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)度測定。B.生球強(qiáng)度測定: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的粘結(jié)劑進(jìn)行壓球試驗(yàn),結(jié)果見表 1。
表 1 單一粘結(jié)劑時(shí)球團(tuán)配比及生球強(qiáng)度
代號 |
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 |
P1 |
14.4 |
CMC |
0.4 |
4.2 |
40.56 |
4.2 |
191.8 |
P2 |
2.7 |
糖漿 |
15 |
3.0 |
23.44 |
〉20 |
730.00 |
P3 |
15.6 |
淀粉 |
10 |
3.2 |
47.00 |
6.7 |
142.8 |
P4 |
13 |
膨潤土 |
10 |
7.6 |
43.78 |
5.5 |
186.00 |
P5 |
11.7 |
水玻璃 |
10 |
1.8 |
18.8 |
1.7 |
45.52 |
P6 |
15.6 |
耐火水泥 |
10 |
1.0 |
30.00 |
1.0 |
20.5 |
P7 |
15.6 |
標(biāo)準(zhǔn)水泥 |
10 |
1.5 |
47.90 |
4.5 |
146.00 |
由表 1 可知CMC 對提高球團(tuán)生球落下和抗壓強(qiáng)度作用為顯著,且用量僅為原礦的0.4%;其次為膨潤土和可溶性淀粉,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、膨潤土以及糖漿和膨潤土作為復(fù)合粘結(jié)劑進(jìn)行壓球試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表 2。
表 2 使用復(fù)合粘結(jié)劑時(shí)球團(tuán)性能
代號 |
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 |
P8 |
12 |
0.4%CMC+8%糖漿 |
7.6 |
31.8 |
〉20 |
511.8 |
P9 |
15.4 |
0.4%CMC+8%標(biāo)準(zhǔn)水泥 |
3.7 |
63.67 |
3.0 |
164.9 |
P10 |
15.0 |
0.4%CMC+5%膨潤土 |
9.4 |
41.88 |
13.0 |
181.00 |
P11 |
15.4 |
0.4%CMC+8%膨潤土 |
10.6 |
45.68 |
14.3 |
222.2 |
P12 |
12.5 |
5%糖漿5%膨潤土 |
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)劑在高溫焙燒過程中強(qiáng)度變化趨勢基本一致,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%膨潤土為該礦的粘結(jié)劑。
確定球團(tuán) P11 為配方后,對其進(jìn)行直接還原焙燒-磁選試驗(yàn)。無粘結(jié)劑球團(tuán)作為對照試驗(yàn),考察粘結(jié)劑對球團(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)間的變化趨勢基本一致,隨著焙燒時(shí)間的延長,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。
4 、結(jié) 論
(1) 當(dāng)使用單一粘結(jié)劑時(shí),CMC、膨潤土對生球強(qiáng)度提高作用效果較佳;糖漿對球團(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。