摘要：膨潤(rùn)土是目前國(guó)內(nèi)外較為成熟和廣泛使用的鐵礦球團(tuán)粘合劑，其主要作用是提高生球強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。但隨著優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土資源儲(chǔ)量日趨減少，冶金工作者不斷尋找新型粘結(jié)材料以解決膨潤(rùn)土品質(zhì)劣化對(duì)球團(tuán)礦性能所造成的問(wèn)題。其中，有機(jī)物與膨潤(rùn)土復(fù)配是新型粘結(jié)材料開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)路線之一，在球團(tuán)生產(chǎn)中配加有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土可明顯提高生球強(qiáng)度、改善生球熱穩(wěn)定性、降低膨潤(rùn)土配比和提高球團(tuán)礦鐵品位。因此，研究開(kāi)發(fā)有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土用于取代常規(guī)膨潤(rùn)土強(qiáng)化鐵礦球團(tuán)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：#球團(tuán)礦；#膨潤(rùn)土；#復(fù)合膨潤(rùn)土；#建杰實(shí)業(yè)；#鋼廠固廢

1.球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土的研究現(xiàn)狀

1.1球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土的應(yīng)用現(xiàn)狀

球團(tuán)礦是20世紀(jì)早期開(kāi)發(fā)出的一種細(xì)粒鐵精礦的造粒方法，具體為細(xì)精礦粉加粘合劑混合后，在造球盤(pán)上造成直徑為8～16mm的生球，經(jīng)干燥、焙燒形成的品位高、強(qiáng)度好、粒度均勻的球狀煉鐵原料。

粘合劑是球團(tuán)礦主要的添加組分之一，它的性能優(yōu)劣直接影響著球團(tuán)質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，粘合劑必須滿足以下要求：改善物料成球性能和鐵精粉顆粒之間的粘結(jié)力，提高生球、干球、焙燒球的冶金性能，不含對(duì)環(huán)境有害的元素，來(lái)源廣，成本低。

據(jù)報(bào)道，國(guó)外于1955年開(kāi)始將膨潤(rùn)土作為粘合劑引入球團(tuán)生產(chǎn)。我國(guó)鞍鋼1958年開(kāi)始球團(tuán)實(shí)驗(yàn)，最初用消石灰作為粘合劑制備熔劑性球團(tuán)，結(jié)果爐內(nèi)頻繁結(jié)瘤結(jié)塊，并且生球極易爆裂，降低了豎爐生產(chǎn)效率，使豎爐的發(fā)展停滯不前。1978年杭州鋼鐵廠在采納了杭州地質(zhì)大隊(duì)“鈉基膨潤(rùn)土用作鐵礦球團(tuán)粘合劑”的科技信息之后取得成功，并開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)膨潤(rùn)土球團(tuán)煉鐵的新紀(jì)元。

采用膨潤(rùn)土為粘合劑可顯著提高生球落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、爆裂溫度以及干球抗壓強(qiáng)度，其中對(duì)爆裂溫度和干球抗壓強(qiáng)度的作用尤其明顯。 加之膨潤(rùn)土來(lái)源廣、價(jià)格低廉且與鐵精粉粘結(jié)后不發(fā)生化學(xué)變化也不影響成球的化學(xué)性質(zhì)，因此膨潤(rùn)土及其加工產(chǎn)品在鐵礦球團(tuán)行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。

（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）

然而，盡管采用膨潤(rùn)土做粘合劑能顯著提高球團(tuán)性能，但膨潤(rùn)土主要化學(xué)成分是SiO2和Al2O3，隨著膨潤(rùn)土用量的增加，不僅會(huì)給球團(tuán)礦引入含硅鋁等的酸性脈石礦物，降低了球團(tuán)品位，同時(shí)還增大了煉鐵成本和高爐渣量，因此需嚴(yán)格控制球團(tuán)中膨潤(rùn)土添加量。國(guó)內(nèi)鐵礦球團(tuán)的膨潤(rùn)土添加量一般為1.8%～3%，有的甚至更高，而國(guó)外球團(tuán)礦膨潤(rùn)土的添加量一般為0.5%～0.7%。

1.2球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)鐵礦資源豐富，但多是貧礦，普遍存在鐵礦原料品位低、原料成球性不佳、鐵精礦粒度偏粗問(wèn)題，迫使膨潤(rùn)土加入量處于較高水平，降低了成品球團(tuán)的含鐵量，高爐煉鐵渣量增加，生球熱穩(wěn)定性差，干燥過(guò)程中粉化率高，易造成回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問(wèn)題。

為適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提高資源利用效率，需發(fā)展高質(zhì)量球團(tuán)礦，該類(lèi)高質(zhì)量球團(tuán)礦品位高、含量低，有利于高爐煉鐵實(shí)現(xiàn)降本增效。與此同時(shí)，新型球團(tuán)粘合劑的研發(fā)工作亟待推進(jìn)，我國(guó)大多數(shù)球團(tuán)廠所使用的粘合劑為膨潤(rùn)土，但膨潤(rùn)土的添加會(huì)帶入有害雜質(zhì)，同時(shí)隨著優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土資源逐漸枯竭，質(zhì)量逐漸降低，球團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程中不得不提高膨潤(rùn)土配比，從而對(duì)煉鐵生產(chǎn)帶來(lái)一系列不利影響。因此，研究開(kāi)發(fā)球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑等新型粘合劑是保證球團(tuán)穩(wěn)定生產(chǎn)的重要舉措。

2.球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑的應(yīng)用前景

球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑作為球團(tuán)礦生產(chǎn)的重要輔料，對(duì)球團(tuán)礦的制備過(guò)程和質(zhì)量有著重要影響。選擇優(yōu)良的粘合劑是優(yōu)化球團(tuán)制備工藝參數(shù)、提高質(zhì)量和降低能耗的重要措施之一。

粘合劑的主要作用有：

促使鐵精礦顆粒之間的粘結(jié)；

調(diào)節(jié)水分，穩(wěn)定操作。

按照其組分的差異可分為無(wú)機(jī)粘合劑、有機(jī)粘合劑和復(fù)合粘合劑。膨潤(rùn)土是目前鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的無(wú)機(jī)粘合劑，具有廉價(jià)易得、資源充足、成球和抗爆裂性能好等特點(diǎn)，但其會(huì)降低球團(tuán)礦鐵品位，使煉鐵渣量多，且耗能高，污染環(huán)境。

有機(jī)粘合劑具有用量少、雜質(zhì)少、提高球團(tuán)礦鐵品位等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)榇嬖谔砑蛹盎旌侠щy、成球性能差、生球熱性能差、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，影響了其廣泛應(yīng)用。

復(fù)合粘合劑同時(shí)具備有機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)粘合劑的雙重優(yōu)點(diǎn)，在降低粘合劑添加量的同時(shí)能保證球團(tuán)礦質(zhì)量，是現(xiàn)階段提高球團(tuán)礦鐵品位較為有效的途徑。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，每添加1%的膨潤(rùn)土，球團(tuán)礦鐵品位就會(huì)下降0.6%左右，而且雜質(zhì)會(huì)使產(chǎn)品冶金性能變差，造成環(huán)境污染。對(duì)高爐煉鐵而言，鐵礦品位每升高1%，焦比將降低2%，產(chǎn)量將增加3%。 因此，以新型球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑替代或部分替代膨潤(rùn)土來(lái)提高球團(tuán)礦鐵品位是未來(lái)球團(tuán)粘合劑的重要應(yīng)用方向。

（圖片來(lái)源AI生成）

2.1球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑的研究

球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑是將無(wú)機(jī)與有機(jī)粘合劑按一定比例復(fù)合改性而成。目前，由于膨潤(rùn)土價(jià)格、性能等方面因素，大多數(shù)研究者目前主要以膨潤(rùn)土為基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)合膨潤(rùn)土的研究。

楊永斌等[4]研究了新型膨潤(rùn)土改性劑替代膨潤(rùn)土對(duì)球團(tuán)制備的影響。研究結(jié)果表明：與有機(jī)粘合劑制備球團(tuán)相比，膨潤(rùn)土改性劑可以降低在球團(tuán)制備中的配比，改善球團(tuán)性能。在0.10%有機(jī)粘合劑配加0.50%膨潤(rùn)土的條件下，生球落下強(qiáng)度大于3次，且爆裂溫度高于600℃，預(yù)熱球強(qiáng)度大于400N，成品球強(qiáng)度達(dá)到2600N~2900N，球團(tuán)鐵品位為63.74%，比1.0%膨潤(rùn)土球團(tuán)提高0.43%。

朱德慶等[5]認(rèn)為在球團(tuán)中添加膨潤(rùn)土改性劑可提高生球強(qiáng)度、改善熱穩(wěn)定性，降低膨潤(rùn)土添加量和提高球團(tuán)礦鐵品位。研究結(jié)果表明：膨潤(rùn)土改性劑配比為1.2%時(shí)即達(dá)到膨潤(rùn)土添加量2.2%的生球強(qiáng)度指標(biāo)，爆裂溫度大于620℃，且改善了球團(tuán)焙燒性能，成品球團(tuán)礦的鐵品位提高了約1.10%。

另外，李彩霞等[6]采用CMC與人工鈉化鎂基膨潤(rùn)土配加制備膨潤(rùn)土改性劑，且對(duì)CMC與蒙脫石表面的吸附效果進(jìn)行分子模擬研究。結(jié)果表明，CMC以靜電吸附、氫鍵和化學(xué)吸附作用在蒙脫石的表面和端面，促使蒙脫石晶粒分散更均勻，與鐵礦表面發(fā)生的化學(xué)吸附變多，抗壓和抗剪能力提升，生球性能得到提高。

綜上所述，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，高爐爐料結(jié)構(gòu)對(duì)球團(tuán)礦的品質(zhì)要求日益提升。然而，優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土資源日趨枯竭、傳統(tǒng)膨潤(rùn)土添加量大導(dǎo)致球團(tuán)礦鐵品位下降及有害雜質(zhì)增多等矛盾愈發(fā)突出，已成為制約球團(tuán)礦綠色高效生產(chǎn)的關(guān)鍵瓶頸。

球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑在顯著降低粘合劑用量的同時(shí)，有效改善了生球強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和焙燒性能，并能切實(shí)提升成品球團(tuán)礦的鐵品位，兼具技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。 大量研究及生產(chǎn)實(shí)踐表明，該技術(shù)路線是緩解優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土資源壓力、優(yōu)化球團(tuán)礦冶金性能的重要方向，符合我國(guó)鐵礦資源高效利用和煉鐵降本增效的總體戰(zhàn)略。

河南建杰依托16年工業(yè)固廢粘合劑研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與年產(chǎn)25萬(wàn)噸的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)線，推出建杰球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑。該產(chǎn)品直接加入1%~5%到膨潤(rùn)土中混勻后再加入鐵精礦粉里，具有較高的溶解和粘結(jié)性能，用量少、成球速度快，提高球團(tuán)成型率，球面光滑，大小均勻；生球落下強(qiáng)度高，干球抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定，提高焙燒強(qiáng)度，減少粉塵量，降低返料率。

據(jù)測(cè)算，膨潤(rùn)土添加量每減少1.0%，球團(tuán)鐵品位可提高0.6%，高爐產(chǎn)量提升1.8%，焦炭消耗節(jié)省1.2%。未來(lái)，隨著建杰球團(tuán)礦用膨潤(rùn)土改性劑的推廣應(yīng)用，有望進(jìn)一步推動(dòng)球團(tuán)生產(chǎn)向高品質(zhì)、低能耗、低排放方向穩(wěn)步邁進(jìn)，為鋼鐵冶金企業(yè)降本增效、綠色轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

建杰熱搜問(wèn)題解答：

FAQ問(wèn)答一：球團(tuán)礦如何提高鐵品位？

提升球團(tuán)礦鐵品位需貫穿原料、造球、焙燒、成品全流程管控。

源頭優(yōu)先通過(guò)階段磨礦搭配磁選、反浮選工藝深度解離脈石，降低精礦硅鋁雜質(zhì)；減量替換高硅膨潤(rùn)土，改用復(fù)合膨潤(rùn)土減少外來(lái)雜質(zhì)稀釋?zhuān)筋A(yù)處理脫除硫磷有害組分。

造球階段使用潔凈造球水，嚴(yán)控石灰石等熔劑添加量，篩分剔除泥塊碎料避免雜質(zhì)混入。

焙燒維持1200~1280℃強(qiáng)氧化環(huán)境，避免生成低鐵硅酸鹽復(fù)合礦物，嚴(yán)控超溫過(guò)熔，利用高溫脫除結(jié)晶水、硫化物等揮發(fā)性雜質(zhì)。

成品端篩分剔除結(jié)塊雜料，碎返礦二次磁選提鐵再回用，分倉(cāng)堆放防止高低品位混摻。

不同礦種按需調(diào)整工藝，磁鐵礦嚴(yán)控粘合劑用量，赤鐵礦側(cè)重反浮選降雜，褐鐵礦提前預(yù)焙燒除燒失量，提質(zhì)同時(shí)兼顧球團(tuán)冶金性能穩(wěn)定。

FAQ問(wèn)答二：如何降低球團(tuán)礦膨潤(rùn)土添加量？

原料優(yōu)化：選用細(xì)粒高品位鐵精礦，搭配含鐵固廢配礦，提升粉料自粘結(jié)性，減少膨潤(rùn)土剛需。

粘合劑替代：改性膨潤(rùn)土增效，用改性淀粉、木質(zhì)素鹽等有機(jī)助劑復(fù)配減量，條件成熟換膨潤(rùn)土新型粘合劑。

工藝升級(jí)：增設(shè)高壓輥磨/潤(rùn)磨細(xì)化礦粉，精準(zhǔn)控制造球水分、造球盤(pán)參數(shù)，適配焙燒制度穩(wěn)定球團(tuán)強(qiáng)度。

生產(chǎn)管控：嚴(yán)控膨潤(rùn)土進(jìn)廠質(zhì)量，在線監(jiān)測(cè)生球性能，動(dòng)態(tài)調(diào)整投料量，避免保守超配。

建杰實(shí)業(yè)，面向全國(guó)鋼鐵冶金、煤焦化、制磷企業(yè)提供冷壓成型粘合劑定制服務(wù)。全國(guó)各省市的鋼鐵冶金、煤焦化、制磷企業(yè)，華北、華中、華東、西北、西南、東北等產(chǎn)業(yè)集中區(qū)域均為重點(diǎn)目標(biāo)市場(chǎng)。

建杰實(shí)業(yè)擁有28項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利與專(zhuān)業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合專(zhuān)業(yè)科研團(tuán)隊(duì)深耕行業(yè)多年，可提供來(lái)料試驗(yàn)、配方定制、工藝優(yōu)化及全國(guó)駐場(chǎng)調(diào)試服務(wù)，采用一料一方的定制模式，助力企業(yè)降本增效。

參考文獻(xiàn)：
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