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2022

膨潤土在鐵礦球團中作用機理

關鍵詞:

膨潤土作用機理,(濕球階段,干球階段,焙燒階段

來源：公司內部

鐵礦粉的來源多種多樣，粒度越來越細，球團法將會是鐵精粉造塊的主要選擇，而膨潤土作為干粘結劑在結塊過程中起著決定性作用。因此，研究膨潤土對鐵礦球團粘接機理，具有重要的意義。

膨潤土在球團中的作用機理鐵礦球團制備過程中經歷三個階段：造球（濕球/生球）→ 干燥和預熱（干球）→ 焙燒。在這三個階段中，膨潤土所起的作用也不完全相同。

1.造粒（濕球）階段

根據Rumpf理論，鐵礦球團應屬于低粘度液體粘接類型。在球團造粒過程中存在著10種力，本文僅就生球階段與膨潤土作用機理有關的機理進行探討。

1.1 調節水分增加毛細管力

球團中的水分及其類型對球團的強度至關重要，膨潤土具有很強吸水性能，可起到調節和控制球團自由水含量作用，而這種調節和控制并非改變球團水分總量，其實質是將顆粒自由水吸附的蒙脫石層間轉化為層間水，即不可流動水，降低多余的自由水含量比例，使之生球中自由水液體達到飽和點，提高球團的毛細管力粘接力，從而提高球團的強度。

1.2 潤滑作用增加分子力

膨潤土吸水膨脹，由于蒙脫石層間為較弱的分子力，在機械力（攪動，滾動）作用下，層片間極易滑動，產生潤滑作用。這種潤滑效果在球團中可以起到兩個作用：一個作用是可以降低顆粒摩擦力，增加生球塑性，降低空隙率，增加球團密度，增加球團的強度。另一個作用是，蒙脫石片可涂敷在鐵粉顆粒表面，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。

1.3 表面負電性增加電性粘接力

由于蒙脫石結構中四面體的Si4+被Al3+或Fe3+或八面體中的Al3+或Fe3+被Mg2+、Fe2+代替，破壞了電價平衡，在層間存在與金屬陽離子以保持其電性平衡，遇水后，陽離子水化，蒙脫石發生膨脹和分散，其層面產生有永久的負電荷。金屬氧化物，磁鐵礦、赤鐵礦微粉表面為正電荷。膨潤土通過膠體電性和電分子力將鐵粉粘接在一起。

1.4 降低成球速度

由于蒙脫石礦物吸附水分子后，將部分移動水變成結合水，限制或減少了自由水向球體表面的擴散，新的鐵粉不易粘附，降低了成球速度。

2.干燥和預熱（干球）階段

2.1 導濕作用，提高爆裂溫度

球團內部濕分擴散不暢常是導致球團爆裂的主要原因，膨潤土吸水性能可以降低球團中水份的蒸發速度，使水緩慢地釋放出來，從而降低了球團內部的蒸氣壓，有利于提高球團爆裂溫度。

2.2 抑制可溶性鹽遷移，防止球團結殼和爆裂

膨潤土具有很強的離子交換性和吸附性，在球團干燥過程中，膨潤土可通過交換吸附捕捉固定可溶性離子，限制其自由遷移，防止由球團中鹽類在其表面結殼發生的爆裂。

3.焙燒階段

膨潤土中的硅鈣鎂鉀鈉組分是良好的助熔劑。當焙燒溫度達到這些助熔組分與鐵反應溫度時，將發生固相反應，生成硅酸鐵、鐵酸鈣、硅酸鈣等新化合物，形成固相粘接，增加焙燒球團的強度，使球團在運輸過程中，避免粉塵和破碎。

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膨潤土在鐵礦球團中作用機理

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