下载文档原格式
复合膨润土作铁矿球团粘结剂的试验与研究师连波建平华特北方化工有限公司辽宁建平 122431摘要:以建平钙基膨润土为基料,配加一定量的无机与有机物,中温混压粉碎,产出复合膨润土球团粘结剂,能有效的减少球团矿中粘结剂的配加量,提高球团矿的品位.关键词:复合球团粘结剂作用机理降低球团矿的配比提高球团品位近几年,随着我国经济结构的调整,加大基础设施的的投入,高速铁路,高速公路,民居工程的建设.使钢铁的需用量不断加大,同时使钢铁工业快速发展,这样钢铁公司的高炉迫切需要合理的炉料结构,来提高其产品质量,增加其产品产量。
而其中高炉炉料球团矿的质量起着主导作用。
因此,在球团的生产过程中，在保证球团强度的前提下，降低膨润土的加量，提高球团铁品位。
是各大钢铁企业球团厂研究的重中之重。
膨润土是一种粘结性很强的添加剂，国内外广泛采用膨润土作球团粘结剂。
但在我国球团生产过程中膨润土的配入量太高，其平均配入量在3%-4%左右，与国外低于1%的水平相比，有明显的差距。
因此，研究降低膨润土在球团中的配加量具有重要的现实意义①。
由于本厂主要膨润土产品就是用于生产球团矿用的冶金球团膨润土，主供方向是本溪与鞍山钢铁球团企业。
所以，就本厂复合膨润土产品做了祥细的试验与分析，并在本钢马耳岭球团厂做了多次生产性试验，取得了良好的实用基础。
1原料部分1.1膨润土的基本理化性能朝阳建平膨润土属沉积火山碎屑岩改造型.呈灰白色,致密块状,质纯,具蜡质光泽,粘结性,锯齿状断口.干燥后多呈不规则碎块.膨润土矿石的主要成分为钙质蒙脱石,一般含量在50%--75%.其它伴生杂质矿物主要为方英石,绿泥石,方解石,高岭石等.我们选取了具有代表性的两个矿料在辽宁地质三队进行了成分在辽宁省地质队分析本矿样蒙脱石的d001为13.9589A附近,属钙基蒙脱石.蒙脱石族矿物的d060峰是一个较重要的衍射峰,可根据其d值的大小来划分蒙皂石的类型.当d060在 1.490—1.510A时为二八面体蒙脱石类:当d060在1.530—1.550A时三八面体的皂石类.d060的差异主要是由八面体中镁离子对铝离子臵换引起的，镁离子对铝离子臵换的越多，d060越大，反之越小②。
膨润土应用于建筑材料的研究进展与展望摘要：膨润土是由多种氧化物组成的，而其中最主要的成分是一种矿物质，蒙脱石。
由于膨润土的自身结构与特征，让它在市场上很受欢迎，它的存在有很大的价值，为我们提供了很多的帮助，在我们的生活中，一些建筑当中都会有它的存在，为我们的建筑事业提供了很大的便捷和帮助。
本文也讲述了膨润土的价值和对于以后我们要加强对它的研究。
关键词：膨润土建筑材料相关研究意见一·简单概括膨润土的基本作用膨润土的组成是一种特殊的岩石，这种岩石性质较软，是一种黏土岩，主要的成分是蒙脱石，而在这种岩石当中蒙脱石的含量，有大致百分之三十到九十之间的蒙脱石。
蒙脱石的结构，属于单斜晶系。
在蒙脱石当中，负电荷数量很大，和负电荷相比，正电荷的数目就很渺小，根据它的整体结构分析，蒙脱石就可以被当成一个大的阴离子，带有负电荷。
它的晶层间的阳离子，和它的晶体格架间，可以组成一个电偶极子。
此外，它的晶层间，结合力不是很强，所以，可以附着一些水分子，还有它的表面也是同样可以附着水分子的。
并且在晶格当中以—OH的结构生存。
因为蒙脱石在晶格内有阳离子，这样子的结构和这样的创造性，让蒙脱石有了很多种特性，同时，它作为膨润土的主要成分矿物，所以使得膨润土也拥有了相同的性质和特点。
二·建材行业种膨润土的作用与前景在建筑行业当中，膨润土的所需量还是很大的，例如需要防水作用的材料时、做墙体的材料、还有混凝土之类的材料等等，都需要膨润土的存在，以及一些具有新型的作用的材料当中，生产它们的时候，也都需要膨润土的存在。
所以接下来，我们就针对膨润土的应用现状做一些分析和讲解。
（一）·有防水作用的材料膨润土有吸水膨胀的性质，所以它可以用于防水之类材料的应用当中。
吸水之后的膨润土，因为膨胀的原因，可以将体型放大到从前的十至十五倍数，更有甚者可以放大到大致三十倍数。
而它之所以吸水放大的能力这样强，主要的原因有三点。
同时，膨润土是一种非常良好的材料，有机的膨润土可以进一步地让单体之类物进行反应，可以均匀地分配，在均匀的搭配过后，也可以加大稳定性和与聚合物的韧性，使加工性与防腐性结合，变成一种高强的新型材料。
提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排（资料来源：冶金管理，王维兴）一、优化炼铁炉料结构的原则高炉炼铁炉料是由烧结矿、球团矿和块矿组成，各高炉要根据不同的生产条件，决定各种炉料的配比，实现优化炼铁生产和低成本。
世界各国、各钢铁企业没有一个标准的炼铁炉料结构，都要根据各企业的具体情况制定适宜的炉料结构，同时还要根据外界情况的变化，进行及时调整。
2017 年中钢协会员单位高炉的炉料中平均有13%左右的球团矿，78%烧结矿，9%块矿。
在高炉生产时，各企业要根据其具体生产条件下，实现科学高炉炼铁操作（满足炼铁学基本原理），完成环境友好、低成本生产的目的。
实现低成本炼铁的方法包括：优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。
而实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高，有优质的炉料，包括高质量烧结矿要实现高碱度（1.8-2.2倍）。
但炼铁炉渣碱度要求在1.0-1.1 倍，炉料就需要配低碱度的球团矿（或块矿）。
高炉生产实现低燃料比，要求原燃料质量要好（入炉铁品位要高、冶金性能好、低MgO 和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等），成分稳定，粒度均匀等。
要实现资源的合理利用，就要合理回收利用企业内含铁尘泥等等资源。
建议将含有害杂质高的烧结机头灰、高炉布袋灰，加石灰混合，造球，干燥，给转炉生产用，切断炼铁系统有害杂质的循环富集。
此外，球团工艺相比烧结工艺具有一定的优越性：1）产品冶金性能一般来说，烧结矿综合冶金性能优于球团矿，因此，高炉炼铁炉料中以高碱度烧结矿（在1.8-2.2 倍）为主。
但是，炼铁炉渣碱度要求在1.0 左右，必须搭配一部分酸性球团矿，这样结构炉料的冶金性能才最优，使高炉生产正常进行。
球团矿的缺点是膨胀率高，易粉化。
目前，北美和欧洲一些高炉使用100%自熔性球团矿，冶金性能完全能满足高炉炼铁的要求，也取得了较好的高炉生产指标。
2）生产运行费用球团工序能耗是烧结的2/3，环保治理费用低，球团矿铁品位比烧结矿高5-9 个百分点（原料品位、碱度相同条件下），炼铁生产效益高10 元/t。
膨润土矿床成因类型及其应用分析膨润土矿是一种粘土类矿产，其成因类型多样，主要为火山沉积型、风化残积型及热液型。
膨润土具有膨胀性、离子交换性、悬浮性、分散性和亲水性等优良性能，广泛应用于工业、农业以及环境保护等领域。
标签：膨润土；蒙脱土；成因类型；应用领域1 膨润土矿床成因类型（1）火山沉积型。
包含三个亚型:陆相火山沉积、海相火山沉积及准平原胶体凝聚等亚型。
膨润土矿化的强弱取决于母岩的特点和沉积物本身的共生组合。
相应的碱性水介质条件对蒙脱石起着重要的作用。
该类型是膨润土矿的主要成矿方式，中国有广泛的分布，在储量上占据重要地位。
矿床产出时代主要为晚侏罗世和早白垩世，最老的产出时代是晚石炭世，例如新疆托克逊县柯尔碱膨润土。
较晚的是第三纪，例如广西宁明膨润土矿。
沉积环境多种多样，有浅海相（新疆柯尔碱矿床的下矿层）、牛轭湖相（四川三台矿）、河谷山麓相（广东高州、四川江油）、盐湖相（湖南澧县）等。
这种矿床层位稳定，呈层状、似层状，产状平稳。
陆相沉积亚型约为中国矿床数的60%，储量占70%左右。
有代表性的矿床产地有浙江平山、辽宁黑山、安徽新潭、甘肃红泉等。
准平原胶体凝聚亚型一般为小型矿床，集中在四川和江汉盆地，如三台、仁寿等。
海相沉积亚型规模大、品位较高，有首要的工业价值，代表性产地为新疆柯尔碱。
不同的成因及成矿母岩对伴生矿物有控制作用，与火山物质有关的膨润土矿石中伴有沸石，盆地形成的矿床多伴有可溶性盐类。
（2）风化残积型。
该类型是我国重要成因类型之一。
这种类型的膨润土矿层厚度大，层位稳定，质量较好，用途广泛。
成矿母岩为各种火山玻璃质熔岩和碎屑岩，经风化作用，残积物中富集蒙脱石，再经后期成岩作用而形成膨润土矿。
成矿在相对低温低压下进行。
矿化深度一般位于潜水面附近，从几十米至数百米深不等。
由于含可溶性阳离子的水由上往下渗透，因此剖面上部蚀变作用相对较强，矿化程度相对较高。
从上往下矿与母岩呈渐变关系。
地表附近的矿石属型以钙基膨润土为主，比较深部才有钠基膨润土。
膨润土及其在冶金球团中的应用刘新兵博士二零零五年八月·北京膨润土及其在冶金球团中的应用刘新兵博士1、膨润土简介膨润土又称皂土、斑脱岩等，英文名为Bentonite ,是一种主要由SiO2和Al2O3组成的粘土岩。
关于膨润土的定义，1972年美国地质学家Grim在马德里国际粘土会议上认为：“膨润土是以蒙脱石类矿物为主要组分的岩石，是蒙脱石矿物达到可利用含量的粘土或粘土岩”。
大部分膨润土矿床是由火山物质在碱性条件下蚀变而来的。
天然产出的膨润土因含铁离子的原因而具有多种颜色，如白、黄、绿、红等。
从外表看，膨润土有泥状、砂状和致密块状等结构，密度为2g/cm3。
干燥的膨润土块放入水中，会膨胀、崩解、溃散，由崩解速度也可以区别膨润土原矿的属性和优劣。
自然界大量存在的是钙基膨润土，其次是钠基膨润土。
膨润土结构层间吸附的可交换阳离子为Ca+2时，称为钙基膨润土，为Na+时称为钠基膨润土。
这两种膨润土在性能上有很大的差别，钠基膨润土的膨胀性、吸水性、粘性都要好于钙基膨润土。
2、膨润土的矿物和化学特征2.1 蒙脱石的矿物特征膨润土的主要组成矿物是蒙脱石（Montmorillonite），是一种主要由SiO2和Al2O3组成的层状硅铝酸盐，其化学成分为：Na0.7(Al,Mg)4[(OH)4(Si,Al)8O20]﹒nH2O。
蒙脱石是属于2﹕1型结构的具有膨胀性的含水层状硅铝酸盐，其晶体结构单元为二层铝氧八面体中间夹一层硅氧四面体，许多结构单元层沿C轴堆积，形成蒙脱石的层状结构。
蒙脱石具有以下三个特征：（1）结晶程度差，颗粒细小，该矿物曾经被认为是微晶高岭石。
（2）2﹕1型结构中，四面体中的Si4+常被Al3+取代，八面体中的Al3+常被Mg2+、Fe2+、Zn2+等取代，因此产生层面负电荷。
为了达到电荷平衡，层间需要吸附阳离子，如Na+、Ca+2、Mg2+等。
这些阳离子可以相互交换，形成不同类型、不同性能的蒙脱石矿物，这是蒙脱石的最主要的特征。
土的粘接效果得到明显提高，从而促使球团的抗压和落下强度得到明显的提高。
在该机理中水和剪切力是膨润土分散和形成纤维结构必要条件。
该机理以后被引入解释球团粘接机理，并得到完善和验证[6-8,10]。
该理论被引入国内后[2,4]，在我国一直占有主导地位。
我国许多科研工作通过磨润试验，验证了在剪切作用下，膨润土可为球团提供强度[2,3]。
然而纤维粘接理论在解释球团膨润土作用中存在两个问题：①Wenninger最早的试验是在研究铸造中膨润土粘接铸造砂中发现的，而铸造成型工艺与铁矿球团工艺相差较大，铁矿球团造粒过程中远达不到铸造工艺中的剪切力强度，那么膨润土是否还可以形成图2的过程？②铸造膨润土用量要高于球团用量，如图1 照片中的膨润土用量6.0%，而较先进的球团工艺中，膨润土含量仅在0.5%～1%之间，如此少的膨润土是否可形成纤维网状结构？笔者认为纤维机理是正确的，但它不能完全解解膨润土在球团整个形成过程中的作用。
可以肯定的讲，膨润土对铁矿球团的粘接作用是多种作用的共同结果，在不同的成球阶段，膨润土的作用也不尽相同。
2 膨润土在球团中的作用机理铁矿球团制备过程中经历三个阶段：造球(湿球/生球)→干燥和预热(干球)→焙烧。
在这三个阶段中，膨润土所起的作用也不完全相同。
2.1 造粒(湿球)阶段根据Rumpf理论[9]，铁矿球团应属于低粘度液体粘接类型。
在球团造粒过程中存在着10种力，本文仅就生球阶段与膨润土作用机理有关的机理进行探讨。
2.1.1 调节水分增加毛细管力球团中的水分及其类型对球团的强度至关重要[11]。
生球中的水分可分为两大类型：一类为自由移动的水，是自由可流动液体，也有人称空隙水或毛细水。
它具有表面界面张力，对可溶解水中离子，由液体的表面张力和毛细管力可在铁粉粒子间产生的结合力产生。
随着生球中自由水增加，球团颗粒与自由水之间关系分别出现震动态→索悬态→毛细管态→泥浆态(图3a)。
震动态时，液体饱和度(液体饱和度S：颗粒的空隙中液体架桥剂所占体积与总空隙体积之比)在30%左右，颗粒之间主要为液体桥粘接力。
球团生产工艺介绍球团生产工艺是一种提炼球团矿的生产工艺，球团与烧结是钢铁冶炼行业中作为提炼铁矿石的两种常用工艺。
球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。
一、球团生产工艺的发展由于天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用；而铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高；过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量；细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。
综上所述原因，球团生产工艺在进入21世纪后得到全面发展与推广。
如今球团工艺的发展从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料，生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展，技术经济指标显著提高。
球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。
球团矿具有良好的冶金性能：粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高，有利于强化高炉冶炼。
二、球团法分类1、高温固结：（1）氧化焙烧：竖炉、带式机、链篦机-回转窑、环式焙烧机。
（2）还原焙烧：回转窑法、竖炉连续装料法、竖炉间歇装料法、竖罐法、带式机法。
（3）磁化焙烧：竖炉法（4）氧化-钠化焙烧：竖炉法、链篦机-回转窑。
（5）氯化焙烧：竖炉法、回转窑法。
2、低温固结：（1）水泥冷粘结法（2）热液法（3）碳酸化法（4）锈化固结法（5）焦化固结法（6）其他方法三、球团原理球团生产一般流程：原料准备→配料→混匀(干燥)→造球→布料→焙烧→冷却→成品输出球团焙烧过程：干燥→预热→焙烧→均热→冷却四、球团工艺流程图球团车间平面分布图新配料料场新配-1新配-2新配-3新配-4新配-5老配-2老配-1老配料仓老配-3老配-4烘干出料润磨出料润磨 室1#烘干室1#水泵房办公室休息室球-4球-1造球室成-11#落地仓1#链板1#环冷机1#回转窑1#链篦机1#布料球-3球-2返-3返-2返-6返-5返-4球-62#布料2#链篦机2#回转窑2#环冷机2#链板成-3成-42#落地仓维修区域维修值班室球-5球 -5 转 运站老配料料场2#水泵房喷煤系统2#烘干室主控楼北五、球团生产工艺的主要内容球团矿是细磨铁精矿或其它含铁粉料造块的又一方法。
膨润土的作用与功效膨润土是一种重要的土壤改良材料，在农业、土木工程和环境保护等方面广泛应用。
它具有很好的吸附性能、保水性能和抗裂性能，能够改善土壤的物理性质、化学性质和生物性质，提高土壤的质量和农作物的产量。
本文将从膨润土的定义、产生机制、物理性质、化学性质和应用领域等方面详细介绍膨润土的作用与功效。
一、膨润土的定义和产生机制膨润土是一种具有高度易吸附水分和高度可变性的黏土矿物。
它主要由一种特殊的矿物质——膨润土矿物组成，其中最常见的是蒙脱石和伊利石。
膨润土矿物的结构中包含一些水分子，这些水分子可以通过外界的物理和化学因素来吸附和释放。
当膨润土与水接触时，水分子会进入其结构中，使其体积膨胀。
膨润土还具有一定的阳离子交换能力，能够在结构中吸附或释放阳离子，并与其相互作用。
这种特殊的结构和性质使膨润土具有很多独特的作用和功效。
二、膨润土的物理性质和作用1. 吸附性能膨润土具有很强的吸附能力，可以吸附和固定土壤中的大量水分和养分。
膨润土的结构中存在大量的微小孔隙和表面活性位点，能够吸附水分子和溶解态养分，并在适当的条件下释放给植物利用。
这种吸附性能有助于保持土壤湿润，提高土壤的保水性能，为农作物的生长提供充足的水分和养分。
2. 保水性能膨润土能够吸附和固定大量的水分，具有很好的保水性能。
膨润土的吸附水分主要在结构中的孔隙中存在，能够阻止水分的流失和蒸发，保持土壤的湿度。
特别是在干旱和半干旱地区，膨润土能够提供持久的水分供应，减少土壤水分的蒸发损失，增加土壤的水分利用效率。
3. 抗裂性能膨润土的颗粒之间存在很强的吸附力和黏着力，能够形成一种紧密的胶结结构。
这种结构能够有效抑制土壤的干湿过程中的体积变化，减少土壤表面的开裂和破坏。
尤其是在黏土含量较高的土壤中，膨润土能够增加土壤的抗裂性能，防止土壤的风化和侵蚀。
4. 降解性能膨润土具有良好的降解性能，可以在适当的条件下迅速分解和降解。
膨润土的降解产物中含有丰富的营养物质和有益微生物，能够对土壤进行有效改良和修复。
球团矿抗压强度对其冶金性能的影响摘要：球团矿具有品位高、粒变均匀、还原性好、常温抗压强度高等优点。
但在高炉中的堆角小、还原膨胀率大及在高温下易相互粘结，因此，大大限制了它在高炉炉料中的使用比例。
球团矿是强化高炉炼铁必不可少的优质炉料，目前缺乏对球团矿质量综合评价的方法，导致在优化高炉炉料的选择上缺乏科学依据。
本文介绍了球团矿的生产现状、出现问题及发展趋势，进一步提高炼铁生产的技术经济指标。
关键词：球团矿；生产现状；发展趋势我国在具有足够造球能力条件下，通过严格控制造球操作，就有可能生产出小直径的球团矿、维持足够窄的粒度范围，来保证焙烧过程中良好的透气性和保证高炉冶炼中良好的还原性。
同时随着钢铁生产技术的发展，对炉料提出了越来越严格的要求。
因而对高品位的优质球团矿的需求越来越大，目前来看已显得十分迫切。
为此我们应当努力，科学地促进我国球团矿生产的发展。
一、球团矿生产的现状我国球团矿生产有很大的发展，在国家产业政策的支持和有识之士的努力下，在短短的时间内建成了几千万吨的生产能力。
绝大部分采用先进的链篦机—回转窑工艺，且大型化发展速度很快，单窑年生产能力从几十万吨到几百万吨，技术装备水平有了极大的进步。
而上世纪末仅建成了两个带式焙烧机工厂，年生产能力不到400万吨；链篦机—回转窑球团的生产能力仅有100万吨左右；另外还有竖炉球团矿二三十座，生产能力在800万吨左右。
二、球团矿焙烧试验1、生球团的准备。
造球时，膨润土配比为1.2％，时间为12min，生球经8-15mm方筛筛分后，供下一步的试验使用。
2、焙烧试验。
球团矿的预热焙烧在卧式管炉中进行，气氛为自然通风。
焙烧时将烘干好的球团放在小瓷舟内推送至管炉中，按规定的温度进行焙烧。
为获得不同抗压强度的球团，对预热及焙烧工艺参数进行了相应调整，不同预热及焙烧工艺参数对应的成品球团抗压强度不同。
三、球团矿生产中出现的问题1、小型球团厂数量太多。
100万吨/年以下的球团生产线有30多条，落后的竖炉球团生产线有60多条。
一、球团土生产：球团土主要使用在铁粉冶炼上，作为粘结剂使用，其目的是将散状铁粉制成可以冶炼的球形状物料，这样在铁粉制球及冶炼时，对于作为粘结剂的球团土，就需要控制部分指标，以满足工艺要求。
膨润土生产厂家在生产时，根据客户的指标要求，对原矿物料进行混配，并加入能够提高产品某些性能的添加剂（主要是工业碳酸钠），生产出符合要求的产品。
客户根据自己的工艺，一般都需要控制下述指标：（1）蒙脱石含量即吸兰量；（2）胶质价；（3）膨胀容；（4）水分；（5）粒度；（6）吸水率。
二、测试项目说明：（1）蒙脱石含量膨润土的主要成份是蒙脱石，也就是说蒙脱石的多少代表着膨润土原矿的有效成分的高低。
现在的测试手段还不能直接检测蒙脱石，只能用其它方法间接求得蒙脱石的多少。
由于蒙脱石能够吸附亚甲基兰而其它粘土矿物不能吸附亚甲基兰，所以可以用膨润土吸附亚甲基兰的量的多少来间接求得蒙脱石的含量。
这样就需要测试膨润土的吸兰量。
通过研究，吸兰量与蒙脱石之间有一定的关系，最初二者之间的系数是0.442，随着科学技术的发展，现在确定二者之间的关系系数是2.084。
具体使用哪个系数，在下面客户使用时再进一步说明。
（2）胶质价与膨胀容膨润土吸水后有一定的粘度，同时膨润土在接触一定的电解质溶液时也产生一定的粘度，所以客户在处理铁粉时要求膨润土产品要有一定的粘度。
（3）水分保持膨润土产品的粘度。
（4）粒度膨润土产品的粒度影响着铁粉制成球后球的强度与表面光洁度。
（5）吸水率保障球的强度。
三、客户使用过程中的一些说明：客户对产品性能指标的要求客户在铁粉制球过程中，由于使用不同的工艺，所要求的产品性能也不同。
（1）蒙脱石含量一般来说，蒙脱石含量的测试只是一个程序化的要求，它对冶炼工艺没有明显的作用。
所以有的客户不要求膨润土产品的蒙脱石含量。
从一般人思维上来说，使用某一物质前应了解这一物质的主要成份的多少，而作为起到粘结作用的膨润土，其主要成份是蒙脱石，而蒙脱石的含量多少并不能代表生产过程中的粘结力的高低，膨润土粘结力的高低是由胶质价和膨胀容来决定的。
球团中膨润土作用
在球团生产中，膨润土通常起到以下几个作用：
1. 粘结剂：膨润土具有较好的粘性和粘结性能，可以将矿石颗粒粘结成坚实的球团，提高球团的强度和耐磨性。
2. 改善透气性：膨润土可以改善球团的透气性，使空气更容易通过球团，有利于燃烧和还原反应的进行。
3. 调整粒度：膨润土可以填充矿石颗粒之间的空隙，调整球团的粒度分布，使球团更加均匀。
4. 提高品位：膨润土可以降低矿石中的有害杂质含量，提高球团的品位和质量。
5. 增加稳定性：膨润土可以提高球团的稳定性，减少在运输和储存过程中的破碎和散落。
褐铁矿球团直接还原过程中体积膨胀的影响因数研究发布时间：2021-09-22T05:51:57.029Z 来源：《教学与研究》2021年9月下作者：张闯1,2,周晓雷1,2,高国锋1,2,范心瑜1,2,王云鹏1,2,张少博1,2,韩文朝1,2,施哲1,2[导读] 采用单因素实验研究了温度、气氛和C/O摩尔比等因素对褐铁矿球团还原过程体积变化的影响。
结果表明，不同还原气氛下褐铁矿氧化球团的还原配置指数相似。
褐铁矿氧化球团随着还原度的升高球团矿的膨胀系数先升高后降低，随温度和CO/(CO+H2)的升高而增大。
1.昆明理工大学冶金与能源工程学院2.昆明理工大学复杂铁资源洁净冶金重点实验室张闯1,2,周晓雷1,2*,高国锋1,2,范心瑜1,2,王云鹏1,2,张少博1,2,韩文朝1,2,施哲1,2 云南昆明摘要：采用单因素实验研究了温度、气氛和C/O摩尔比等因素对褐铁矿球团还原过程体积变化的影响。
结果表明，不同还原气氛下褐铁矿氧化球团的还原配置指数相似。
褐铁矿氧化球团随着还原度的升高球团矿的膨胀系数先升高后降低，随温度和CO/(CO+H2)的升高而增大。
关键词：褐铁矿；体积变化；膨胀系数Study on the Influence Factors of V olume Expansion during the Direct Reduction of Limonite Pellet Chuang Zhang1.2,Xiao-lei Zhou1,2*,Guo-feng Gao1,2,Xin-yu Fan1,2,Yun-peng Wang1,2,Shao-bo Zhang1,2,Wen-chao Han1,2,Zhe Shi1,2, (1.Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Yunnan Kunming 650093 China; 2.Clean Metallurgy Key Laboratory of Complex Iron Resources, Kunming University of Science and Technology, Yunnan Kunming 650093 China) Abstract：The effects of temperature, atmosphere and C/O molar ratio on the volume change of limonite pellets were studied using single factor experiments. The results show that the reduction configuration index of limonite oxidized pellets is similar under different reducing atmospheres. With the increase of the degree of reduction, the expansion coefficient of limonite pellets increases first and then decreases, and increases with the temperature and CO/(CO+H2).Key words：Limonite；V olume change；Expansion coefficient近几年钢铁产业得到了迅猛的发展，人们对钢铁的需求量越来越大。
“系统思维、过程管控、结果导向”提升球团矿质量生产实践发布时间：2021-12-28T03:01:02.880Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：解虎航惠宏智成继勋[导读] 汉钢公司现有14m2、18m2竖炉各一座，球团矿2000N抗压合格率长期维持在65%左右，球团矿质量较差成为制约高炉稳定顺行、公司铁前系统技术进步的重要限制性环节，2021年汉钢公司通过装备技术升级、科学策划配料、严抓过程工艺控制等手段，2021年球团矿质量得到大幅提升，2000N抗压合格率达到75.60%，较2020年提升7.87%，实现历史突破。
陕钢集团汉钢公司陕西省汉中市勉县 724200摘要：汉钢公司现有14m2、18m2竖炉各一座，球团矿2000N抗压合格率长期维持在65%左右，球团矿质量较差成为制约高炉稳定顺行、公司铁前系统技术进步的重要限制性环节，2021年汉钢公司通过装备技术升级、科学策划配料、严抓过程工艺控制等手段，2021年球团矿质量得到大幅提升，2000N抗压合格率达到75.60%，较2020年提升7.87%，实现历史突破。
关键词：竖炉球团矿参数调整1.背景汉钢公司两座竖炉2000N抗压合格率长期维持在67%左右，与龙钢公司2000N抗压合格率78.2%、酒钢宏兴85%有较大差距。
球团矿抗压强度差，进入高炉后容易粉化、破碎，导致高炉透气性变差、压差超标，同时造成风量萎缩、炉况波动加大，极不利于高炉炉况的长期稳定顺行。
如何改善现有两座竖炉球团矿质量，成为公司内部产品质量攻关、提升铁前系统整体技术水平的关键因素，本年度利用2#高炉停炉大修机会对2#竖炉进行设备改造升级，同时引进龙钢嘉惠球团厂数名技术骨干进行质量攻关，利用烧结杯性能实验室进行球团配矿的冶金性能研究，2021年球团矿抗压强度达到75.6%，最高月均达到78.36%，成功实现球团矿质量攻关目标，为公司铁前系统技术进步、高炉常稳久顺创造良好条件。
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。
国外已在工农业生产24个领域100多个部门中应用，有300多个产品,因而人们称之为"万能土"。
膨润土用途非常广泛，让我们来了解一下吧！1、铸造行业铸造用膨润土是膨润土最大的用户，每年用量为110万吨。
膨润土应用于铸造主要应用于粘土粘结砂中，因为膨润土具有粘结力强、可塑性高、脱膜好、透气性优、高温湿态条件下物理化学性能稳定等特点。
粘土粘结砂作造型材料生产铸件，本是历史悠久的工艺方法，在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天，粘土湿型砂仍是最重要的造型材料，其适用范围之广，耗用量之大，是任何其他造型材料都不能与之比拟的。
近代的高压造型、射压造型、气冲造型、静压造型及无震击真空加压造型等新工艺，也都是以使用粘土湿型砂为前提的，粘土湿型砂适应造型条件的能力极强。
铸造用膨润土主要有钠基膨润土和钙钠膨润土两类，钠基膨润土是由天然钠基膨润土或人工钠化膨润土加工而成，以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。
因具有良好的可塑性，可遏止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象，加之成型性强、型腔强度高，便于金属行业浇铸湿态或干态型模，是精密铸件首选的型砂粘结剂。
钙钠膨润土由天然基钙钠膨润土加工而成，是轻型铸件普遍采用的型砂粘结剂。
它以实用和铸件清砂便捷而受用户欢迎。
和其他黏结剂相比，膨润土有一个重要的特点，就是它具有一定的耐热能力。
只要加热温度不太高，脱除了自由水的膨润土只要加水，仍能恢复粘能力。
膨润土的粘结能力只有在加水以后才能表现出来。
膨润土失去粘结能力，也与它的脱水有关。
到目前为止，认为膨润土中的水分有三种形态：一种水是自由水，即膨润土颗粒吸附的水，加热到100℃以上，就可脱除自由水，脱除了自由水的膨润土，粘结能力不受影响；二种水是牢固结合水，110℃下长时间加热，膨润土可完全脱除自由水，但不会脱除牢固结合水。
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2020, 7(3), 169-174Published Online September 2020 in Hans. /journal/menghttps:///10.12677/meng.2020.73024铁矿球团膨润土的作用机理和发展方向胡耀先，周晓雷*昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明收稿日期：2020年8月19日；录用日期：2020年9月1日；发布日期：2020年9月8日摘要膨润土作为球团工艺中首要的粘结剂，具有优异的性能，在农业、化工业等许多领域都得到了很好的开发和利用。
本文介绍了膨润土的基本理化性质和在铁矿球团中的作用机理，以及前人关于铁矿球团膨润土的研究进展，并对其进行总结，分析铁矿球团膨润土的发展方向。
关键词膨润土，球团，发展方向Action Mechanism and DevelopmentDirection of Iron Ore Pellet BentoniteYaoxian Hu, Xiaolei Zhou*Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, KunmingYunnanReceived: Aug. 19th, 2020; accepted: Sep. 1st, 2020; published: Sep. 8th, 2020AbstractAs the most important binder in pelletizing process, bentonite has been well developed and uti-lized in many fields such as agriculture, chemical industry, etc. because of its excellent perfor-mance. This article introduces the basic physical and chemical properties of bentonite and its mechanism in iron ore pellet, as well as the previous research progress, and summarizes it in or-der to analyze the development direction of iron ore pellet bentonite.*通讯作者。
胡耀先，周晓雷KeywordsBentonite, Pellet, Development DirectionCopyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，经勘探，我国的膨润土储量世界第一，同时膨润土也是国内外开发最早、应用最广泛的非金属矿产[1]。
粘结剂用膨润土的主要化学成分及其理化性质见表1、表2。
Table 1. Main chemical composition of bentonite for binder [4]表1.粘结剂用膨润土主要化学成分(%) [4]粘结剂SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O P LOI膨润土73.26 9.64 3.19 2.23 1.83 1.39 0.70 0.03 7.25 Table 2. Physical and chemical properties of bentonite for binder [4]表2.粘结剂用膨润土理化性质[4]蒙脱石含量/% 吸蓝量/g·(100g)−1 膨胀容/ml·g−1 胶质价/% 吸水率(2 h)/% −0.074 mm/%76.24 33.70 8.75 48.0 158.85 86.98继1978年8月，杭州钢铁厂率先采用膨润土作为粘结剂，膨润土就开始在我国的球团生产过程中扮演着难以替代的角色。
但是相较于国外小于1%的膨润土配比，我国的平均配入量达到了1.5%~3.5% [2]，而这带来的一系列后果就是：球团铁品味降低，球团生产成本升高，将这种球团运用于高炉时还会使生铁产量下降，焦比增加，严重影响钢铁企业的经济效益[3]。
因此透彻研究膨润土的理化性质和作为铁矿球团粘结剂的作用机理，找出膨润土的发展方向具有十分重要的现实意义。
2. 铁矿球团膨润土的作用机理自膨润土被广泛用作铁矿球团粘结剂之后，球团的爆裂温度、抗压强度等一系列性能都得到了提升。
为了更好地将膨润土运用于钢铁企业，提高球团的铁品味，降低成本，许多科研工作者都开始研究铁矿球团膨润土的作用机理，并根据其机理对膨润土进行改进。
S. K. KAWATRA和S. J. RIPKE [5]通过观察电镜图(见图1)，发现有纤维状结构出现在被膨润土缠绕的石英颗粒边缘，提出了现阶段较流行的纤维粘结机理。
图2表明，膨润土在遇水后膨胀，层间距因膨胀而增大使得层间的分子力减小，在压力和机械剪切力的作用下，膨润土颗粒层间产生相对滑动分散为纤维结构。
纤维结构缠绕颗粒，使膨润土的粘结性能得到显著提高，进而提高了铁矿球团的抗压和落下强度。
黄柱成等人[6]通过研究磨润对铁矿球团质量的影响，发现磨润可以提高球团的生球、预热球的强度以及成品球的抗压强度，并且通过显微鉴定磨润和不磨润的干球，发现与未磨润的干球相比，磨润过的胡耀先，周晓雷干球内部结构更加致密，铁矿物呈颗粒集团分布，膨润土被颗粒集团包裹在中间，粘附效果更好。
证明了磨润可以促进纤维结构的形成并进一步验证了纤维粘结机理。
冯慧敏等人[7]通过分析造球阶段球团中自由移动水在不饱和度下颗粒之间里的变化而引起球团强度的变化的现象(见图3，图4)，发现膨润土通过将自由移动水转化为层间水来调控自由水的含量而使生球自由水液体达到饱和，进而提高球团的毛细粘结力，达到提高球团强度的目的。
钟强等人[8]用NDJ-1型旋转黏度计测定膨润土吸水后形成的高浓度膨润土悬浮液的流变特性，证明了其是非牛顿流体的一种——宾汉塑性流体。
之后又通过测定10种不同成分的膨润土塑性黏度与生球强度的关系得出膨润土塑性黏度越大，生球的落下强度越大，膨润土塑性黏度越小，生球的落下强度越小的结论，从而可将膨润土的塑性黏度作为其造球能力强弱的判断指标。
Figure 1. Picture of bentonite as filament wound quartz sand particles [7] 图1. 膨润土呈纤维缠绕石英砂颗粒照片[7]Figure 2. Montmorillonite is dispersed under the action of water and force [7] 图2. 蒙脱石在水和力的作用下分散[7]Figure 3. Strength of pellets with different liquid saturation [9] 图3. 不同液体饱和度球团的强度[9]胡耀先，周晓雷Figure 4. Mechanism of bentonite in pellet bonding [9]图4. 膨润土在球团粘结的作用机理[9]3. 铁矿球团膨润土的发展方向我国的膨润土储量虽高，但优质的膨润土却比较稀缺，因此寻找适合我国的膨润土发展方向具有很高的经济价值。
根据笔者对文献的查阅以及对前人对铁矿球团膨润土的改进方向的总结可得出，除了寻找新型粘结剂来取代或部分取代膨润土，铁矿球团膨润土大致还有两个发展方向：1) 将低品位钙基膨润土提纯并钠化为性能更优越的钠基膨润土。
2) 通过添加其他无机或有机物制备复合粘结剂以减少膨润土的用量或提高其性能。
3.1. 钙基膨润土钠化粘结剂用膨润土可根据吸附离子的不同大致分为两类：以吸附Na+为主的钠基膨润土和以吸附Ca2+为主的钙基膨润土。
我国的膨润土资源有大约90%的都是钙基膨润土，但钙基膨润土的水化性能的各项指标都远不如钠基膨润土[10]，因此找到钙基膨润土钠化的最优方案具有巨大的经济价值。
张颖心等人[11]通过对河北承德所产的低品位钙基膨润土进行钠化实验，从钠化剂的种类、钠化时的反应温度、钠化的反应时间、钠化剂的用量、反应PH值这五个方面分别进行单因素实验，之后又进行正交实验，发现用NaCl作钠化剂、反应温度在70℃左右、钠化时间2 h左右、3.5 g NaCl的用量、弱碱环境是钠化反应的最佳条件。
通过比较原矿粉和成品的膨胀倍和胶质价(见表3)可看出该实验可制出优质膨润土。
Table 3. Comparison of products and native soil [11]表3.产品与原土的比较[11]名称膨胀倍/(mL∙g−1) 胶质价/(mL∙g−1)原矿粉10.0 2.7产品36.0 33.2吴祚银等人[12]认为不同成分的膨润土，通过不同方法制得的钠化膨润土所具备的粘结性能也是不同得，而高效的钠化膨润土不仅造球效果优于钠基膨润土用量也相较之有所减小。
于是对通过湿法钠化和烘干后钠化产出的钠化膨润土进行球团实验，通过对其生球强度、落下强度、爆裂温度等指标进行比较，得出不同的钠化方法对不同膨润土的强化效果不同，采用合适的钙基膨润土并用适宜的方法进行钠化得到的高效钠化膨润土的性能远好于强制钠化膨润土。
胡耀先，周晓雷刘鹏君等人[13]通过比较分别用原土、通过陈化法钠化产出的膨润土、通过挤压法钠化产出的膨润土与通过悬浮液法钠化产出的膨润土造球后球团的性能(见表4)，得出陈华法钠化对膨润土的粘结性能增强有限，对球团性能的提升十分微弱，挤压法钠化对膨润土的粘接性能有一定的增强，球团的性能有一定提升，通过悬浮液法钠化可以显著提高膨润土的粘结性能，球团的性能也有明显的提升，悬浮液钠化法是钙基膨润土改性为钠基膨润土的最优方案，对造球球团的性能提升最为显著。
Table 4. Comparison of pellet performance after pelletizing [13]表4.对比造球后球团性能[13]编号名称配加量/% 生球落下强度/(次/0.5m) 生球抗压强度/(×9.8 N/个) 成品球抗压强度/(N/个) 1# 陈化钠化后土 2 4.5 0.92 15902# 挤压钠化后土 2 5.6 1.02 16503# 悬浮液钠化后土 2 8.3 1.37 22504# 原土 2 4.3 0.86 15603.2. 复合粘结剂在铁矿球团的生产过程中，人们总是想要采取一系列的方法来减少膨润土的用量以提高球团的铁品味，可随着人们的不断研究发现单一的通过用其他无机或有机粘结剂来完全替代膨润土这一条道路很难走通，于是就开始向膨润土中添加无机或有机物来制备复合粘结剂以减少膨润土的用量，同时更好的提升铁矿球团的性能。
