有機(jī)復(fù)合膨潤土強(qiáng)化磁鐵礦氧化球團(tuán)機(jī)理及應(yīng)用

朱德慶，熊守安，潘建，周仙霖

(1. 中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙，410083；2. 武鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司 程潮鐵礦，湖北 鄂州，436000)

有機(jī)復(fù)合膨潤土強(qiáng)化磁鐵礦氧化球團(tuán)機(jī)理及應(yīng)用

朱德慶1，熊守安2，潘建1，周仙霖1

(1. 中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙，410083；2. 武鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司 程潮鐵礦，湖北 鄂州，436000)

基于有機(jī)小分子插層復(fù)合法，開發(fā)出有機(jī)復(fù)合膨潤土，通過X線衍射等分析等微觀手段及成球性指數(shù)測(cè)定，揭示有機(jī)復(fù)合膨潤土通過化學(xué)吸附和復(fù)合分子橋聯(lián)作用改善鐵精礦成球的作用機(jī)理。研究結(jié)果表明：有機(jī)復(fù)合膨潤土用于氧化球團(tuán)工業(yè)生產(chǎn)，膨潤土質(zhì)量分?jǐn)?shù)由 3.0%左右降低到 1.4%左右，減少 50%以上；生球強(qiáng)度提高 0.9次/(0.5 m)，爆裂溫度提高150 ℃左右，生球熱穩(wěn)定性明顯提高，成品球團(tuán)鐵品位提高1.02%，成品球球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度提高1 kN/個(gè)以上；在降低膨潤土配比前提下，生球強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性提高，成品球團(tuán)礦的強(qiáng)度和鐵品位提高。

膨潤土；有機(jī)復(fù)合膨潤土；鐵礦氧化球團(tuán)

球團(tuán)礦作為良好的高爐爐料，具有品位高、強(qiáng)度大、粒度均勻等優(yōu)點(diǎn)。酸性球團(tuán)礦與高堿度燒結(jié)礦搭配構(gòu)成了合理的高爐爐料結(jié)構(gòu)，使高爐煉鐵達(dá)到增產(chǎn)節(jié)焦、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。隨著煉鐵技術(shù)的日益發(fā)展，高爐利用系數(shù)不斷攀升，在高爐爐料結(jié)構(gòu)中，球團(tuán)礦配比也不斷上升，國外一些高爐全部使用球團(tuán)礦。目前我國球團(tuán)礦產(chǎn)量約為7 000萬t/a，僅占爐料比例的10%。膨潤土是目前國內(nèi)外最為成熟和廣泛使用的鐵礦球團(tuán)黏結(jié)劑，其主要作用是提高生球強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性[1]。但是，我國的球團(tuán)礦質(zhì)量與國外相比有很大差距，尤其是膨潤土配加量過高的問題亟待解決。我國球團(tuán)生產(chǎn)企業(yè)的膨潤土平均配入量為3.5%左右，而國外低于1%[2]。長治鋼廠2001年平均膨潤土消耗62.7 kg/t，2002年降至35～38 kg/t；唐山鋼鐵廠消耗38.67 kg/t，馬胺山鋼鐵廠消耗37 kg/t[3]。據(jù)國內(nèi)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，膨潤土配比每增加1%，球團(tuán)礦品位降低0.66%。膨潤土消耗高不僅增加了球團(tuán)生產(chǎn)成本，而且降低了球團(tuán)礦的品位，使成品球團(tuán)礦中SiO2含量增加，還原性下降，導(dǎo)致煉鐵渣量增加，焦比上升，成本升高。膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，具有良好的吸水性、膨脹性、高度分散性和陽離子交換特性[4?5]。全世界已探明的膨潤土礦總儲(chǔ)量為 13億 t，其中鈣基膨潤土占70%～80%。主要生產(chǎn)膨潤土的國家有中國、美國、俄羅斯、意大利、希臘、印度、法國等。我國的膨潤土礦儲(chǔ)量目前居世界第 2位[6]。當(dāng)膨潤土添加量高時(shí)，因帶入SiO2和Al2O3等雜質(zhì)而降低球團(tuán)鐵品位及還原性能，國內(nèi)外試圖開發(fā)有機(jī)高分子黏結(jié)劑替代膨潤土，如國外開發(fā)的佩利多能顯著提高生球強(qiáng)度[7]，但需以溶液形式加入，添加困難，生球的熱穩(wěn)定性下降，球團(tuán)礦生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于使用膨潤土?xí)r所需成本，在生產(chǎn)中沒有得到推廣應(yīng)用，國內(nèi)開發(fā)的有機(jī)黏結(jié)劑KLP也因此沒有獲得工業(yè)應(yīng)用[1]。此外，含有機(jī)黏結(jié)劑的人工鈉化膨潤土可降低膨潤土添加量，但生球爆裂溫度低，成品球團(tuán)強(qiáng)度下降[8]。蒙脫石具有鹽的離子交換性及酸、醇的酯化、加成、酰化等反應(yīng)性，不同的反應(yīng)類型形成不同鍵型的有機(jī)復(fù)合物。蒙脫石有機(jī)化改性是膨潤土深加工應(yīng)用的重要方面，用插層法制備有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合材料是近 20年來材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)[9?14]。早期的插層型復(fù)合材料中有機(jī)相多為塑料。人們對(duì)橡膠型有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料研究得較少，而且制備方法多以熔融插層法、溶液插層法和單體原位聚合插層法為主。乳液插層法是近年來發(fā)展起來的一種制備橡膠/黏土復(fù)合材料比較簡單而有效的方法[15?17]。膨潤土是最為成熟而且廣泛應(yīng)用的鐵礦球團(tuán)黏結(jié)劑，但膨潤土的添加降低球團(tuán)礦品位和還原性能，有機(jī)黏結(jié)劑熱穩(wěn)定性差，導(dǎo)致成品球團(tuán)強(qiáng)度低。在此，本文作者基于有機(jī)小分子插層復(fù)合法，制備有機(jī)復(fù)合膨潤土，解決有機(jī)黏結(jié)劑熱穩(wěn)定性低和膨潤土黏結(jié)性差的難題，在降低膨潤土配比的前提下，改善生球強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，提高成品球團(tuán)礦的強(qiáng)度和鐵品位。通過表面電位、X線衍射、潤濕熱等微觀手段及成球性指數(shù)測(cè)定，揭示有機(jī)膨潤土的作用機(jī)理。

1 原料性能與研究方法

1.1 原料性能

實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)試驗(yàn)所用原料包括鐵精礦和膨潤土兩大類原料，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表1和表2。實(shí)驗(yàn)中，秘魯精礦和福安精礦均為磁鐵精礦，配礦比(質(zhì)量比)為3:7。秘魯精礦粒度低于0.074 mm的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為80.59%，福安精礦粒度低于0.074 mm的含量為74.52%，常規(guī)膨潤土粒度低于0.074 mm的含量為98.45%，有機(jī)復(fù)合膨潤土粒度低于0.074 mm的含量為99.20%。

表1 磁鐵精礦化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of magnetite concentrate %

表2 膨潤土化學(xué)成分Table 2 Chemical composition of bentonite %

福安磁鐵精礦顆粒表面微觀結(jié)構(gòu)見圖 1。從圖 1可見：該礦顆粒表面比較光滑，孔隙較少，因而比表面積小，顆粒表面活性低，不利于成球和焙燒。

秘魯磁鐵精礦顆粒表面微觀結(jié)構(gòu)見圖 2。從圖 2可見：該礦顆粒表面孔隙和裂紋較多，因而其比表面積大，活性高，有利于成球和焙燒。比較圖1和圖2還可見：秘魯磁鐵精礦顆粒粒度比福安磁鐵精礦的粒度小，與粒度篩析結(jié)果一致。

表3所示為常規(guī)膨潤土和有機(jī)復(fù)合膨潤土的物理性能。從表3可知：在考慮到物料原始水分的影響后，2種膨潤土的吸水率相差不大，但是，有機(jī)復(fù)合膨潤土的膨脹容和膠質(zhì)價(jià)均比常規(guī)膨潤土的高。

1.2 研究方法

圖1 福安磁鐵精礦掃描電鏡圖Fig.1 SEM images of Fu’an magnetite concentrate

圖2 秘魯磁鐵精礦掃描電鏡圖Fig.2 SEM images of Peru magnetite concentrate

表3 膨潤土物理性能Table 3 Physical properties of bentonite

以工業(yè)應(yīng)用的膨潤土為原料，先進(jìn)行鈉化，然后添加有機(jī)小分子溶液進(jìn)行有機(jī)復(fù)合，再對(duì)有機(jī)復(fù)合膨潤土進(jìn)行烘干、粉碎到粒徑為0.074 mm，備用。有機(jī)小分子的添加量根據(jù)有機(jī)復(fù)合膨潤土的使用效果進(jìn)行調(diào)整，并與常規(guī)膨潤土使用效果進(jìn)行對(duì)比。在材料領(lǐng)域，膨潤土的有機(jī)化常常是添加大分子有機(jī)胺，使有機(jī)復(fù)合膨潤土呈現(xiàn)疏水性。而用于鐵礦球團(tuán)的有機(jī)復(fù)合膨潤土則要求具有良好的親水性，故使用有機(jī)小分子。采用X線衍射、差熱分析、潤濕熱、表面電性及成球性指數(shù)等測(cè)定研究有機(jī)復(fù)合膨潤作用機(jī)理。

小型試驗(yàn)研究流程為：配料、混勻、造球、干燥和焙燒，具體試驗(yàn)研究方法見文獻(xiàn)[7]。

工業(yè)試驗(yàn)則是將有機(jī)復(fù)合膨潤土在工業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行試驗(yàn)。本文以某磁鐵精礦豎爐球團(tuán)生產(chǎn)廠為工業(yè)試驗(yàn)基地，與常規(guī)膨潤土對(duì)比，考查膨潤土添加量、生球強(qiáng)度和粒度組成及成品球團(tuán)性能，為推廣應(yīng)用有機(jī)復(fù)合膨潤土提供依據(jù)。該廠主體設(shè)備為潤磨機(jī)、圓盤造球機(jī)和豎爐(橫截面面積為8 m2)。

2 有機(jī)復(fù)合膨潤土作用機(jī)理

2.1 有機(jī)復(fù)合膨潤土設(shè)計(jì)

根據(jù)鐵精礦成球機(jī)理，有機(jī)復(fù)合膨潤土與鐵精礦產(chǎn)生化學(xué)吸附并增大鐵礦顆粒表面的親水性，將顯著提高鐵精礦的成球性。從官能團(tuán)組裝層次，設(shè)計(jì)出含有親水基團(tuán)、親礦基團(tuán)和一定聚合度的有機(jī)小分子的分子構(gòu)型，作為膨潤土晶層間插入物：SG(Sh)[R]nHG(其中：SG為與鐵精礦表面發(fā)生化學(xué)吸咐作用的親礦、親水基團(tuán)；HG為插入晶層間的陽離子基團(tuán)；R為有機(jī)架；n為聚合度)。

采用插層技術(shù)，在膨潤土鈉化和熟化后加入有機(jī)物。有機(jī)物為極性分子，含有活性的陰離子基團(tuán)和陽離子基團(tuán)。膨潤土帶負(fù)電荷，有機(jī)分子陽離子基團(tuán)一端插入膨潤土的晶層之間，晶層間距增大，使膨潤土顆粒高度分散(見圖3)；此外，有機(jī)分子的陰離子活性基團(tuán)一端則暴露于膨潤土晶層外，使有機(jī)復(fù)合膨潤土表面負(fù)電位升高。復(fù)合膨潤土與鐵礦顆粒表面產(chǎn)生化學(xué)作用力和物理作用力，增強(qiáng)了與極性水分子的作用，與鐵礦顆粒表面產(chǎn)生化學(xué)吸咐，作用力顯著增強(qiáng)，從而鐵礦顆粒表面親水性明顯提高，生球中毛細(xì)引力能顯著增大。

圖3 膨潤土顆粒在掃描電鏡(SEM)下的形貌Fig.3 SEM images of bentonite

2.2 有機(jī)復(fù)合膨潤土結(jié)構(gòu)與特性

有機(jī)復(fù)合膨潤土面網(wǎng)間距的 X線衍射結(jié)果見圖4，2種膨潤土晶面間見表4。從圖4和表4可見：與常規(guī)膨潤土相比，有機(jī)復(fù)合膨潤土晶面間距明顯增大，表明有機(jī)小分子已插入膨潤土晶層間。

膨潤土Zeta電位的測(cè)定結(jié)果見圖5。常規(guī)膨潤土零電點(diǎn)為4.2 mV，其晶層間插入有機(jī)小分子后，其零電點(diǎn)下降到1.6 mV。而且由于有機(jī)小分子的陽離子插入晶層間，其陰離子基團(tuán)位于膨潤土表面，因而其表面電位更負(fù)，水化能力更強(qiáng)，有利于提高其親水性。

紅外光譜、表面電性、表面親水性及成球性等測(cè)定結(jié)果見表5。表5所示結(jié)果與X線衍射結(jié)果一道證實(shí)了有機(jī)小分子插入膨潤土晶層間。此外，紅外光譜測(cè)定結(jié)果揭示有機(jī)復(fù)合膨潤土黏結(jié)劑可在鐵精礦表面產(chǎn)生化學(xué)吸咐；接觸角和潤濕熱測(cè)定結(jié)果證實(shí)了鐵精礦親水性增強(qiáng)。由于化學(xué)吸附和復(fù)合分子橋聯(lián)作用，鐵精礦成球性明顯提高，成球性指數(shù)提高了近3倍。

表4 膨潤土晶面間距測(cè)定結(jié)果Table 4 Assay results of bentonite crystal plane spacing 10?10 m

圖4 膨潤土X線衍射譜Fig.4 X-ray diffraction spectra of bentonites

圖5 pH對(duì)有機(jī)膨潤土和常規(guī)膨潤土表面電位的影響Fig.5 Effects of pH on organic complex and general bentonite surface potential

表5 有機(jī)復(fù)合膨潤土和常規(guī)膨潤土對(duì)鐵精礦表面作用對(duì)比Table 5 Effect mechanics of organic complex and general bentonite on magnetite concentrate surface

3 有機(jī)復(fù)合膨潤土應(yīng)用效果

3.1 小型試驗(yàn)

常規(guī)膨潤土與有機(jī)復(fù)合膨潤土對(duì)生球性能的影響對(duì)比結(jié)果見圖6與圖7。從圖6和圖7可知：在保持適宜生球落下強(qiáng)度時(shí)，由配比為3.2%的常規(guī)膨潤土下降到配比為1.0%的有機(jī)復(fù)合膨潤土，生球爆裂溫度由350 ℃提高至500 ℃。

膨潤土的熱性質(zhì)是其組成和結(jié)構(gòu)的反映，與其物理化學(xué)性質(zhì)有非常密切的關(guān)系。膨潤土對(duì)生球爆裂溫度和熱穩(wěn)定性的影響主要由其自身的性能所決定。研究結(jié)果表明：

圖6 膨潤土配比對(duì)生球落下強(qiáng)度的影響Fig.6 Effects of bentonite dosage on wet knock

圖7 膨潤土配比對(duì)生球爆裂溫度的影響Fig.7 Effect of bentonite dosage on thermsball temperature

(1) 第1組吸熱谷位于98～166 ℃，脫出的是層間水和吸附水。第1組吸熱谷峰值在一定程度上反映了膨潤土吸水性能。一般而言，第1組吸熱谷寬大的膨潤土其水分含量大，黏性也強(qiáng)。由于脫除層間水和吸附水時(shí)，蒙脫石的結(jié)構(gòu)未遭到破壞，此階段的脫水是可逆的。常規(guī)膨潤土在98 ℃和165.9 ℃脫除層間水、吸附水，而有機(jī)復(fù)合膨潤土在116.9 ℃脫除層間水、吸附水。當(dāng)膨潤土加熱到480～660 ℃時(shí)，差熱分析曲線出現(xiàn)第2組吸熱谷，此時(shí)，形成的吸熱峰是排除礦物結(jié)構(gòu)水所致。在此階段，脫水速度較慢，雖然脫出部分結(jié)構(gòu)水，但沒有發(fā)生明顯的非晶質(zhì)化，仍然保持基本的晶格結(jié)構(gòu)，只是結(jié)構(gòu)發(fā)生歪斜，不過，此時(shí)膨潤土的特性已喪失；因此，第2吸熱峰出現(xiàn)時(shí)間可用于評(píng)價(jià)膨潤土耐熱性能[18]。

(2) 常規(guī)膨潤土第 1次脫羥基溫度為 488 ℃和631.9 ℃，有機(jī)復(fù)合膨潤土則在542 ℃和58.5 ℃脫羥基。有機(jī)復(fù)合膨潤土脫羥基溫度高于常規(guī)膨潤土脫羥基溫度，表明其耐熱性優(yōu)于常規(guī)膨潤土的耐熱性。在850～870 ℃附近，差熱分析曲線出現(xiàn)第3組吸熱谷，此時(shí)伴隨微弱的質(zhì)量損失，說明膨潤土出現(xiàn)第2次脫羥基。第2次脫羥基說明在蒙脫石的晶格內(nèi)部存在不同結(jié)晶程度或不同類質(zhì)同象置換形成的結(jié)構(gòu)水。第 3組吸熱谷的出現(xiàn)標(biāo)志著蒙脫石結(jié)構(gòu)徹底被破壞，生成無水蒙脫石，呈非晶質(zhì)。常規(guī)膨潤土第2次脫羥基的溫度為855.1 ℃，而有機(jī)復(fù)合膨潤土第2次脫羥基的溫度為871.1 ℃。

因此，有機(jī)復(fù)合膨潤土的熱穩(wěn)定性優(yōu)于常規(guī)膨潤土的熱穩(wěn)定性，解決了單一有機(jī)黏結(jié)劑或有機(jī)黏結(jié)劑與常規(guī)膨潤土簡單混合所存在的熱穩(wěn)定性差的問題。

膨潤土對(duì)球團(tuán)焙燒性能的影響見表6。從表6可見：添加有機(jī)復(fù)合膨潤土后，焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度明顯提高；當(dāng)常規(guī)膨潤土添加量為3.2%時(shí)，成品球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度為3.05～3.10 kN/個(gè)，而添加1.0%有機(jī)復(fù)合膨潤土?xí)r，成品球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度為3.21～3.57 kN/個(gè)。此外，添加有機(jī)復(fù)合膨潤土，還可縮短焙燒時(shí)間或降低焙燒溫度，達(dá)到節(jié)能和提高產(chǎn)量的目的。

3.2 工業(yè)應(yīng)用

3.2.1 基準(zhǔn)期

工業(yè)試驗(yàn)是在某鋼鐵公司球團(tuán)廠進(jìn)行，基準(zhǔn)試驗(yàn)使用的是常規(guī)的商品膨潤土。在基準(zhǔn)期階段，從生產(chǎn)報(bào)表可知：膨潤土配比在2.8%～3.4%范圍內(nèi)波動(dòng)，平均的膨潤土添加量穩(wěn)定在3.0%。生球落下強(qiáng)度為3～5次/(0.5 m)(平均為4.5次/(0.5 m))，成品球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度為 2.40～4.50 kN/個(gè)(平均為 3.21 kN/個(gè))。成品球粒度組成不合理，合格粒級(jí)的含量偏少，10～16 mm粒級(jí)的含量為 48%～66%(平均為 57%左右)，粒徑大于 16 mm的含量較大，表明造球效果不好。

3.2.2 有機(jī)膨潤土實(shí)驗(yàn)期

有機(jī)膨潤土實(shí)驗(yàn)期膨潤土配比由常規(guī)膨潤土的3.0%下降到有機(jī)膨潤土配比1.4%，穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)期結(jié)果見表7。從表7可知：當(dāng)有機(jī)復(fù)合膨潤土配比為1.4%時(shí)，生球質(zhì)量仍能滿足豎爐的生產(chǎn)要求，并且生產(chǎn)出的成品球抗壓強(qiáng)度大于4.50 kN/個(gè)，遠(yuǎn)高于常規(guī)膨潤土球團(tuán)抗壓強(qiáng)度，成品球粒度組成也非常均勻，粒度為10～16 mm的平均含量在80%以上，比基準(zhǔn)期的含量提高23%以上。

表6 膨潤土對(duì)焙燒球團(tuán)強(qiáng)度的影響Table 6 Effects of bentonite on compressive strength of fired pellet

表7 膨潤土穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of bentonite in steady experiments %

基準(zhǔn)期與實(shí)驗(yàn)期間的成品球團(tuán)礦化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果見表8。從表8可知：實(shí)驗(yàn)期相對(duì)基準(zhǔn)期來說，成品球的鐵品位約提高 1.02%，SiO2和 Al2O3含量有所下降，成品球堿度有所升高。

表8 成品球團(tuán)礦化學(xué)成分Table 8 Chemical properties of fired pellets %

基準(zhǔn)期和實(shí)驗(yàn)期成品球團(tuán)礦礦相分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表9。從表9可見：基準(zhǔn)期成品球的磁鐵礦含量還有 5.36%，赤鐵礦含量也比穩(wěn)定期的含量低。這表明基準(zhǔn)期的成品球氧化程度沒有實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定期的高。

表9 成品球團(tuán)礦礦物組成Table 9 Mineral compositions of fired pellets %

基準(zhǔn)期成品球礦相見圖8。從圖8可知：基準(zhǔn)期球團(tuán)礦外層 Fe2O3再結(jié)晶互連優(yōu)良，晶形也較粗大，氧化不完全，球核心部分 Fe3O4結(jié)晶互連較多，不少微區(qū)是以 Fe3O4為主，與 Fe2O3交織在一起。這主要是成品球粒度較大，氧化不完全。另外，還可見鐵橄欖石。

實(shí)驗(yàn)期成品球礦相見圖9。從圖9可知：實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定期的球團(tuán)礦從外到里氧化較完全，F(xiàn)e2O3再結(jié)晶互連優(yōu)良，整體骨架好，較致密，球團(tuán)礦有較高的強(qiáng)度和良好的還原性。橄欖石與其他礦物膠結(jié)緊密，大部分為鈣鐵橄欖石，有少量的鎂鐵橄欖石，球中未見硅酸鈣和鐵酸鈣等礦物。從礦相結(jié)構(gòu)看，添加有機(jī)復(fù)合膨潤土的成品球團(tuán)性能優(yōu)良。

圖9 實(shí)驗(yàn)期成品球礦相Fig.9 Mineragraphy of fired pellet in experiments stage

4 結(jié)論

(1) 對(duì)鈉化的常規(guī)膨潤土，采用有機(jī)小分子插層復(fù)合法，開發(fā)出有機(jī)復(fù)合膨潤土，解決了單一有機(jī)黏結(jié)劑熱穩(wěn)定性低和單純膨潤土黏結(jié)性差的難題。在降低膨潤土配比的前提下，改善了生球強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，提高了成品球團(tuán)礦的強(qiáng)度和鐵品位。

(2) 有機(jī)小分子插入膨潤土晶層間，使晶面間距增大，并為表面電位和差熱分析結(jié)果所證實(shí)；有機(jī)復(fù)合膨潤土表面電位更負(fù)，脫除第2個(gè)羥基的溫度更高。有機(jī)膨潤土可以明顯改善鐵精礦成球性。

(3) 有機(jī)復(fù)合膨潤土成功用于氧化球團(tuán)工業(yè)生產(chǎn)，膨潤土用量由 3.0%左右降低到 1.4%左右，減少50%以上，生球強(qiáng)度提高了0.9次/(0.5 m)，爆裂溫度提高了150 ℃左右；生球熱穩(wěn)定性明顯改善，成品球團(tuán)鐵品位提高 1.02%，成品球球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度提高 1 kN/個(gè)以上，與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果基本一致。

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(編輯 陳燦華)

Improving pelletization of magnetite concentrate by organic complex bentonite and its industrial application

ZHU De-qing1, XIONG Shou-an2, PAN Jian1, ZHOU Xian-lin1

(1. School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. Chengchao Iron Ore Mine, Wuhan Iron & Steel Group Minerals, Erzhou 436000, China)

Based on insertion of small organic molecular into crystal layers of activated bentonite by sodium carbonate,an organic complex bentonite was developed. The mechanism of chemisorptions and compound molecule bridged linkage by organic complex bentonite to improve the pelletization of iron ore concentrates was demonstrated by the determination of X-ray diffraction, surface potential, wetting heat differential scanning calorimetry (DSC) and ballability index. The results show that the drop number and thermal shock temperature of green balls are increased by 0.9 times from 0.5 m height and 150 ℃, respectively, while the dosage of bentonite is decreased by over 50% from ordinary 3.0% to 1.4%,leading to an increase in iron grade of fired pellet by 1.02% and in compressive strength by 1 kN per pellet. In the meantime, the bentonite dosage is decreased and the thermal shock resistance of green balls, the strength of pellets and the iron grade of fired pellets are improved.

bentonite; organic complex bentonite; iron oxidized pellet

TF551；TG146.4

A

1672?7207(2011)02?0279?08

2009?12?06；

2010?03?12

高校青年教師教學(xué)科研獎(jiǎng)勵(lì)基金資助項(xiàng)目(教人司2000[26])；有機(jī)復(fù)合膨潤土產(chǎn)業(yè)化技術(shù)項(xiàng)目(國科發(fā)計(jì)[2009]190號(hào))

朱德慶(1964?)，男，湖南安鄉(xiāng)人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事燒結(jié)球團(tuán)、直接還原及資源綜合利用等研究；電話：0731-88836942；E-mail：dqzhu@mail.csu.edu.cn