离子乳化沥青作为粘结剂，将其与无烟煤混合压制型煤时，其使用方法为:
[0035](I)利用球磨机将无烟煤磨碎，球磨时间为8小时，得到粒径小于Imm的煤粉；
[0036](2)在煤粉中加入少量的水，搅拌均匀，水的质量是煤粉质量的10% ;
[0037](3)将粘结剂加入到湿煤粉中，阳离子乳化沥青的质量是煤粉质量的1%，常温下搅拌均匀；
[0038](4)将混合物取出放入到成型设备，压制成圆柱形型煤。
[0039]在本实例中，成型的型煤直径是45_，长度是135_。型煤在运输过程中吸水率为10.95%，磨损率为3.83%，具有很好的防水性和耐磨性。
[0040]实施例5粘结剂的使用方法
[0041]选用实例1-3制得的阳离子乳化沥青作为粘结剂，将其与无烟煤混合压制型煤时，其使用方法为:
[0042](I)利用球磨机将无烟煤磨碎，球磨时间为8小时，得到粒径小于Imm的煤粉；
[0043](2)在煤粉中加入少量的水，搅拌均匀，水的质量是煤粉质量的10% ;
[0044](3)将粘结剂加入到湿煤粉中，阳离子乳化沥青的质量是煤粉质量的10%，常温下搅拌均匀；
[0045](4)将混合物取出放入到成型设备，压制成圆柱形型煤。
[0046]在本实例中，成型的型煤直径是150mm，长度是300mm。型煤在运输过程中吸水率为4.58%，磨损率为2.12%，具有很好的防水性和耐磨性。
[0047]实施例6粘结剂的使用方法
[0048]选用实例1-3制得的阳离子乳化沥青作为粘结剂，将其与无烟煤混合压制型煤时，其使用方法为:
[0049](I)利用球磨机将无烟煤磨碎，球磨时间为8小时，得到粒径小于Imm的煤粉；
[0050](2)在煤粉中加入少量的水，搅拌均匀，水的质量是煤粉质量的10% ;
[0051](3)将粘结剂加入到湿煤粉中，阳离子乳化沥青的质量是煤粉质量的30%，常温下搅拌均匀；
[0052](4)将混合物取出放入到成型设备，压制成圆柱形型煤。
[0053]在本实例中，成型的型煤直径是500mm，长度是625mm。型煤在运输过程中吸水率为5.1 %，磨损率为0.91 %，具有很好的防水性和耐磨性。
[0054]实施例7粘结剂的使用方法
[0055]选用实例1-3制得的阳离子乳化沥青作为粘结剂，将其与烟煤混合压制型煤时，其使用方法为:
[0056](I)利用球磨机将无烟煤磨碎，球磨时间为8小时，得到粒径小于Imm的煤粉；
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