专利名称：有色金属中造块制团用粘合剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有色金属中造块制团用粘合剂及其制备方法，尤其是用于有色金属冶炼过程中冷固球团造块及有色金属矿粉制团的粘合剂及其制备方法。
矿粉造粒(块)是冶金工业中极其重要的环节。有色金属制团，主要是使用无机粘合剂，烧结矿用生石灰或熟石灰。采用上述的无机粘合剂，造球率低，强度差，返矿率高。冷固球团，目前主要是采用硅酸钠粘合剂，用量大。使大量硅和钠进入高炉中，影响了还原指数和还原膨胀指数，降低了锌的质量。
木质素磺酸盐是目前使用较多的矿粉粘合剂之一。以木材为原料生产的木质素磺酸钙粘合性能较好。因此应用较为广泛。
国内造纸厂中，有一部分企业是以非木材纤维原料通过亚硫酸氢镁蒸煮法制浆，原料中的木质素经反应生成木质素磺酸镁而溶出。非木材原料的木质素磺酸盐因为其分子上可反应官能团含量较低，故粘结力差。因此，以这种木质素磺酸盐为原料制备的粘合剂，粘结性能低于以木材为原料制备的木质素磺酸盐。为了提高非木材原料的木质素磺酸盐的粘合性能，可以用复配的方法，加入改进粘合性能的药剂，也可对该木质素磺酸盐产品进行化学改性。
对非木材原料的木质素磺酸盐进行改性，可以通过接枝共聚、氧化、还原等反应实现。例如，中国专利申请95110218.4所公开的方法，以苇浆红液为原料，加入水溶性单体如丙烯酸、交联剂如甲叉基双丙烯酰胺、引发剂如过氧化氢，以及中和剂如氢氧化钠，在55-95℃温度下反应。由于这种方法所用各种原料价格较高，产品价格难以同木材原料的木质素磺酸钙竞争。另外，丙烯酰胺类聚合物耐高温性能较差，故不能通过喷雾干燥方法生产干粉，产品通常以液体方式出厂，运输不便。
本发明的目的是提供一种用于有色金属冶炼过程中冷固球团造块及有色金属矿粉制团的粘合剂，该粘合剂采用非木材原料的木质素磺酸盐改性而来，性能与木材原料的木质素磺酸盐制得的粘合剂相当，成本低廉，且可进行喷雾干燥。
本发明的另一个目的是提供该粘合剂的制备方法，该方法具有工艺简单的特点。
本发明提供的用于有色金属冶炼过程中冷固球团造块及有色金属矿粉制团的粘合剂，采用酚、醛、尿素等药剂中的一种或几种对非木材原料的木质素磺酸盐经化学改性而成，其改性配方按重量百分含量计，包括
木质素磺酸镁 40％～70％、酚 0％～5％、甲醛 0％～15％、尿素 0％～8％、六次甲基四胺 0％～1％、其余为水，且其中酚、甲醛、尿素、六次甲基四胺用量不能同时为0。
其中优选的用量为酚1％～5％、甲醛3％～15％、尿素1％～8％、六次甲基四胺0.1％～1％。
酚可以选自苯酚、对苯二酚、对甲基苯酚、间甲基苯酚、邻甲基苯酚、间苯二酚、邻苯二酚和间苯三酚等。
该粘合剂的制备方法是将非木材原料木质素磺酸镁和水加到反应器中溶解，再按上述比例加入改性反应所用的药剂，搅拌均匀，调节pH值至4～6，然后升温到60～104℃，反应1～5小时。
反应完成后，也可将产物经喷雾干燥处理得固体产品。
本发明所使用的非木材原料的木质素磺酸镁可以是非木材纤维原料(如芦苇、竹、蔗渣)通过亚硫酸氢镁蒸煮制得的产物。它可以是经过干燥得到的粉状物，也可以是浓缩的制浆废液(红液)。改性反应所用的酚、醛、尿素以及六次甲基四胺，可以在反应中都使用，也可以根据需要只使用其中的一种或两种。
其制备反应在常压反应器中进行，不必加压或采取隔氧措施。产物可送至喷雾工段进行喷雾干燥，最终得到固体产物，便于运输。如果用户不要求使用固体产品，也可不经喷雾干燥处理而直接以固形物含量约为40％～70％的液体形态出厂。
本发明所提供的有色金属用造块团用的粘合剂，是用酚、醛、尿素等药剂中的一种或几种对非木材原料木质素磺酸盐进行化学改性而成，可将改性木质素磺酸盐进行喷雾干燥。其特点是不必使用木材木质素磺酸盐，同时也不必采用接枝共聚等相对复杂的工艺，从而使生产变得容易进行。
本发明提供的有色金属中造块(粒)制团用粘合剂的性能与以木材原料的木质素磺酸盐制得的粘合剂性能相当。用于有色金属矿粉造块(粒)制团，造块率高，强度大。每吨矿粉仅用60～80Kg粘合剂，并可简化制团工序，降低了成本。用该粘合剂粘合的湿团，无裂缝抗压强度达到2.8MPa，自2米高处自由落下1次不碎，干团抗压强度达到24MPa，自4米高处自由落下1次不碎。该粘合剂可以造纸厂制浆废液为原料，减少了废液造成的污染，实现了综合利用，具有显著的经济效益和社会效益。
实施例1向反应器中加入142mL水，然后加入200g蔗渣木质素磺酸镁，搅拌使其全部溶解，并调节pH值至4。加入20mL 37％(重量)甲醛以及8g尿素，加热至90℃，常压下反应3小时。然后冷却至室温出料。产品为棕黑色粘稠液体，固含量为55％。
实施例2向反应器中加入固形物含量为57.5％(质量)的木质素磺酸镁制浆红液350g，调节pH值至5。加入15mL 37％(重量)甲醛以及5g尿素，加热至100℃，常压下反应1小时。然后冷却至室温出料。产品为棕黑色粘稠液体，固含量为55％。
实施例3向反应器中加入120mL水，然后加入230g竹子木质素磺酸镁，搅拌使其全部溶解，并调节pH值至5。加入15mL 37％(重量)甲醛以及5g尿素，加热至70℃，常压下反应3.5小时。然后产物在170℃下进行喷雾干燥，得到干粉产品。
实施例4向反应器中加入115mL水，然后加入200g芦苇木质素磺酸镁，搅拌使其全部溶解，并调节pH值至5。加入55mL 37％(重量)甲醛，加热至80℃，常压下反应2.5小时。然后产物在170℃下进行喷雾干燥，得到干粉产品。
实施例5向反应器中加入140mL水，然后加入210g蔗渣木质素磺酸镁，搅拌使其全部溶解，并调节pH值至6。加入15mL 37％(重量)甲醛，7g苯酚，加热至100℃，常压下反应2小时。产品为棕黑色粘稠液体，固含量为55％。
实施例6向反应器中加入固形物含量为57.5％(质量)的竹子木质素磺酸镁制浆红液350g，调节pH值至4。加入15mL 37％(重量)甲醛，4g间苯二酚，加热至100℃，常压下反应2小时。然后产物在180℃下进行喷雾干燥，得到干粉产品。
实施例7向反应器中加入140mL水，然后加入200g由蔗渣和芦苇混合蒸煮得到的木质素磺酸镁，搅拌使其全部溶解，并调节pH值至5。加入25mL 37％(质量)甲醛，4g间苯二酚，1g六次甲基四胺，加热至90℃，常压下反应2小时。然后产物在160℃下进行喷雾干燥，得到干粉产品。
实施例8向反应器中加入140mL水，然后加入200g由蔗渣和芦苇混合蒸煮得到的木质素磺酸镁，搅拌使其全部溶解，并调节pH值至6。加入20mL 37％(重量)甲醛，5g尿素，4g对苯二酚，1g六次甲基四胺，加热至100℃，常压下反应2.5小时。然后产物在170℃下进行喷雾干燥，得到干粉产品。
权利要求
1.一种用于有色金属冶炼过程中冷固球团造块及有色金属矿粉制团的粘合剂，用酚、醛、尿素等药剂中的一种或几种对非木材原料的木质素磺酸盐进行化学改性而制得，其改性配方按重量百分含量计，包括木质素磺酸镁 40％～70％、酚 0％～5％、甲醛 0％～15％、尿素 0％～8％、六次甲基四胺 0％～1％、其余为水，且其中酚、甲醛、尿素、六次甲基四胺用量不能同时为0。
2.根据权利要求1中所述的粘合剂，其特征在于所述酚为1％～5％。
3.根据权利要求1中所述的粘合剂，其特征在于所述甲醛为3％～15％。
4.根据权利要求1中所述的粘合剂，其特征在于所述尿素为1％～8％。
5.根据权利要求1中所述的粘合剂，其特征在于所述六次甲基四胺为0.1％～1％。
6.根据权利要求1或2中所述的粘合剂，其特征在于所述酚选自苯酚、对苯二酚、对甲基苯酚、间甲基苯酚、邻甲基苯酚、间苯二酚、邻苯二酚和间苯三酚。
7.权利要求1中所述粘合剂的制备方法，是将非木材原料木质素磺酸镁和水加到反应器中溶解，再按权利要求1中所述比例加入改性反应所用的药剂，搅拌均匀，调节pH值至4～6，然后升温到60～104℃，反应1～5小时。
8.根据权利要求7中所述的方法，其特征在于所述反应完成后，将产物经喷雾干燥处理得固体产品。
9.根据权利要求7中所述的方法，其特征在于所述非木材原料木质素磺酸镁为非木材纤维原料通过亚硫酸氢镁蒸煮制得的产物。
全文摘要
本发明涉及一种有色金属中造块制团用粘合剂及其制备方法,该粘合剂采用酚、醛、尿素、六次甲基四胺药剂中的一种或几种对非木材原料的木质素磺酸盐经化学改性而成;其制备方法是将非木材原料木质素磺酸镁和水加到反应器中溶解,再按比例加入改性反应所用的药剂,搅拌均匀,调节pH值至4～6,然后升温到60～104℃,反应1～5小时。该粘合剂性能优良,成本低廉,可进行喷雾干燥,且其制备工艺简单。
文档编号C22B1/244GK1342778SQ0112980
公开日2002年4月3日 申请日期2001年10月24日 优先权日2001年10月24日
发明者谌凡更, 卢卓敏, 涂宾 申请人:中国科学院广州化学研究所