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由于尾礦粒度很細，所以原尾礦進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直接還原焙燒回收鐵的可能性，本文重點研究了不同粘結(jié)劑對該高鐵尾礦含碳球團生球強度及高溫強度的影響。
1 、試驗原料及性質(zhì)
試驗所用原料為高鐵尾礦，全鐵品位為 32.87%。試驗主要添加劑為內(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)量分數(shù)的水攪拌混勻后，經(jīng)對輥壓球機壓制得到含碳球團。進行以下實驗：a. 高溫強度測定。B.生球強度測定:包括濕球和晾干后球團的落下次數(shù)和抗壓強度。
在確定球團粘結(jié)劑后，對球團進行直接還原焙燒-磨礦弱磁選試驗，得到終直接還原鐵產(chǎn)品。
3 、試驗結(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)劑進行壓球試驗，結(jié)果見表 1。
表 1 單一粘結(jié)劑時球團配比及生球強度
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代號 |
水量% |
粘結(jié)劑 |
粘結(jié)劑用量% |
濕球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
濕球抗壓強度/N |
干球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
干球抗壓強度/N |
|
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 |
|
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 |
標準水泥 |
10 |
1.5 |
47.90 |
4.5 |
146.00 |
由表 1 可知CMC 對提高球團生球落下和抗壓強度作用為顯著，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，生球強度基本達到要求；其他粘結(jié)劑效果未達到要求。
分別嘗試使用不同配比的 CMC 和糖漿、標準水泥、膨潤土以及糖漿和膨潤土作為復合粘結(jié)劑進行壓球試驗，試驗結(jié)果見表 2。
表 2 使用復合粘結(jié)劑時球團性能
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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) |
濕球抗壓強度/N |
干球落下次數(shù)(次·50cm-1) |
干球抗壓強度/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%標準水泥 |
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，選取強度符合要求的球團P1、P2、P4、P8、P10、P11 及 P12 測定其高溫強度，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度變化趨勢基本一致，在焙燒初期球團抗壓強度降低， 后期球團強度又逐漸提高。
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，應在保證球團質(zhì)量的同時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 P11 為配方后，對其進行直接還原焙燒-磁選試驗。無粘結(jié)劑球團作為對照試驗，考察粘結(jié)劑對球團直接還原焙燒磁選的影響。從圖3 可以看出，兩種球團隨焙燒時間的變化趨勢基本一致，隨著焙燒時間的延長，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） 當使用單一粘結(jié)劑時，CMC、膨潤土對生球強度提高作用效果較佳;糖漿對球團干球強度的提高作用效果顯著。
（2）使用復合粘結(jié)劑時，該礦復合粘結(jié)劑配比為:0. 4%CMC +8%膨潤土。
（3） 不同粘結(jié)劑的球團干球抗壓強度相差較大，但在高溫焙燒時強度變化趨勢基本一致，在焙燒初期 0～2 min 時球團抗壓強度快速降低， 4 ～8 min 時球團強度逐漸提高。
（4） 含碳球團焙燒初期 0 ～2 min 時強度的降低是由球團內(nèi)部孔隙率的增大引起的;5 ～8 min 時由于球團內(nèi)部鐵相的生成，鐵顆粒相互粘結(jié)使得球團抗壓強度提高。
（5） 使用粘結(jié)劑配比造球后，進行了直接還原焙燒磁選試驗，在焙燒溫度為 1200℃，焙燒時間為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。