CN101235436A - 一种有机复合膨润土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机复合膨润土的制备方法，向天然膨润土中添加质量百分比为3－8％、质量浓度为20－30％的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液进行钠化，混匀后熟化堆存12－24小时，温度为10－40℃，烘干到膨润土含水12－15％，再加入质量百分比为0.5－10‰的有机小分子草酸铵粉或质量百分比为0.1－10‰的小分子量的聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理8－16小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压到有机复合膨润土粒度为－200目60－70％；最后细磨到－200目占98％以上即为产品。本发明生产的有机复合膨润土与铁矿颗粒表面因产生化学作用力，铁矿颗粒表面的亲水性得到增强，提高了生球强度和爆裂温度，膨润土添加量降低50％以上，生球落下强度提高2－3次，生球爆裂温度提高60℃－200℃左右，为强化高炉炼铁提供优质炉料。

Description

一种有机复合膨润土的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机复合膨润土的制备方法。
背景技术
酸性球团矿配加高碱度烧结矿是我国高炉炼铁的理想炉料结构，约占入炉铁料的90％以上。全国球团矿年产量为7000万吨左右，平均膨润土添加量在3％左右(30公斤/吨)，比发达国家平均水平高22-24公斤/吨(国外先进水平为6-8公斤/吨)，球团成本升高5.6亿元。此外，导致球团矿铁品位下降2-3％。按入炉球团矿比例为20％，全国炼铁炉料铁品位下降0.5％，高炉炼铁成本增加5亿元以上。因此，开发新型高效复合膨润土，降低膨润土的添加量具有十分重要的现实意义。
常规膨润土与铁矿颗粒表面为物理作用力，主要靠静电力和氢键作用力，作用力比较弱，因此，膨润土配比高，生球强度差、爆裂温度低。天然膨润土通常可通过人工钠化进行处理，改善膨润土性能，降低膨润土配比，但生球爆裂温度下降。为了兼顾生球强度和爆裂温度，膨润土配比很高。
国内外对膨润土粘结剂进行了大量研究，试图开发有机高分子替代膨润土，如国外开发的佩利多，能显著提高生球强度，但需以溶液形式加入，添加困难，生球的热稳定性下降，成本远高于膨润土，在生产中无法得到推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高、生产成本低的有机复合膨润土的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种有机复合膨润土的制备方法，向天然膨润土中添加质量百分比为3-8％、质量浓度为20-30％的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液进行钠化，混匀后熟化堆存12-24小时，温度为10-40℃，烘干到膨润土含水12-15％，再加入质量百分比为0.5-10‰的有机小分子草酸铵粉或质量百分比为0.1-10‰的小分子量的聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理8-16小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压到有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后细磨到-200目占98％以上即为产品。
采用上述技术方案的有机复合膨润土的制备方法，天然膨润土含钠碱性溶液进行钠化处理，然后堆存进行熟化处理，确保足够的钠化效果，然后加入有机小分子粉体进行有机化处理，小机小分子部分置换钠离子插入膨润土晶层间，使膨润土有机化，得到有机复合膨润土。有机复合膨润土经过烘干，再经过高压辊磨机纤维化处理，产生选择性解离和粗碎，保持膨润土的层状结构特性，最后经过细磨，得到有机复合膨润土产品。
常规膨润土与铁矿颗粒表面为物理作用力，主要靠静电力和氢键作用力，作用力比较弱，因此，膨润土配比高，生球强度差、爆裂温度低。天然膨润土通常可通过人工钠化进行处理，改善膨润土性能，降低膨润土配比，但生球爆裂温度下降。为了兼顾生球强度和爆裂温度，膨润土配比很高。
膨润土为层状铝硅酸盐，在水中呈高度分散的胶体状，具有阳离子吸附能力及很强的吸水和持水能力。本发明采用插层原理，在膨润土钠化和熟化后加入有机物。有机物为极性分子，含有活性基团。使有机物分子一端插入膨润土的晶层之间，晶层间距增大，使膨润土颗粒高度分散，从而在球团内均匀分布；此外，有机分子的活性基团端则暴露于膨润土晶层外。复合膨润土与铁矿颗粒表面产生化学用力和物理作用力，增强了与极性水分子的作用，与铁矿颗粒表面产生化学吸咐，作用力显著增强，从而铁矿颗粒表面亲水性得到明显改善，生球中毛细引力能显著增大。
本发明生产的有机复合膨润土与铁矿颗粒表面因产生化学作用力，铁矿颗粒表面的亲水性得到增强，提高了生球强度和爆裂温度，膨润土添加量降低50％以上，生球落下强度提高2-3次，生球爆裂温度提高60℃-200℃左右，可节省球团矿生产成本3-5元/t，提高球团矿铁品位1-2个百分点，为强化高炉炼铁提供优质炉料。
综上所述，本发明是一种生产效率高、生产成本低的有机复合膨润土的制备方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为8％、质量浓度为25％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存24小时，温度为25℃，烘干到膨润土含水质量百分比为15％，再加入质量百分比为0.5‰的有机小分子草酸铵粉，进行有机化处理12小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机或雷蒙磨细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到4.0次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到530℃。球团矿铁品位提高1.1个百分点。
实施例2：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为6％、质量为浓度24％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存18小时，温度为15℃，烘干刳膨润土含水质量百分比为14％，再加入质量百分比0.5‰的有机小分子草酸铵粉，进行有机化处理8小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力200吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加0.8％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到5.2次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到560℃。球团矿铁品位提高1.3个百分点。
实施例3：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为3％、质量为浓度28％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存14小时，温度为10℃，烘干到膨润土含水质量百分比为13％，再加入质量百分比为10‰的有机小分子草酸铵粉，进行有机化处理10小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过雷蒙磨细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1.5％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到4.8次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到510℃。球团矿铁品位提高1个百分点。
实施例4：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为8％、质量为浓度22％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存16小时，温度为35℃，烘干到膨润土含水质量百分比为12％，再加入质量百分比为0.1‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理12小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力300吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1.4％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到4.9次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到490℃。球团矿铁品位提高1个百分点。
实施例5：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为8％、质量为浓度24％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存22小时，温度为20℃，烘干到膨润土含水质量百分比为15％，再加入质量百分比0.1‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理13小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过雷蒙磨细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1.4％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到5.1次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到480℃。球团矿铁品位提高1个百分点。
实施例6：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为4％、质量为浓度27％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存23小时，温度为25℃，烘干到膨润土含水质量百分比为13％，再加入质量百分比为0.5‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理12小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过雷蒙磨细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1.4％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到5.5次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到460℃。球团矿铁品位提高1个百分点。
实施例7：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为8％、质量为浓度20％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存15小时，温度为30℃，烘干到膨润土含水质量百分比为14％，再加入质量百分比0.1‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理14小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到6.1次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到430℃。球团矿铁品位提高1.1个百分点。
实施例8：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为8％、质量为浓度29％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存24小时，温度为35℃，烘干到膨润土含水质量百分比为12％，再加入质量百分比为5‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理9小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加0.8％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到4.7次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到450℃。球团矿铁品位提高1.2个百分点。
实施例9：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为3％、质量为浓度25％的碳酸钠溶液，混匀后熟化堆存12小时，温度为40℃，烘干到膨润土含水质量百分比为15％，再加入质量百分比8‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理11小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1.2％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到6.4次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到440℃。
实施例10：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为4％、质量为浓度25％的氢氧化钠溶液，混匀后熟化堆存20小时，温度为25℃，烘干到膨润土含水质量百分比为13％，再加入质量百分比为0.5‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理12小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过雷蒙磨细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加1.2％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到6.1次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到450℃。球团矿铁品位提高1.3个百分点。
实施例11：钠化时向天然膨润土中添加质量百分比为8％、质量为浓度30％的氢氧化钠溶液，混匀后熟化堆存17小时，温度为35℃，烘干到膨润土含水质量百分比为12.5％，再加入质量百分比10‰的小分子聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理16小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压压力250吨，辊压1-2次，有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后经过球磨机细磨到-200目占98％以上即为产品。
向粒度为-200目占70-80％的磁铁精矿或赤铁精矿+磁铁精矿(任意比例)或赤铁精矿中添加0.6％的有机复合膨润土造球，与添加3％的常规膨润土(没有改性处理)相比，生球落下强度由3.8次/0.5m提高到4.7次/0.5m，生球爆裂温度由360℃提高到490℃。球团矿铁品位提高1.8个百分点。

Claims (1)

1、一种有机复合膨润土的制备方法，其特征是：向天然膨润土中添加质量百分比为3-8％、质量浓度为20-30％的碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液进行钠化，混匀后熟化堆存12-24小时，温度为10-40℃，烘干到膨润土含水12-15％，再加入质量百分比为0.5-10‰的有机小分子草酸铵粉或质量百分比为0.1-10‰的小分子量的聚丙烯酰胺粉，进行有机化处理8-16小时；再经过高压辊磨纤维化处理，辊压到有机复合膨润土粒度为-200目60-70％；最后细磨到-200目占98％以上即为产品。
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