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2020

冷固結(jié)球團(tuán)用粘結(jié)劑（1）

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來源：公司內(nèi)部

很多物料生產(chǎn)冷固結(jié)球團(tuán)都可能需要粘結(jié)劑，不同的物料對粘結(jié)劑的選擇是不同的，相同的物料不同的工藝其所用粘結(jié)劑也是不同的，這里根據(jù)我們的實(shí)踐，對粘結(jié)劑的選用做一般性的說明。

1.粘結(jié)劑的選用原則

通常粘結(jié)劑些選擇應(yīng)遵循如下原則：（1）當(dāng)?shù)厥袌鋈菀撰@得。（2）對物料的適用性。（3）滿足需求的情況下較低的價(jià)格。

2.粘結(jié)劑的分類

無機(jī)粘結(jié)劑	1.水玻璃（R2O·nSiO2） 2.膨潤土 3.耐火水泥 4.標(biāo)準(zhǔn)水泥 5.生石灰 6.熟石灰 7.氯化鎂	價(jià)格較低高溫強(qiáng)度較好增加灰分添加量較多（不同原料一般在3%-10%）
有機(jī)粘結(jié)劑	1.糖漿、紙漿廢液 2.羧甲基纖維素鈉(CMC) 3.淀粉膠 4.PVA(聚乙烯醇) 5.瀝青 6.石油焦 7.佩利多（peridur XC-3） 8.腐殖酸鈉	帶入灰分少，高溫下幾乎全部蒸發(fā) 高溫強(qiáng)度較低添加量一般較少（0.3%-10%）價(jià)格較高
復(fù)合粘結(jié)劑	1.糖漿+熟石灰 2.0.4%CMC + 8%膨潤土 3.其他各種	具有較好的綜合性能價(jià)格較高

3.無機(jī)粘結(jié)劑性能說明

3.1 水玻璃（硅酸鈉）

其化學(xué)式為R2O·nSiO2，式中R2O為堿金屬氧化物，n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的摩數(shù)。

水玻璃技術(shù)指標(biāo)：

二氧化硅%	氧化鈉%	水不溶物%	鐵%	波美度	模數(shù)	可溶固體
≥24.6	≥7.0	≤0.2	≤0.02	0.35-0.37	3.5-3.7	≥99
≥26.0	≥8.2	≤0.38	≤0.09	0.39-0.41	3.1-3.4	≥99
≥29.2	≥12.8	≤0.36	≤0.08	0.5-0.52	2.6-2.9	≥99
≥25.7	≥10.2	≤0.38	≤0.09	0.44-0.46	2.2-2.5	≥99
注：1.市場上用的較多的有模數(shù)3.3和模數(shù)2.4的 2.目前價(jià)格在（800-1400）元/噸，因模數(shù)和濃度不同而不同 3.供貨方式：桶裝，常用有300公斤裝和1500公斤裝也有用罐車

水玻璃因其價(jià)格相對較低，在冷固結(jié)球團(tuán)上使用較多，對大多數(shù)金屬和非金屬粉粒體都有效，一般添加量在3%-10%之間，冷固結(jié)球團(tuán)有較好的高溫強(qiáng)度，但對有的物料因?yàn)閹肓溯^多有害元素而被限制使用。

水玻璃通常會加入適量水來進(jìn)行稀釋，水與水玻璃的質(zhì)量比為4:6,也可能為3:7，有的還會對水玻璃進(jìn)行改性處理，添加適量添加劑用以改善其粘結(jié)性能，從而降低水玻璃的使用量。

目前我們接觸的物料有：金屬錳、錳礦粉、鉻鎳鐵、紅土鎳礦、含鐵除塵灰、氧化鐵皮等等，都有用水玻璃作為粘結(jié)劑制備冷固結(jié)球團(tuán)的案例。

3.2 膨潤土

膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，具有強(qiáng)的吸濕性和膨脹性，有研究表明，膨潤土具有粘性的機(jī)理主要有：①較強(qiáng)的吸水性是控制生球自由水分，調(diào)節(jié)水分增加毛細(xì)管力。②潤滑作用增加分子力，這種潤滑效果在球團(tuán)中可以起到兩個(gè)作用：一個(gè)作用是可以降低顆粒摩擦力，增加生球塑性，降低空隙率，增加球團(tuán)密度，增加球團(tuán)的強(qiáng)度。另一個(gè)作用是，蒙脫石片可涂敷在含鐵粉顆粒表面，膩平顆粒表面，降低其表面粗糙度，縮小顆粒之間的接觸距離，增加粒子間的引力。粒子間發(fā)生的引力來自范德華力(分子間引力)、靜電力和磁力。這些作用力在多數(shù)情況下很小，但隨著粒徑顆粒間距離減小而明顯增加。 ③表面負(fù)電性增加電性粘接力，膨潤土通過膠體電性和電分子力將鐵粉粘接在一起。

膨潤土在氧化球團(tuán)制備中大量采用，在冷固結(jié)球團(tuán)中也有應(yīng)用，但應(yīng)用并不多，我們認(rèn)為較多冷固結(jié)球團(tuán)原料水份含量實(shí)際是低于氧化球團(tuán)原料水份含量的，而膨潤土只有在遇水才能有作用。

膨潤土目前市場價(jià)格約在（500-800）元/噸，球團(tuán)常用有鈉基和鈣基兩種，由于Ca2+比Na+的正電荷多一倍，因此在黏土礦物表面電荷相近的條件下，Na+數(shù)比Ca2+數(shù)多一倍。所以鈉基膨潤土的吸水量比鈣基膨潤土高(前者吸水率為600%~700%，后者吸水率為200%~300%)。鈉基膨潤土的膨脹倍率也比鈣基膨潤土高，可達(dá)15~20倍。

塊狀膨潤土需經(jīng)破碎或碾壓、干燥細(xì)磨才能使用。水分由平均自然水分30%(25%～0%)干燥到7%～8%。為了保持膨潤土的活性，干燥溫度應(yīng)不超過150℃。磨細(xì)后的膨潤土小于0.044mm粒級的至少占90%，相當(dāng)于比表面積達(dá)到8000cm²/g。膨潤土要使用密封容器運(yùn)輸，如風(fēng)動運(yùn)輸、槽式卡車或裝袋運(yùn)輸。

在冷固球團(tuán)制備過程中，有用單一膨潤土作為粘結(jié)劑的，如中國陜西的龍門鋼鐵，該公司把高爐除塵灰、鋼渣微粉、轉(zhuǎn)爐塵泥、氧化鐵皮等固廢與膨潤土混合后壓球，制取冷固球團(tuán)。也有用膨潤土和其它添加劑共同作為粘結(jié)劑的。

3.3 消石灰（熟石灰）Ca(OH)₂

消石灰是生石灰用水或蒸汽消化后生成的氫氧化鈣(Ca(OH)₂)微粒。它是一種粒度小、比表面積大、親水性好和具有膠結(jié)能力的黏結(jié)劑，在水中呈微細(xì)膠粒。加消石灰對提高生球抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度和干球強(qiáng)度都有良好影響。但對抗壓強(qiáng)度的良好影響僅僅表現(xiàn)在比表面積較大的精礦上，對粗礦粉的生球抗壓強(qiáng)度影響不大。消石灰的粘結(jié)力比膨潤土差，加2%消石灰的黏結(jié)力相當(dāng)于加0.5%的膨潤土。此外，消石灰的密度小，配加量不能過多，否則按體積計(jì)，它在物料中占的比例過大，會使球團(tuán)料中毛細(xì)水遷移速度降低，影響成球速度。

通常消石灰是和有機(jī)粘結(jié)劑如糖蜜共同作為粘結(jié)劑來使用的。

3.4 生石灰（CaO）

石灰石經(jīng)900℃煅燒后的產(chǎn)物。塊狀生石灰(CaO)需經(jīng)破碎、細(xì)磨才能作為球團(tuán)黏結(jié)劑使用，生石灰在加入混合料后需經(jīng)過充分的消化才能適于造球。前蘇聯(lián)研究用活性生石灰代替膨潤土，以減少帶入球團(tuán)礦的雜質(zhì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，用活性生石灰1.2%～1.5%代替膨潤土(0.7%～0.8%)，可使球團(tuán)礦中含鐵量提高0.4%～0.8%，但生球強(qiáng)度比加膨潤土球團(tuán)低些，生球的極限干燥溫度也低100～180℃。

用生石灰作為冷固球團(tuán)的粘結(jié)劑是需要慎重使用的，對于含水量較大的物料如轉(zhuǎn)爐塵泥，用生石灰可以起到降低水份的作用，但它需要足夠的消化時(shí)間，這使工藝過程變得復(fù)雜，如果生石灰不能良好消化，那么制成的冷固球團(tuán)有開裂的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐中在處理含水量較大的物料時(shí)，是可以用生石灰作為粘結(jié)劑的，但通常不能單獨(dú)用它作為粘結(jié)劑。

3.5 氯化鎂

氯化鎂作為粘結(jié)劑是不推薦使用的，雖然它具有一些快速硬化、自發(fā)熱等獨(dú)特性能，但因?yàn)楹宣}鹵等有害物質(zhì)應(yīng)謹(jǐn)慎使用，有的企業(yè)采用在冶金除塵灰冷固球團(tuán)中采用氯化鎂作為粘結(jié)劑，但目前使用的用戶極少。

3.6 耐火水泥、標(biāo)準(zhǔn)水泥

水泥作為冷固球團(tuán)粘結(jié)劑是不推薦使用的，因其可能增加較多的灰分和不良元素，但是在有的物料上是可以使用的，必如砂子，我們曾做過加拿大一個(gè)客戶寄來的主要成分為二氧化硅的壓球?qū)嶒?yàn)，在合適的原料水份時(shí)用（3-5）%的水泥具有良好的成球效果，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長，球團(tuán)強(qiáng)度會變高。

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