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2020

冷固結球團用粘結劑（1）

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來源：公司內部

很多物料生產冷固結球團都可能需要粘結劑，不同的物料對粘結劑的選擇是不同的，相同的物料不同的工藝其所用粘結劑也是不同的，這里根據我們的實踐，對粘結劑的選用做一般性的說明。

1.粘結劑的選用原則

通常粘結劑些選擇應遵循如下原則：（1）當地市場容易獲得。（2）對物料的適用性。（3）滿足需求的情況下較低的價格。

2.粘結劑的分類

無機粘結劑	1.水玻璃（R2O·nSiO2） 2.膨潤土 3.耐火水泥 4.標準水泥 5.生石灰 6.熟石灰 7.氯化鎂	價格較低高溫強度較好增加灰分添加量較多（不同原料一般在3%-10%）
有機粘結劑	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高溫強度較低添加量一般較少（0.3%-10%）價格較高
復合粘結劑	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格較高

3.無機粘結劑性能說明

3.1 水玻璃（硅酸鈉）

其化學式為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的比值，稱為水玻璃的摩數。

水玻璃技術指標：

二氧化硅%	氧化鈉%	水不溶物%	鐵%	波美度	模數	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3.3和模數2.4的 2.目前價格在（800-1400）元/噸，因模數和濃度不同而不同 3.供貨方式：桶裝，常用有300公斤裝和1500公斤裝也有用罐車

水玻璃因其價格相對較低，在冷固結球團上使用較多，對大多數金屬和非金屬粉粒體都有效，一般添加量在3%-10%之間，冷固結球團有較好的高溫強度，但對有的物料因為帶入了較多有害元素而被限制使用。

水玻璃通常會加入適量水來進行稀釋，水與水玻璃的質量比為4:6,也可能為3:7，有的還會對水玻璃進行改性處理，添加適量添加劑用以改善其粘結性能，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劑制備冷固結球團的案例。

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，具有強的吸濕性和膨脹性，有研究表明，膨潤土具有粘性的機理主要有：①較強的吸水性是控制生球自由水分，調節水分增加毛細管力。②潤滑作用增加分子力，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。

膨潤土在氧化球團制備中大量采用，在冷固結球團中也有應用，但應用并不多，我們認為較多冷固結球團原料水份含量實際是低于氧化球團原料水份含量的，而膨潤土只有在遇水才能有作用。

膨潤土目前市場價格約在（500-800）元/噸，球團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+數比Ca2+數多一倍。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15~20倍。

塊狀膨潤土需經破碎或碾壓、干燥細磨才能使用。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，干燥溫度應不超過150℃。磨細后的膨潤土小于0.044mm粒級的至少占90%，相當于比表面積達到8000cm²/g。膨潤土要使用密封容器運輸，如風動運輸、槽式卡車或裝袋運輸。

在冷固球團制備過程中，有用單一膨潤土作為粘結劑的，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。也有用膨潤土和其它添加劑共同作為粘結劑的。

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能力的黏結劑，在水中呈微細膠粒。加消石灰對提高生球抗壓強度、落下強度和干球強度都有良好影響。但對抗壓強度的良好影響僅僅表現在比表面積較大的精礦上，對粗礦粉的生球抗壓強度影響不大。消石灰的粘結力比膨潤土差，加2%消石灰的黏結力相當于加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，它在物料中占的比例過大，會使球團料中毛細水遷移速度降低，影響成球速度。

通常消石灰是和有機粘結劑如糖蜜共同作為粘結劑來使用的。

3.4 生石灰（CaO）

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

用生石灰作為冷固球團的粘結劑是需要慎重使用的，對于含水量較大的物料如轉爐塵泥，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間，這使工藝過程變得復雜，如果生石灰不能良好消化，那么制成的冷固球團有開裂的風險。實踐中在處理含水量較大的物料時，是可以用生石灰作為粘結劑的，但通常不能單獨用它作為粘結劑。

3.5 氯化鎂

氯化鎂作為粘結劑是不推薦使用的，雖然它具有一些快速硬化、自發熱等獨特性能，但因為含有鹽鹵等有害物質應謹慎使用，有的企業采用在冶金除塵灰冷固球團中采用氯化鎂作為粘結劑，但目前使用的用戶極少。

3.6 耐火水泥、標準水泥

水泥作為冷固球團粘結劑是不推薦使用的，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客戶寄來的主要成分為二氧化硅的壓球實驗，在合適的原料水份時用（3-5）%的水泥具有良好的成球效果，隨著養護時間的延長，球團強度會變高。

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冷固結球團用粘結劑（1）

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