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由于尾礦粒度很細(xì)，所以原尾礦進(jìn)行壓球之后再直接還原焙燒更合理。為考察高鐵尾礦用含碳球團(tuán)直接還原焙燒回收鐵的可能性，本文重點(diǎn)研究了不同粘結(jié)劑對(duì)該高鐵尾礦含碳球團(tuán)生球強(qiáng)度及高溫強(qiáng)度的影響。
1 、試驗(yàn)原料及性質(zhì)
試驗(yàn)所用原料為高鐵尾礦，全鐵品位為 32.87%。試驗(yàn)主要添加劑為內(nèi)配煤和粘結(jié)劑。內(nèi)配煤水分11.77%，灰分19.90%，揮發(fā)分28.18%，固定碳 51.92%，破碎至 1 mm。
2 、試驗(yàn)方法
將原礦、內(nèi)配煤及粘結(jié)劑按一定質(zhì)量混勻，再添加一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水?dāng)嚢杌靹蚝?，?jīng)對(duì)輥壓球機(jī)壓制得到含碳球團(tuán)。進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：a. 高溫強(qiáng)度測(cè)定。B.生球強(qiáng)度測(cè)定:包括濕球和晾干后球團(tuán)的落下次數(shù)和抗壓強(qiáng)度。
在確定球團(tuán)粘結(jié)劑后，對(duì)球團(tuán)進(jìn)行直接還原焙燒-磨礦弱磁選試驗(yàn)，得到終直接還原鐵產(chǎn)品。
3 、試驗(yàn)結(jié)果
取一定量的原礦配入 20% 的內(nèi)配煤、適量的水以及不同種類(lèi)的粘結(jié)劑進(jìn)行壓球試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表 1。
表 1 單一粘結(jié)劑時(shí)球團(tuán)配比及生球強(qiáng)度
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代號(hào) |
水量% |
粘結(jié)劑 |
粘結(jié)劑用量% |
濕球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
濕球抗壓強(qiáng)度/N |
干球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
干球抗壓強(qiáng)度/N |
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P1 |
14.4 |
CMC |
0.4 |
4.2 |
40.56 |
4.2 |
191.8 |
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P2 |
2.7 |
糖漿 |
15 |
3.0 |
23.44 |
〉20 |
730.00 |
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P3 |
15.6 |
淀粉 |
10 |
3.2 |
47.00 |
6.7 |
142.8 |
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P4 |
13 |
膨潤(rùn)土 |
10 |
7.6 |
43.78 |
5.5 |
186.00 |
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P5 |
11.7 |
水玻璃 |
10 |
1.8 |
18.8 |
1.7 |
45.52 |
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P6 |
15.6 |
耐火水泥 |
10 |
1.0 |
30.00 |
1.0 |
20.5 |
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P7 |
15.6 |
標(biāo)準(zhǔn)水泥 |
10 |
1.5 |
47.90 |
4.5 |
146.00 |
由表 1 可知CMC 對(duì)提高球團(tuán)生球落下和抗壓強(qiáng)度作用為顯著，且用量?jī)H為原礦的0.4%;其次為膨潤(rùn)土和可溶性淀粉，在其用量為原礦 10% 時(shí)，生球強(qiáng)度基本達(dá)到要求；其他粘結(jié)劑效果未達(dá)到要求。
分別嘗試使用不同配比的 CMC 和糖漿、標(biāo)準(zhǔn)水泥、膨潤(rùn)土以及糖漿和膨潤(rùn)土作為復(fù)合粘結(jié)劑進(jìn)行壓球試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2。
表 2 使用復(fù)合粘結(jié)劑時(shí)球團(tuán)性能
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代號(hào) |
水量% |
粘結(jié)劑及粘結(jié)劑用量% |
濕球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
濕球抗壓強(qiáng)度/N |
干球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
干球抗壓強(qiáng)度/N |
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P8 |
12 |
0.4%CMC+8%糖漿 |
7.6 |
31.8 |
〉20 |
511.8 |
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P9 |
15.4 |
0.4%CMC+8%標(biāo)準(zhǔn)水泥 |
3.7 |
63.67 |
3.0 |
164.9 |
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P10 |
15.0 |
0.4%CMC+5%膨潤(rùn)土 |
9.4 |
41.88 |
13.0 |
181.00 |
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P11 |
15.4 |
0.4%CMC+8%膨潤(rùn)土 |
10.6 |
45.68 |
14.3 |
222.2 |
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P12 |
12.5 |
5%糖漿5%膨潤(rùn)土 |
4.6 |
22.56 |
〉20 |
248.57 |
根據(jù)上述研究結(jié)果，選取強(qiáng)度符合要求的球團(tuán)P1、P2、P4、P8、P10、P11 及 P12 測(cè)定其高溫強(qiáng)度，其結(jié)果如圖 1 所示。不同配比粘結(jié)劑在高溫焙燒過(guò)程中強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本一致，在焙燒初期球團(tuán)抗壓強(qiáng)度降低， 后期球團(tuán)強(qiáng)度又逐漸提高。
綜合之前的結(jié)果可以得出，從能耗及焙燒礦品位方面考慮，應(yīng)在保證球團(tuán)質(zhì)量的同時(shí)盡量降低添加劑用量，故采用0.4% CMC加 8%膨潤(rùn)土為該礦的粘結(jié)劑。
確定球團(tuán) P11 為配方后，對(duì)其進(jìn)行直接還原焙燒-磁選試驗(yàn)。無(wú)粘結(jié)劑球團(tuán)作為對(duì)照試驗(yàn)，考察粘結(jié)劑對(duì)球團(tuán)直接還原焙燒磁選的影響。從圖3 可以看出，兩種球團(tuán)隨焙燒時(shí)間的變化趨勢(shì)基本一致，隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)，直接還原鐵產(chǎn)品品位變化不大;回收率呈先升高后緩慢降低的趨勢(shì)。
4 、結(jié) 論
（1） 當(dāng)使用單一粘結(jié)劑時(shí)，CMC、膨潤(rùn)土對(duì)生球強(qiáng)度提高作用效果較佳;糖漿對(duì)球團(tuán)干球強(qiáng)度的提高作用效果顯著。
（2）使用復(fù)合粘結(jié)劑時(shí)，該礦復(fù)合粘結(jié)劑配比為:0. 4%CMC +8%膨潤(rùn)土。
（3） 不同粘結(jié)劑的球團(tuán)干球抗壓強(qiáng)度相差較大，但在高溫焙燒時(shí)強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本一致，在焙燒初期 0～2 min 時(shí)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度快速降低， 4 ～8 min 時(shí)球團(tuán)強(qiáng)度逐漸提高。
（4） 含碳球團(tuán)焙燒初期 0 ～2 min 時(shí)強(qiáng)度的降低是由球團(tuán)內(nèi)部孔隙率的增大引起的;5 ～8 min 時(shí)由于球團(tuán)內(nèi)部鐵相的生成，鐵顆粒相互粘結(jié)使得球團(tuán)抗壓強(qiáng)度提高。
（5） 使用粘結(jié)劑配比造球后，進(jìn)行了直接還原焙燒磁選試驗(yàn)，在焙燒溫度為 1200℃，焙燒時(shí)間為100 min 條件下可得到全鐵品位 95.64%，回收率88. 42%的直接還原鐵。