本发明涉及粘结剂技术领域，尤其涉及一种以马铃薯淀粉渣为原料的复配粘结剂、制备方法及其在粉煤成型干馏中的应用。
背景技术：
型煤是常见的粉煤利用方式之一，型煤技术为解决粉煤利用与直接燃烧散煤造成的污染提供了很大的帮助。粉煤成型干馏是在型煤制备后，对其一定温度下干馏制备兰炭的过程。由于粘结剂的成本过高，一些组分在一定温度下容易分解，导致难以工业化利用，因此，寻找价格低、来源广、环保型原料就显得尤为关键。
目前，向粉煤中加入无机物质，增加灰分太多，加焦油来制备型煤，焦油存在粘度大混匀困难的问题，往往需增加专用设备，且成本较高，对环境的污染较大，因此，开发价格低廉、环境友好的新型粘合剂就显得尤为重要。
如中国专利201210195968.5公开了以马铃薯淀粉为原料的型煤粘合剂及其制备和应用，型煤粘合剂采用的原料配比为：马铃薯淀粉18～22％；水60～65％；改性剂8～12％；稳定剂0.2～0.6％；氧化剂0.4～0.6％；消泡剂0.3～0.6％；络合剂2.0～4.0％，存在马铃薯淀粉价格较高，粘性不够高，稳定性不够好的问题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明公开了一种以马铃薯淀粉渣为原料的复配粘结剂制备方法及其应用。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
以马铃薯淀粉渣为原料的复配粘结剂的制备方法，具体包括以下步骤：
具体包括以下步骤：
a、向一定质量的马铃薯淀粉渣中加入氢氧化钠，加水后加热到搅拌5-15min，温度为55-65℃的条件下得糊化液；
b、向得到的糊化液中加入过氧化氢溶液，继续搅拌5-15min；
c、加入硼砂溶液，并搅拌5-15min；
d、加入提前制备的预混溶液，搅拌15-25min，即可得该复配粘结。
作为本发明的进一步优选，步骤a中，马铃薯淀粉渣与氢氧化钠的质量比为20：(4-8)。
作为本发明的进一步优选，步骤a中的马铃薯淀粉渣粉碎后，过100目标准筛筛选而得。
作为本发明的进一步优选，步骤b中，质量浓度为30％的过氧化氢的加入量为2-3ml。
作为本发明的进一步优选，步骤c中，硼砂溶液的质量浓度为5％，且硼砂的加入量为过氧化氢的2倍。
作为本发明的进一步优选，步骤d中，预混溶液是由氯化镁、聚丙烯酰胺混合制得，且氯化镁与聚丙烯酰胺的质量比为(10-15):1，预混溶液加入量为140-160ml。
本发明的另一个目的在于公开上述复配粘结剂在粉煤成型干馏制备兰炭中的应用。
本发明的再一个目的在于公开了上述复配粘结剂在粉煤成型干馏制备兰炭的方法，具体包括：具体包括：
(1)先向粉煤中加入焦油渣，再加入制得的55-65ml复配粘结剂，搅拌均匀，在6mpa条件下压制成型，25℃下恒温2小时后于室温下干燥43-48h，备用。
(2)干燥后的型煤进行干馏，从20℃经60-120min加热到600-700℃，恒温2-4h，即可得兰炭。
作为本发明的进一步优选，粉煤与焦油渣质量比为(9-11):1，且粉煤的粒度小于0.2毫米。
在本发明中，马铃薯淀粉渣中加入的氢氧化钠，能使得马铃薯中的胶状蛋白质、可溶性淀粉等大分子发生聚沉，加水后加热搅拌后得糊化液；糊化液中加入过氧化氢氧化淀粉，提高粘结剂的稳定性；加入硼砂溶液能使淀粉的分子之间产生交联，使原来的线状结构变成网状结构，因此粘度增加，粘性增强；聚丙烯酰胺与氯化镁是常用的粘结剂，少量的聚丙烯酰胺，在室温下制备型煤过程中起到辅助粘结作用，氯化镁在干馏的过程中可分解为氧化镁，增强兰炭的抗压强度。
本发明以马铃薯淀粉渣为原料，与201210195968.5公开的利用马铃薯淀粉相比，马铃薯淀粉渣的价格远低于马铃薯淀粉，马铃薯淀粉渣中含有30％左右的淀粉和大量的纤维素、果胶，淀粉经过氢氧化钠糊化后，在过氧化氢、硼砂等作用下提高粘结性的同时，大量的纤维素类似于复合材料中的增强体，将煤粉有机连接在一起。本发明在利用淀粉的同时，还能有效利用其中的纤维素和果胶，同时作用更好地提高了粘结剂的粘性与稳定性。
本发明的有益效果是，
1、本发明中制得的粘结剂是以马铃薯淀粉渣为主要原料，马铃薯淀粉渣中除含有30％左右的淀粉之外，还有大量的纤维素和果胶，纤维素用碱处理后得到的产物称之为碱纤维素，是一种重要的复合材料增强体，同时也是一种重要的粘胶纤维原料，果胶也是常用稳定剂和粘结剂。该淀粉渣中淀粉、纤维素和果胶三者同时作用，使得到的粘结剂的粘结性更强。采用该粘结剂制得的型煤强度、兰炭强度均较高，型煤抗压强度在3000n以上，兰炭抗压强度在1300n以上，型煤、兰炭产品均满足强度要求，同时其工业分析结果符合gb/t25211-2010中工业及民用燃料等的相关要求。
2、本发明所用原料廉价易得，制备工艺简单，大大降低了型煤和兰炭的生产成本；
3、本发明工艺操作简单，耗时短，资源化利用了马铃薯淀粉渣，解决马铃薯淀粉渣对环境的污染问题。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)复配粘结剂的制备
以马铃薯淀粉渣为原料的复配粘结剂的制备方法，包括：
11、向20g马铃薯淀粉渣中加入5g氢氧化钠，加400毫升水后，在温度为60℃的条件下加热搅拌10min，得糊化液；
12、向得到的糊化液中，加入2.5毫升质量浓度为30％过氧化氢溶液，继续搅拌10min；
13、加入5毫升质量浓度为5％的硼砂溶液，并搅拌10min；
14、加入150毫升预混溶液，预混溶液由10g氯化镁和1g聚丙烯酰胺混合制得，搅拌15min，即可得该复配粘结剂。
(2)型煤、兰炭制备
21、先向粉煤中加入焦油渣，再加入制得的55ml复配粘结剂，搅拌均匀，在6mpa条件下压制成型，25℃下恒温2小时后于室温下干燥48h，备用；
22、干燥后的型煤进行干馏，从20℃经60min加热到650℃恒温2h，即可得兰炭。
其中，复配粘结剂与压制成型的型煤均在25℃的干燥箱中恒温2小时，室温下自然干燥2天。
对上述制得的型煤和兰炭进行机械强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为4071.1n/4271.9n、1263.2n。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：复配粘结剂未在25℃的干燥箱恒温2h直接制备型煤，制备好的型煤同样未在25℃的干燥箱恒温2h，直接放在室温下干燥48h，备用。在复配粘结剂的制备方法中，加入8g氢氧化钠。
兰炭的制备过程与实施例1相同。
对制得的型煤和兰炭进行强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为3164.8n/2978.6n、1017.6n。
比较发现，实例2相比实例1，粘结剂与型煤在25℃干燥箱均未放置两小时后，型煤和兰炭强度的明降低。其原因归结于，恒温条件下有利于粘结剂的交联、增稠，也有利于型煤中的水分不至于挥发过快，导致型煤开裂。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：在复配粘结剂的制备方法中，向20g马铃薯淀粉渣中加入4g氢氧化钠，加400毫升水后未进行加热，直接搅拌10min后得糊化液。
型煤、兰炭的制备过程与实施例1相同。
对制得的型煤和兰炭进行强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为2522.7n/3138.1n、954.2n。
比较发现，实例3相比实例1，糊化过程中未进行加热，直接搅拌，可能是部分马铃薯淀粉渣没有分散、溶解，糊化不完全，致使型煤和兰炭强度的显著降低。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：在复配粘结剂的制备方法中，加入了8g氢氧化钠。
型煤、兰炭的制备过程与实施例1相同。
对制得的型煤和兰炭进行强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为2281.2n/2493.9n、1057.9n。
比较发现，实例4相比实例1，糊化过程中加入了过量的氢氧化钠，在糊化淀粉的同时严重破坏了纤维素和果胶的作用，同时在糊化完成后，过量的氢氧化钠与预混溶液中的氯化镁反应生成氢氧化镁，致使氯化镁的强化粘结作用减弱，致使型煤和兰炭强度均发生降低，型煤强度相对降低更大。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：同时在兰炭的制备过程中，从20℃经60min加热到650℃恒温4h和6h。
对制得的型煤和兰炭进行强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为4h时为4071.1n/4271.9n、1384.3n，6h时为4071.1n/4271.9n、1064.2n。。
比较发现，实例5相比实例1，在满足强度要求的同时，增加一定的干馏时间，兰炭强度增加，说明增大干馏时间有利于兰炭中的挥发份溢出，但干馏时间过长，可能导致部分粘结剂诸如糊化淀粉、纤维素和果胶的分解，导致强度下降。
实施例6
与实施例1的不同之处在于：预混溶液中增加了氯化镁的量，加入13g氯化镁和1g聚丙烯酰胺混合制得。
对制得的型煤和兰炭进行强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为3762.3n/3307.3n，1715.3n。
比较发现，实例6相比实例1，在满足强度要求的同时，型煤强度降低，兰炭强度增加，说明增加无机粘结剂氯化镁的量虽然有利于增加兰炭强度，但弱化了聚丙烯酰胺的作用。
实施例7
与实施例6的不同之处在于：兰炭的制备过程中起始温度20℃经120min加热到650℃。
对制得的型煤和兰炭进行强度测定，得到型煤、兰炭的强度分别为3762.3n/3307.3n、1384.3n。
比较发现，实例7相比实例6，兰炭干馏过程中干馏速度过快，导致型兰炭中挥发份挥发过快，兰炭强度减弱。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。