专利名称：金属矿粉造粒(块)粘合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于黑色金属烧结混合料造粒，冷固球团造块及有色金属制团的粘合剂，特别是涉及一种用造纸废液，经浓缩、氧化反应、接枝共聚而制成的高分子聚合物粘合剂。
矿粉造粒(块)，是冶金工业中极其重要的环节。目前在黑色金属烧结混合料造粒中，主要是使用无机粘合剂、烧结矿用生石灰或熟石灰。采用上述无机粘合剂，造球率低、强度差、返矿多。冷固球团，目前主要采用硅酸钠粘合剂，用量大。由于用量大，使大量硅和钠进入高炉，影响了还原指数和还原膨胀指数，降低了铁的质量；有色金属制团，目前有的厂家采用造纸浓缩废液，由于粘接力差，使用量大，如每吨锌矿需500～700kg，且工艺较复杂，提高了生产成本。
本发明的目的，是提供一种由造纸废液，经浓缩，氧化反应，接枝共聚而制成的，可提高造粒(块)率，降低造粒成本和提高产品质量的金属矿粉造粒(块)粘合剂。
金属矿粉造粒(块)粘合剂，由母液、单体、交联剂、引发剂、中合剂和水配制成；母液为含多糖结构的碳水化合物，其固体含量占总量10～50％；单体为水溶性单体或水解后为水溶性单体，占母液总量10～30％；交联剂占母液总量0.05～0.5％；引发剂占母液总量0.05～1.0％；中和剂，依据调解PH值达到3～9的实际需要而定；水相，占总量40～70％。
因此，本发明的金属矿粉造粒(块)粘合剂，是大约由40～70％的水相和30～60％溶于水的高分子聚合物组成。
在母液中加入单体的目的，是使母液改性和接枝。加入交联剂的目的，是使改性后的母液增加强度和防止吸水潮解。引发剂是一种催化剂，以加速反应过程。
本发明的配方组成一、母液包含至少一种含多糖结构的碳水化合物。如淀粉、纤维素、蛋白质、果胶等及其衍生物，纸浆及其碱法制浆回收的黑液，亚硫酸盐法制浆回收的红液、糖厂及化纤厂废液浓缩物等。
二、单体主要是亲水性和水解后变为亲水性的单烯类单体。基本结构类型为 式中R为H和烷基，X主要为 等基团。式中Y一般为H，也有特殊的，如-OH、-COOH等。
1、水溶性单体(1)含羧酸基单体，主要有丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等及它们的酸酐和羧酸盐(碱金属盐、铵盐、胺盐)，如顺丁烯二酸酐、丙烯酸钠、丙烯酸三乙醇胺、甲基丙烯酸钠、马来酸钠等。
(2)含磺酸基单体，主要有乙烯磺酸、丙烯磺酸、乙烯甲苯磺酸、甲基丙烯磺酸等及其它们的碱金属盐、铵盐、胺盐等。
(3)含羟基或(酯)醚基单体，主要有丙烯醇、甲基丙烯醇、乙烯二醇、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸乙三甘醇酯、甲基丙烯酸乙三甘醇酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯等。
(4)含酰胺基单体，主要有丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺，N—烷基丙烯酰胺、N.N—二烷基丙烯酰胺、N—羟烷基丙烯酰胺、N.N—二羟烷基丙烯酰胺、乙烯基内酰胺等，以及含氨基单体和季铵盐单体等。
2、水解后为水溶性单体，这种单体至少有一个水解基(酯基、氰基)。
(1)含乙烯基不饱和羧酸的低级烷基酯，主要有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2—乙基已酯等。
(2)含乙烯基醇酯，主要有醋酸乙烯、醋酸丙烯、醋酸甲基丙烯酯等。
(3)含腈基单体，主要有丙烯腈、甲基丙烯腈。
本发明最适宜的单体为丙烯酸或丙烯酰胺。
三、交联剂(1)具有非共轭多双键化合物，主要有二或三乙烯基化合物、二乙烯苯、二乙烯醚等。
(2)不饱和单羧酸与多元醇或多环氧化物形成的酯。主要有乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、聚乙二醇与丙烯酸形成的二丙烯酸酯等。
(3)不饱和多羧酸与多元醇形成的不饱和聚酯、双丙烯酰胺、尿酯、聚乙二醇二醚等。
(4)形成离子交联的多价金属化合物，如碱金属化合物及锌化物等。
(5)其它可作交联剂的还有N—羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、乙二胺、乙二醛等。
本发明最适宜的交联剂为甲叉基双丙烯酰胺和N—羟甲基丙烯酰胺。
四、引发剂1、过氧化物引发剂，主要有过氧化苯甲酰、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾等。
2、偶氮类引发剂，主要有偶氮二异丁腈，其它引发剂还有硝酸铈、三氯化铁、五价钒盐等。
五、中和剂为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、乙醇胺等。
金属矿粉造粒(块)粘合剂的生产方法是
一、根据不同金属矿粉造粒(块)粘合剂的实际需要，配制好母液、单体、交联剂、引发剂。
二、将母液加入到反应釜内，加热、升温，当达到聚合要求的温度时，再分别加入配制好的单体、交联剂、引发剂，使之发生氧化还原及聚合反应，产生高分子聚合物。聚合反应是在55℃～95℃温度下进行。反应时间2～8小时，聚合反应一般在大气压力下进行外，也可以低于或高于大气压力。反应最好在惰性气体(如氮气)保护下进行。聚合反应产生相当大的热量，必须及时排除。搅拌速度一般在60～80转/分为宜。反应结束时降温，并用中和剂调PH值，冷却至室温时出料。
实施例一、1、母液配制。取亚硫酸盐法造纸苇浆红液浓缩，使其固含量达到45～55；2、单体配制。单体为丙烯酸，占母液总量8％；3、引发剂配制。将占母液总重量0.1％的过硫酸铵溶于去离子水中，配成水溶液；4、将母液—配制好的亚硫酸盐法造纸苇浆红液浓缩液放入糖瓷反应釜内，加温至70～90℃，再分别加入占母液总量8％的单体丙烯酸和由占母液总量为1％的过硫酸铵配制成的引发剂过硫酸铵溶液，在70～90℃温度条件下反应5小时，反应过程，在氮气保护下进行。反应釜搅拌速度为65转/分。调解PH值7～8之间，冷却至室温出料。
产品为棕黑色液体，固含量45～55％，PH值7～8之间，粘度35～55CPa·S，表面张力25～40达因/厘米。
该种金属矿粉造粒(块)粘合剂，主要用于烧结混合料制粒。实施例二、1、母液配制取亚硫酸盐法造纸苇浆红液浓缩，使其固体含量达到45～55％；2、单体配制丙烯酸，数量为母液总量的8％；3、交联剂配制甲叉基双丙烯酰胺，其量为占母液总量的0.2％，溶于去离子水中，配制成水溶液；
4、引发剂配制将占母液总重量0.1％的过硫酸铵溶于去离子水中，配成水溶液。
5、制造工艺与实施例一相同。
产品为棕黑色液体，固含量40～50％，PH值3～5，粘度25～40CPa·S。
该粘合剂用于冷固球团加压成块。
实施例31、母液配制取亚硫酸盐法造纸苇浆红液浓缩，使其固含量达到45～55％；2、单体配制丙烯酸，占母液总量20％；3、交联剂配制N—羟甲基丙烯酰胺，占母液总量0.2％溶于去离子水中配成水溶液；4、引发剂配制取0.5％过硫酸铵，溶于去离子水中，配成水溶液。
5、制造工艺与实施例一相同产品为棕黑色液体，固含量为30～40％，PH值3～5，粘度30～50CPa·S。该种粘合剂主要用于有色金属矿粉制团粒用。
本发明的金属矿粉造粒(块)粘合剂，用于铁矿粉造粒，造粒率高，强度大，透气性好，提高了铁的品位和质量，增加了产量，并可降低能耗。用于冷固球团，粘合剂用量少，还原性好，可提高铁的质量。用于有色金属矿粉制团如锌矿粉，每吨仅用20kg左右，并可简化制团工序，降低了成本。由于本发明的金属矿粉造粒(块)粘合剂的母液是利用造纸厂废液，因此减少了污染，变废为宝，实现了综合利用，具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求
1.金属矿粉造粒(块)粘合剂，由母液、单体、交联剂、中和剂和水配制成，其特征在于A、母液为包含至少一种含多糖结构的碳水化合物，其固体含量占总量的10～50％；B、单体为水溶性单体或水解后为水溶性单体；水溶性单体包括可为含羧酸基单体，也可为含磺酸基单体、含羟基或(酯)醚基单体、含酰胺基单体；含羧酸基单体主要有丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸及它们的酸酐和羧酸盐，如顺丁烯二酸酐、丙烯酸钠、丙烯酸三乙醇胺、甲基丙烯酸钠、马来酸钠；含磺酸基单体主要有乙烯磺酸、丙烯磺酸、乙烯甲苯磺酸、甲基丙烯磺酸及它们的碱金属盐、铵盐、胺盐；含羟基或(酯)醚基单体，主要有丙烯醇、甲基丙烯醇、乙烯二醇、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸三甘醇酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸乙三甘醇酯；含酰胺基单体主要有丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N—烷基丙烯酰胺、N·N—二烷基丙烯酰胺、N—羟烷基丙烯酰胺、N·N—二羟烷基丙烯酰胺、乙烯基内酰胺；水解后的水溶性单体，可为含乙烯基不饱和羧酸的低级烷基酯，主要有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2—乙基已酯，也可为含乙烯基醇酯、含腈基单体；含乙烯基醇酯主要有醋酸乙烯、醋酸丙烯、醋酸甲基丙烯酯，含腈基单体主要有丙烯腈、甲基丙烯腈；单体占母液总量的10～30％；C、交联剂可为具有非共轭多双键化合物，主要有二或三乙烯基化合物、二乙烯苯、二乙烯醚，也可为不饱和单羧酸与多元醇或多环氧化物形成的酯，主要有乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、聚乙二醇与丙烯酸形成的二丙烯酸酯；还可为不饱和多羧酸与多元醇形成的不饱和聚酯、双丙烯酰胺、尿酯、聚乙二醇二醚、N—羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、乙二胺、乙二醛；交联剂占母液总量的0.05～0.5％；D、引发剂主要有过氧化苯甲酰、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、硝酸铈、三氯化铁、五价钒盐；引发剂占母液总量的0.05～1.0％；E、中和剂为氨水，也可为氢氧化钾、氢氧化钠、乙醇胺；调解PH值至3～8。F、固体总含量为30～60％；
2.根据权利要求1所述的金属矿粉造粒(块)粘合剂，其特征在于所述的母液、单体、交联剂、引发剂、中和剂及水的最佳组成为A、母液选用亚硫酸盐法造纸苇浆红液浓缩液，固体含量达到45～55％；B、单体为丙烯酸或丙烯酰胺；单体占母液总量的8％。C、交联剂为甲叉基双丙烯酰胺或N—羟甲基丙烯酰胺，占母液总量的0～0.2％；D、引发剂为过硫酸铵，占母液总重量的0.1～0.5％；E、中和剂可为乙醇胺，调解PH值至3～8；F、固体总含量为30～60％。
全文摘要
金属矿粉造粒(块)粘合剂，属于一种高分子聚合物粘合剂。金属矿粉造粒(块)粘合剂由母液、单体、交联剂、引发剂、中和剂和水配制成。母液为含多糖结构的碳水化合物，如造纸苇浆红液，其固含量占总量10-50％。单体为水溶性单体，如丙烯酸，占母液总重量10-30％。交联剂，如甲叉基双丙烯酰胺，占母液总量0.05-0.5％。引发剂，如过氧化氢占母液总量0.05-1.0％。中和剂，如氢氧化钠，调解pH值达到3-9。水相占总重量的40-70％。发明可用于黑色和有色金属矿粉造粒，可提高造粒率和产品质量，并能降低成本。
文档编号C22B1/244GK1116242SQ95110218
公开日1996年2月7日 申请日期1995年5月8日 优先权日1995年5月8日
发明者姜素香, 白宜吉, 王立帮 申请人:盖州市有机化学厂