本发明属于电石冶炼领域，具体而言，本发明涉及复合粘结剂和制备生产电石用混合球团的方法。
背景技术：
电石作为重要的乙炔化工中间体，电石乙炔可以用来合成苯、橡胶、聚氯乙烯、聚乙炔等多种有机产品。经过60多年的改进和发展，电石工业目前已经成为我国不可或缺的基础化工原料产业。同时我国“富煤、贫油、少气”的能源结构，决定了电石在我国经济社会发展中发挥着不可取代的重要作用。
工业生产电石的方法主要是电热法，即在高温电弧炉设备中加热熔炼块状的焦炭和氧化钙，在温度为1800-2200摄氏度时反应生成熔融电石。电热法采用焦炭作为碳素原料，一般通过煤焦化制备，采用氧化钙为钙素原料，一般通过煅烧石灰石得到，该过程流程长、电耗大，并且有机碳损失高，污染严重。同时电热法采用的原料均为块状原料，原料之间接触面积少，物料传质速度慢，化学反应速度低。
因此，现有生产电石的技术有待进一步改进。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合粘结剂和制备生产电石用混合球团的方法。该复合粘结剂可保证电石生产对原料球团的入炉要求和生产过程中的热强度要求。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合粘结剂，根据本发明的实施例，该复合粘结剂包括：沥青、橡胶粉和聚乙二醇，且所述沥青、所述橡胶粉和所述聚乙二醇的质量比为100：(10～30)：(5～10)。
根据本发明实施例的复合粘结剂，橡胶粉为固体颗粒，其分子呈交联网状结构，耐热性和热稳定性较好；沥青中加入橡胶胶粉后，可以提高沥青的软化点，同时橡胶粉可吸收沥青中的油分而溶胀，进而增加沥青的粘结性；聚乙二醇本身是优良的分散剂和粘结剂，其与沥青共同作用能增加沥青中β树脂含量，改善沥青骨架结构，进而改善沥青的耐高温性能。三种粘结剂的共同作用形成的复合粘结剂，可保证电石生产对原料球团的入炉要求和生产过程中的热强度要求。
另外，根据本发明上述实施例的复合粘结剂还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述橡胶粉的粒度不高于0.1mm。由此，可进一步提高复合粘结剂的品质。
在本发明的一些实施例中，所述聚乙二醇的粒度不高于0.1mm。由此，可进一步提高复合粘结剂的品质。
在本发明的一些实施例中，所述复合粘结剂的粒度不高于1mm。由此，可进一步提高复合粘结剂的品质。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述复合粘结剂来制备生产电石用混合球团的方法，其特征在于，包括：
(1)将半焦进行预处理，以便得到干燥半焦粉；
(2)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰粉；
(3)将所述干燥半焦粉与所述生石灰粉和粘结剂进行混合，以便得到混合物料；
(4)将所述混合物料进行预热处理；
(5)将步骤(4)得到的预热后的混合物料进行成型处理，以便得到混合球团，
其中，所述粘结剂为上述所述的复合粘结剂。
根据本发明实施例的制备生产电石用混合球团的方法，所用原料均为粉体，可使得生产电石的温度显著降低，进而降低生产电石的能耗；原料中采用了半焦，解决了煤化工行业大规模半焦的循环利用问题，同时降低了生产电石的能耗；粘结剂采用上述复合粘结剂，可保证电石生产对原料球团的入炉要求和生产过程中的热强度要求；在生产过程中，采用干燥半焦粉和生石灰粉为原料，经混合和成型处理得到混合球团，可增加原料间的反应界面，改善反应的动力学条件，有利于电石合成反应中的传质和传热，进而实现电石原料及电石生产过程中的节能减排。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述干燥半焦粉的粒径不高于3mm。由此，有利于提高混合球团的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述干燥半焦粉中含水量不高于7wt％。由此，可进一步提高混合球团的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述生石灰粉的粒径不高于3mm。由此，可进一步提高混合球团的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述干燥半焦粉和所述生石灰粉的质量比为(0.5～0.8)：(0.8～1.2)。由此，可进一步提高混合球团的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粘结剂的加入量为所述干燥半焦粉和所述生石灰粉总质量的5～12wt％。由此，可进一步提高混合球团的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述预热处理的温度为80～120摄氏度，时间为0.5～2小时。由此，可进一步提高混合球团的品质。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是是根据本发明一个实施例的制备生产电石用混合球团的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合粘结剂，根据本发明的实施例，该复合粘结剂包括：沥青、橡胶粉和聚乙二醇，且沥青、橡胶粉和聚乙二醇的质量比可以为100：(10～30)：(5～10)。具体的，将沥青加热至160-200摄氏度，得到熔融态沥青，然后向其中加入10-30wt％的橡胶粉，恒温搅拌1.5-2h，降温至120-150摄氏度时再加入5-10wt％的聚乙二醇，恒温搅拌1.5-2h，冷却，研磨得到复合粘结剂。发明人发现，请发明人补充说明沥青、橡胶粉和聚乙二醇的质量比过高过低的影响。在复合粘结剂中主要成分为沥青，而橡胶和聚乙二醇为改性剂。其中，若橡胶粉含量过高，会使沥青本体结构遭到大量破坏，从而降低复合粘结剂的性能；而若橡胶粉含量过低，则形成的复合粘结剂的网络结构不紧密，粘结效果不佳。因此，橡胶粉含量过高或过低都会降低复合粘结剂的粘结性能；发明人经过大量实验意外发现，当聚乙二醇的添加量在5wt％-10wt％的范围内时，复合粘结剂的粘结性能急剧增加，但是继续增加聚乙二醇的含量，复合粘结剂的粘结性能基本不变。由此，采用本发明提出的沥青、橡胶粉和聚乙二醇的质量比可显著提高复合粘结剂的性能，同时不会造成资源浪费。
根据本发明实施例的复合粘结剂，橡胶粉为固体颗粒，其分子呈交联网状结构，耐热性和热稳定性较好；沥青中加入橡胶胶粉后，可以提高沥青的软化点，同时橡胶粉可吸收沥青中的油分而溶胀，进而增加沥青的粘结性；聚乙二醇本身是优良的分散剂和粘结剂，其与沥青共同作用能增加沥青中β树脂含量，改善沥青骨架结构，进而改善沥青的耐高温性能。三种粘结剂的共同作用形成的复合粘结剂，可保证电石生产对原料球团的入炉要求和生产过程中的热强度要求。
根据本发明的一个实施例，橡胶粉的粒度并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，橡胶粉的粒度可以不高于0.1mm。发明人发现，若橡胶粉的粒度过大，不利于橡胶粉分散到熔融沥青中。由此，采用本发明提出的橡胶粉的粒度可以显著提高复合粘结剂的性能。
根据本发明的再一个实施例，聚乙二醇的粒度并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，聚乙二醇的粒度可以不高于0.1mm。发明人发现，若聚乙二醇的粒度过大，则其与沥青的接触改性不均匀，会影响复合粘结剂性能。由此，采用本发明提出的聚乙二醇的粒度可以显著提高复合粘结剂的性能。
根据本发明的又一个实施例，复合粘结剂的粒度并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，复合粘结剂的粒度可以不高于1mm。发明人发现，若复合粘结剂粒度过大，不利于复合粘结剂填充到半焦粉和生石灰粉之间，从而无法充分浸润原料表面，造成粘结效果差。由此，采用本发明提出的复合粘结剂的粒度颗显著提高复合粘结剂的性能，进而提高后续混合球团的品质。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述复合粘结剂来制备生产电石用混合球团的方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
s100：将半焦进行预处理
该步骤中，将半焦进行预处理，以便得到干燥半焦粉。需要说明的是预处理的具体方式并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为先破碎再干燥。发明人发现，通过将半焦破碎成半焦粉，可显著增加半焦粉的比表面积，提高半焦粉后续与其他原料的接触面积，进而提高混合球团在生产电石的反应速率，降低生产电石的温度，同时节约能耗。半焦粉再经干燥处理后，可除去半焦粉中的水分，由此可避免生石灰粉不吸水消化，进而可保证球团的强度。
根据本发明的一个实施例，干燥半焦粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥半焦粉的粒径可以不高于3mm。由此，有利于提高混合球团中各原料的接触面积，进而提高混合球团的品质，降低生产电石的能耗。
根据本发明的再一个实施例，干燥半焦粉中的含水量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥半焦粉中的含水量可以不高于7wt％。由此，可避免生石灰粉不吸水消化，进而可保证球团的强度。
s200：将生石灰进行破碎处理
该步骤中，将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰粉。发明人发现，通过将生石灰破碎成生石灰粉，可显著增加生石灰粉的比表面积，提高生石灰粉后续与其他原料的接触面积，进而提高混合球团在生产电石的反应速率，降低生产电石的温度，同时节约能耗。
根据本发明的一个实施例，生石灰粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，生石灰粉的粒径可以不高于3mm。由此，有利于提高混合球团中各原料的接触面积，进而提高混合球团的品质，降低生产电石的能耗。
s300：将干燥半焦粉与生石灰粉和粘结剂进行混合
该步骤中，将干燥半焦粉与生石灰粉和粘结剂进行混合，以便得到混合物料。其中粘结剂为上述复合粘结剂。具体的，通过将干燥半焦粉与生石灰粉和粘结剂进行混合，使得干燥半焦粉和生石灰粉、粘结剂之间接触充分，有利于提高后续所得混合球团的品位，进而提高生产电石的生产效率，降低生产电石的温度，进而降低能耗。
根据本发明的一个实施例，干燥半焦粉和生石灰粉的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥半焦粉和生石灰粉的质量比可以为(0.5～0.8)：(0.8～1.2)。由此，有利于提高混合球团的品质。
根据本发明的再一个实施例，粘结剂的加入量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，粘结剂的加入量可以为干燥半焦粉和生石灰粉总质量的5～12wt％。发明人发现，若粘结剂的加入量过低，则粘结效果不佳；而若粘结剂的加入量过大，则原料成本增加，同时在后续过程中会产生大量气体进而降低混合球团的强度。由此，采用本发明提出的粘结剂的加入量可显著提高混合球团的品质，同时节约成本。
s400：将混合物料进行预热处理
该步骤中，将混合物料进行预热处理。发明人发现，预热可使复合粘结剂软化，进而增加混合物料中干燥半焦粉和生石灰粉与粘结剂之间的作用力。
根据本发明的一个实施例，预热处理的条件并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，预热处理的温度可以为80～120摄氏度，时间可以为0.5～2小时。发明人发现，因沥青的软化温度为80-120摄氏度，故将预热处理的温度控制在此范围内，可保证沥青软化完全，进而可提高混合球团的品质；预热0.5-2h原料预热完全，预热的时间过短则预热不完全，时间过长则增加能耗同时延长整个工艺生产时间，降低生产的经济性。由此，采用本发明提出的预热处理的条件可显著由于其他提高混合球团的品质，同时节约成本。
s500：将s400得到的预热后的混合物料进行成型处理
该步骤中，将s400得到的预热后的混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。发明人发现，预热后的混合物料经成型处理后可进一步增加干燥半焦粉和生石灰粉、粘结剂之间接触面积，提高后续所得混合球团的品位，进而提高生产电石的生产效率，降低生产电石的温度，进而降低能耗。
根据本发明实施例的制备生产电石用混合球团的方法，所用原料均为粉体，可使得生产电石的温度显著降低，进而降低生产电石的能耗；原料中采用了半焦，解决了煤化工行业大规模半焦的循环利用问题，同时降低了生产电石的能耗；粘结剂采用上述复合粘结剂，可保证电石生产对原料球团的入炉要求和生产过程中的热强度要求；在生产过程中，采用干燥半焦粉和生石灰粉为原料，经混合和成型处理得到混合球团，可增加原料间的反应界面，改善反应的动力学条件，有利于电石合成反应中的传质和传热，进而实现电石原料及电石生产过程中的节能减排。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
(1)复合粘结剂：将沥青加热至200摄氏度，得到熔融态沥青，然后向其中加入15wt％粒度在0.1mm以下的橡胶粉，恒温搅拌2h，降温至150摄氏度时再加入10wt％粒度在0.1mm以下的聚乙二醇，恒温搅拌2h，冷却，研磨得到复合粘结剂。
(2)制备生产电石用混合球团的方法
首先将半焦依次进行破碎和干燥处理，得到固定碳含量为78.27wt％、水分含量为5.66wt％且粒径在1mm以下的干燥半焦粉；然后将生石灰进行破碎处理，得到氧化钙含量为89.39wt％、烧损3.14％且粒径在1mm以下的生石灰粉；称取干燥半焦粉1000g、生石灰粉1600g和130g复合粘结剂置于混料装置中，混合10min，得到混合物料；接着将混合物料置于90摄氏度下恒温预热1h，得到预热后混合物料；最后将预热后混合物料置于成型装置中压制成型，成型压力为18mpa，得到生产电石用混合球团。将所得混合球团在球团压力试验机上进行冷强度测试，测得混合球团的冷强度为212n，满足生产电石的要求。
实施例2
(1)复合粘结剂：将沥青加热至200摄氏度，得到熔融态沥青，然后向其中加入25wt％粒度在0.1mm以下的橡胶粉，恒温搅拌2h，降温至150摄氏度时再加入5wt％粒度在0.1mm以下的聚乙二醇，恒温搅拌2h，冷却，研磨得到复合粘结剂。
(2)制备生产电石用混合球团的方法
首先将半焦依次进行破碎和干燥处理，得到固定碳含量为78.27wt％、水分含量为5.66wt％且粒径在1mm以下的干燥半焦粉；然后将生石灰进行破碎处理，得到氧化钙含量为89.39wt％、烧损3.14％且粒径在1mm以下的生石灰粉；称取干燥半焦粉1000g、生石灰粉1600g和260g复合粘结剂置于混料装置中，混合10min，得到混合物料；接着将混合物料置于100摄氏度下恒温预热1h，得到预热后混合物料；最后将预热后混合物料置于成型装置中压制成型，成型压力为20mpa，得到生产电石用混合球团。将所得混合球团在球团压力试验机上进行冷强度测试，测得混合球团的冷强度为354n。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。