球团用钙基膨润土干法钠化改性研究

以广西某企业A、B2种钙基膨润土为原料,采用干法钠化工艺,探讨了A、B2种膨润土配比、钠化剂种类及其添加量、高速混合时间、陈化时间对钠化效果的影响,制备出性能显著的钠基膨润土。结果表明,在钠化剂碳酸钠用量为3%,A、B膨润土配比为2∶1,高速混匀时间为30s,室温陈化时间为15 h的条件下,获得的钠基膨润土100 g吸蓝量由原来的26.8 g提高至32.1 g,吸水率由原来的190%提高至580%,膨胀容由原来的5.0 mL/g提高至36.0 mL/g,符合冶金球团用膨润土的质量要求（《膨润土》（GB/T 20973—2020））,可用于冶金球团用黏结剂。该干法钠化工艺具有操作简单、能耗低、经济实用、生产周期短的特点。     

冶金球团用膨润土的研究与实践

以湖北鄂州某矿钙基膨润土为原料,以碳酸钠为改性剂,采用半干法轮碾碾压钠化改性工艺,探讨了原料粒径、改性剂用量、改性水分、改性时间、陈化时间等因素对钠化效果的影响,确定了该地区半干法生产冶金球团用膨润土的生产工艺。钠化改性后的膨润土物化性能有较大提高,能够满足冶金球团用膨润土作粘结剂的要求。     

某钙基膨润土半干法钠化制备球团粘结剂研究

以建平膨润土为原料,采用半干法对其进行钠化改型研究。通过对Na2CO3用量、补加水量、挤压方式和挤压次数进行考察,确定了最佳钠化改型实验条件。并利用X射线衍射（XRD）对钠化前后膨润土进行表征。结果表明,改型后的膨润土较原土球团性能有大幅提高,可满足冶金球团用膨润土的要求。     

鄂西某赤铁矿和磁铁矿混合造球试验

为提高鄂西某磁铁精矿所制备球团的性能,对其掺入不同比例铁品位为49.02%的赤铁矿和膨润土所制球团的性能进行了研究。结果表明:赤铁矿与磁铁矿的添加比例为1∶9、黏结剂膨润土添加量为3%、水分含量为9%、焙烧温度为1 200℃、焙烧时间为30 min时,获得的球团生球落下强度为4.8次/个、生球抗压强度为9.60 N/个、成球抗压强度为2 337 N/个,而且成球出现裂纹的比例也较小。     

改性复合黏结剂制备磁铁矿氧化球团研究

为了降低铁精矿球团生产中膨润土的添加量,提高球团铁品位的同时满足生产对生球强度和预热、焙烧球强度的要求,通过向膨润土中添加适量的CMC和醋酸钠对膨润土进行改性,以生球、预热球和焙烧球的强度为依据,研究了制备CMC复合黏结剂和改性CMC复合黏结剂需掺加CMC和醋酸钠的量。结果表明,采用向膨润土中添加0.9%的CMC和0.5%的醋酸钠所制得改性CMC复合黏结剂,可在保证生球、预热球及焙烧球强度的前提下,将球团生产的黏结剂用量从1.6%降低至1.2%,对应的生球落下强度为4.1次、抗压强度为22.12 N/个,预热球的抗压强度为532 N/个,焙烧球抗压强度为3 444 N/个。     

新型高效黏结剂铁精矿氧化球团试验

应用已研发的QTJ黏结剂取代膨润土制备磁铁精矿氧化球团,获得了优质的氧化球团,满足了高炉对冶炼炉料的苛刻要求。研究结果表明：当QTJ用量为0.5%时,可获得生球抗压强度大于18 N/个,爆裂温度大于650 ℃的优质生球;在预热温度为1 000 ℃、预热时间为10 min、焙烧温度为1 250 ℃、焙烧时间为12 min的条件下,获得优质的预热球抗压强度大于480 N/个,焙烧球抗压强度大于2 800 N/个;与添加2%膨润土球团矿相比较,成品球抗压强度低一些,但生球爆裂温度升高;两种黏结剂球团的还原性能基本接近,因而QTJ黏结剂完全能取代膨润土,且在氧化球团生产中具有良好的应用前景。     

膨润土球团黏结剂中有机物的选择试验研究

膨润土球团黏结剂是球团生产中一种重要的辅助原料。目前常用的膨润土球团黏结剂是膨润土经处理后添加有机物制成的复合球团黏结剂,通过选择合适的有机物制备有机膨润土球团黏结剂,以达到降低用量的目的。采用XRD衍射,对建平膨润土性质进行分析研究,通过对膨润土进行半干法钠化,添加有机药剂,并对添加有机药剂的种类及用量进行试验;确定了有机物选用羧甲基纤维素钠,用量为0.02%,此时制备的膨润土球团黏结剂的用量降低到0.8%。     

提纯膨润土制备复合黏结剂用于生产球团试验

为降低以磁铁矿粉为原料制备球团时黏结剂膨润土的添加量,探索低品位膨润土在球团工业中的应用,以朝阳某旋流器提纯后膨润土与有机黏结剂CMC进行复配为复合黏结剂,考察添加复合黏结剂对磁铁矿粉制备生球质量的影响。结果表明,在φ150 mm和φ75 mm两级旋流器串联,分级压力分别为0.1 MPa和0.2 MPa的条件下,膨润土原土蒙脱石含量从60.25%富集到81.04%,产率为60.93%、回收率为81.95%。以CMC配入量为提纯后膨润土质量的3%、螺旋挤压次数为3次时制得的复合黏结剂制备球团,可使球团中黏结剂的配比降低到0.8%,在此配比条件下制备的生球落下强度为5.2次,爆裂温度为475℃、生球抗压强度为12.85 N/个,满足球团性能要求。采用复合黏结剂制备球团有利于后续工艺的节能降耗,是未来球团工业发展的趋势之一。     

某钢铁厂除尘灰强化造球试验研究

将某钢铁厂的4种除尘灰根据现场实际产灰情况配成混合灰,通过在母球长大阶段喷洒按中南大学专利技术制备的纤维化膨润土矿浆进行强化造球,并与常规造球进行对比。试验结果表明：对于普通膨润土用量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的各种母球,强化造球均能显著改善球团性能。以普通膨润土用量为2.0%的母球为例,此时所得强化球团与常规球团相比,膨润土总用量仅增加0.05个百分点,而生球的落下强度和抗压强度可分别从18.3次和19.2 N/个提高到21.2次和21.7 N/个、爆裂温度可从240 ℃提高到274 ℃,干球的抗压强度可从68 N/个提高到76 N/个、粉化率可从0.78%降低到0.51%,从而很好地满足转底炉还原工艺对球团质量的高要求。     

低品位膨润土提质改性制备钻井泥浆助剂研究

河南信阳上天梯地区蕴藏大量低品位钙基膨润土,该膨润土Φ600为2 mPa·s,滤失量为89 mL,无法满足钻井用膨润土的技术要求（GB/T 5005—2010,Φ600≥30 mPa·s,滤失量≤16 mL）。采用半干法改性工艺通过置换层间可交换阳离子制备钠基膨润土,当Na₂CO₃用量2.5%、钠化1.5 h时,滤失量降至31 mL。然后,通过单因素试验考察增效剂对钠基膨润土泥浆性能的影响,并结合X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等测试手段考察各种增效剂的作用机理,最后通过正交试验优选和调控增效剂。结果显示,增效剂通过絮凝、桥联和交错吸附等方式形成立体网络结构,改善膨润土的泥浆性能。当添加质量分数1%的MgO和1%的APAM组成的复合增效剂时,膨润土Φ600为34 mPa·s,滤失量为12 mL,达到钻井级膨润土的技术要求。      

粘结剂对某高铁尾矿含碳球团强度的影响

CMC、糖浆、淀粉、膨润土、水玻璃、标准水泥等单一及复合粘结剂对某高铁尾矿压球球团强度的影响。结果表明, CMC、膨润土为粘结剂时生球效果较佳, 落下次数大于4次, 湿球抗压大于40 N, 干球抗压大于180 N; 糖浆作为粘结剂时能显著提高球团干球强度, 其落下次数大于20次, 抗压强度达到730 N; 高温强度试验表明, 球团强度在焙烧初期急速下降, 焙烧后期随着烧结现象的发生和金属铁的生成, 球团强度逐渐增强; 球团孔隙率测定试验表明, 在焙烧初期球团孔隙率迅速增大, 在焙烧5 min时达到最大, 超过50%; 最终确定0.4%CMC和8%膨润土为该矿的最佳粘结剂配比组合, 在此条件上压球, 并将球团矿直接还原磁选, 可得到全铁品位95.64%, 回收率88.42%的直接还原铁。     

印尼某海砂矿氧化性球团制备试验研究

针对印尼海砂矿, 采用有机粘结剂和膨润土复合的方式进行造球。试验表明, 造球压力10 MPa、水分10%、矿粉粒度0.10~0.15 mm、有机粘结剂0.5%、膨润土1%条件下, 即能获得较好的生球质量, 该造球方法大大降低了膨润土使用量, 并降低了对造球用矿粉粒度的要求。焙烧试验表明, 球团在预热温度950 ℃, 预热时间30 min的情况下, 能获得较高强度的抗压强度; 焙烧温度1 220 ℃, 焙烧时间20 min时, 能得到较好的焙烧效果, 升高焙烧温度或延长焙烧时间, 球团均出现黏结现象。     

巴西赤铁精矿成球性能试验

为确定铁品位为67.45%、SiO₂含量为2.54%、-0.045 mm占95.72%、比表面积为1 647.00 cm²/g的巴西Carajas赤铁精矿造球的合适工艺技术参数,以铁品位为14.38%、SiO₂含量为67.22%、-0.045 mm占87.27%、比表面积为1 698.85 cm²/g的山西某赤铁矿强磁选尾矿为调硅剂,以吸水率为436.01%、蒙脱石含量为62.22%、-0.074 mm占99.4%的某膨润土为黏结剂,以生球落下强度、抗压强度、爆裂温度为评价指标,研究了生球原料的成分和性质、造球工艺参数对生球性能的影响。试验确定的赤铁精矿（含所加铁尾矿）的比表面积为1 768 cm²/g,膨润土的质量分数为0.8%,尾矿与精矿的质量比为2.2%,赤铁精矿水分为8.0%,造球过程中生球的水分为10.0%,造球时间为12 min,造球盘的转速为22 r/min,对应的生球落下强度为6.8次,抗压强度为14.15 N,爆裂温度为427 ℃。     

硫酸渣磁铁精矿球团试验研究

对某地低品位硫酸渣经还原焙烧-磁选所得磁铁精矿进行了球团试验研究, 结果表明, 该磁铁精矿添加1.5%的湖泗膨润土, 在造球时间10 min、生球水分16.8%的条件下, 得到生球落下强度5.3 次/0.5 m、抗压强度31.55 N/个、爆裂温度435 ℃的良好指标; 球团在预热温度900 ℃、预热时间10 min、焙烧温度1 200 ℃、焙烧时间15 min的条件下固结, 成品球团抗压强度可到达2 871 N/个, 还原度为83.38%, 还原膨胀指数为17.86%, 低温还原粉化指数RDI_-3.15 6.12%。研究结果证明, 使用该磁铁矿完全能生产出可供高炉使用的优质氧化球团, 既扩大了钢铁企业原料来源, 又综合利用了硫酸渣中的铁资源, 具有重大的环保效益。     

钒钛磁铁矿冷压含碳球团的粘结剂选择

为了提高钒钛磁铁矿冷压含碳球团的强度, 选用膨润土、糖浆及玉米面作粘结剂, 对比了3种粘结剂对球团性能的影响, 从而确定适合转底炉工艺的较优粘结剂及最佳配加量。结果表明: 膨润土加入量超过6%时, 制备球团性能能够达到转底炉工艺要求, 但导致球团内铁品位降低程度较大;添加糖浆作粘结剂时, 在实验研究范围内, 球团性能尚未达到工艺要求, 且存在压球过程中脱模困难问题;而选用玉米面作粘结剂制备球团时各方面都能达到工艺要求。玉米面(含量2.5%)加入到浓度为4%的NaOH溶液中发酵15 min左右, 所得球团的湿球落下强度为4.8次, 湿球抗压强度为55.1 N, 干球落下强度为24.8次, 干球抗压强度为648.1 N, 湿球爆裂温度为400 ℃, 满足转底炉生产的各项指标。