球团矿有机粘结剂应用及研究现状

球团矿有机粘结剂应用及研究现状

摘要：有机粘结剂制备球团矿具有添加量少、粘结性好、球团矿铁品位高的特点，冶金原料工作者多年来致力于有机粘结剂的研究与开发，试图找到提高球团矿质量、降低能耗等特点的有机粘结剂替代膨润土作为球团矿主导粘结剂。

关键词：球团矿膨润土有机粘结剂

在铁矿球团工艺刚刚兴起的时候，人们就发现膨润土能做粘结剂，膨润土具有亲水性好、分散性高、比表面积大、粘结性强、成球指数高等特性，少量添加就能改善成球性，因此膨润土成了铁矿球团中最主要的粘结剂。随后，人们开发了粘土、硅藻土、石灰、水泥、水玻璃、硼酸盐[1，2]等一系列无机物粘结剂。不过，所有无机粘结剂具有增加有害元素的副作用，使球团矿铁品位下降，并且有可能使球团冶金性能变差，甚至造成环境污染。有机粘结剂一个固有的优点就是它们在球团焙烧过程中挥发或烧掉，对提高球团矿铁品位有利，

一、有机粘结剂研究进展

1.粘结剂的特点

国内外造块工作者进行粘结剂的多年研究开发工作，普遍认为粘结剂应具备下列条件：

1.1改善物料成球性，提高生球、干球强度及热稳定性，在较低温度下可获得优质球团矿，改善焙烧球质量。

1.2不带入有害元素，粘结剂原料来源充足，在适宜添加量时，成本不能太高。

2.有机粘结剂理想分子模型

基于对有机粘结剂在球团矿中作用的化学原理的系统研究，可以认为理想的有机粘结剂分子结构应具有以下特征[3]：

2.1具有与铁精矿表面发生强烈的化学吸附作用的极性官能团。

2.2具有增强矿物表面亲水性的亲水基团。

2.3其本身链架不易断裂，具有良好的胶结性能。

当铁精矿加入有机粘结剂时，粘结剂所含的极性基与矿物表面作用，使粘结剂亲固，亲水基团伸向矿物表面外而具有强烈的亲水性，同时其有机架键具有胶接性，从而改善造球性能并提高生球强度。

3.有机粘结剂的应用现状

3.1国外应用现状

荷兰恩卡公司生产的佩利多（peridur）是一种高效无毒的高分子粘结剂，其聚合主体为纤维素的衍生物，以多糖分子形式存在，粘结效果优于膨润土，用量小，仅占膨润土的1/10～1/5[4]。

俄罗斯研究了羧甲基纤维素钠，研究结果表明[5]：加入1.5%羧甲基纤维素钠的球团不能保证达到加入1.5～1.8%膨润土的球团的干球强度标准，所以推荐使用羧甲基纤维素钠和膨润土复合粘结剂。

英国研制的Alcotac粘结剂是加工丙烯酰胺和丙烯酸的单体后得到的。没有改性的聚合物溶于水是典型的絮凝剂，改性后成了良好的粘结剂[5]。

澳大利亚采用丙烯酞胺和丙烯酸钠乳液，其用量为0.05～0.1 kg/t，收到良好效果。目前使用最多的是丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，2-乙基己酯与乙酸乙烯或丙烯酸甲酯的共聚物[6]。

3.2国内应用现状

杨大兵[7]等人采用wkd系列新型有机粘结剂，对大冶铁精矿生产氧化球团进行实验研究，确定了用量配比方案，以及最佳的造球水分、造球时间和细度等工艺条件。

嵇建国[8]等人开发一种新型无土有机粘结剂，它可以促进亚铁的氧化，也能促进三氧化二铁晶须的长大和扩散，提高预热球团强度，使之满足回转窑生产要求，在宣钢20万t/a回转窑球团生产线上进行了工业试验，取得了不错的效果。

杨永斌[9]等人研制了有机粘结剂D，有机粘结剂D是一种在具有多种支链结构的高分子化合物上植入了大量的羧基和羟基基团的合成物质。配加0.30%的有机粘结剂D完全替代膨润土时，球团铁品位比1.0%膨润土的球团提高0.76%，配加0.10%的有机粘结剂D可将膨润土的用量降到0.50%，落下强度达到3.3次/0.5m，爆裂温度高于600℃，预热球强度达到400N/个以上，成品球团强度达到2.6～2.9kN/个。

首钢鹏飞新材料科技有限公司开发含有机粘结剂人工钠化膨润土[10]，从2001年至今，首钢球团厂一直使用含有机粘结剂人工钠化膨润土，膨润土用量由使用钙基土时的3%左右降低到1.3%，球团矿含铁品位明显提高。此外宣钢2座竖炉、莱钢烧结厂2号竖炉等使用含有机粘结剂人工钠化膨润土。

二、强化有机粘结剂作用措施

1.润磨预处理工艺

陈许玲、范晓慧等人[11，12]通过试验证明对铁精矿润磨预处理能有效提高有机粘结剂氧化球团热强度，润磨能促进粘结剂与铁矿颗粒间的混合，改善有机粘结剂在铁矿颗粒中的分散，提高粘结效率和生球强度，润磨可以使矿物产生新表面，增加原料表面活性，铁矿颗粒表面活性高，有利于结晶过程晶体的长大发育。

2.微波加热制度

黄柱成等人[13，14]发现有机粘结剂铁矿球团对微波具有良好的吸收功能，采用微波加热，预热球团内部矿物结构较均匀、紧密，细粒磁铁矿氧化成赤铁矿，并在大颗粒之间连接成片，球团强度显著提高。

三、总结

有机粘结剂制备球团矿具有添加量少、粘结性好、球团矿铁品位高的特点，但是预热球和成品球的强度低，通过复合粘结剂的开发、润磨预处理工艺和微波加热制度的应用，极大的提高了有机粘结剂球团强度，使其满足我国球团矿生产的要求。有机粘结剂因种种原因至今未能获得广泛应用，这些原因包括添加方式及混匀、成球动力学、生球热性能、球团焙烧、生产成本等问题。

参考文献

[1]朱家骥，杨兆祥.加硼氧化镁质酸性球团矿的冶金性能[J].烧结球团，1993，18（2）：l-6.

[2]彭志坚.团矿添加剂[M].武汉：武汉科技大学，2007，51-89.

[3]李宏煦，姜涛，邱冠周，等.铁矿球团有机粘结剂的分子构型及选择判据[J].中南工业大学学报，2000，31（1）：13-16.

[4]储满生.钢铁冶金原燃料及辅助材料[M].北京：冶金工业出版社，181-223.

[5]别特鲁索夫CH.在生产铁矿球团时采用膨润土代用品的效果[J].国外钢铁，1996（4）：l-3.

[6] 王俊山.采用有机粘结剂生产铁矿球团的实验研究[A].第三届全国炼铁精