CN105925795A - 复合粘结剂及其在铁粉成型中的应用 - Google Patents

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夏碧华
邓鑫
吴道洪
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Abstract

本发明公开了一种复合粘结剂及其在铁粉成型中的应用，所述复合粘结剂包括：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠以及生物质纤维，其中，所述煤焦油、所述造纸废液、所述纤维素磺酸钠和所述生物质纤维的质量比为(20～40)：(15～40)：(5～15)：(5～50)。该复合粘结剂的各组分来源广泛且价格低廉，并且该复合粘结剂主要成分为高分子有机物料，没有无机粘结剂成分，从而不会给成型球团带入额外的杂质，同时将该组成的复合粘结剂用于物料成型过程尤其是用于铁粉的成型过程时可以保证所得含铁压块球团具有较高的抗摔强度和抗压强度，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。

Description

复合粘结剂及其在铁粉成型中的应用
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种复合粘结剂及其在铁粉成型中的应用。
背景技术
铁球团矿是20世纪早期开发的一种细粒铁精矿球团的方法。它是富矿资源日益枯竭、贫矿资源大量开发利用的结果。随着现代高炉炼铁对精料提出的几近苛刻的要求，以及钢铁短流程的兴起，球团矿在钢铁工业中已经成为不可或缺的优质冶金炉料。膨润土作为传统冶金矿的优质粘结剂，其具有成球性能良好、资源丰富、价格低廉等优势，目前膨润土已经被广泛应用在冶金球团粘结剂领域。但是膨润土作为一种二氧化硅和三氧化二铝含量较高的原料，其添加入铁粉球团后会造成铁品位降低、增加高炉冶炼渣量以及高炉利用率下降，因此降低铁粉球团中膨润土的用量以及寻找新的粘结剂成为近年来铁粉球团研究的焦点问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合粘结剂及其在铁粉成型中的应用，该复合粘结剂的各组分来源广泛且价格低廉，并且该复合粘结剂主要成分为高分子有机物料，没有无机粘结剂成分，从而不会给成型球团带入额外的杂质，同时将该组成的复合粘结剂用于物料成型过程尤其是用于铁粉的成型过程时可以保证所得含铁压块球团具有较高的抗摔强度和抗压强度，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合粘结剂。根据本发明的实施例，该复合粘结剂包括：
煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠以及生物质纤维，
其中，所述煤焦油、所述造纸废液、所述纤维素磺酸钠和所述生物质纤维的质量比为(20～40)：(15～40)：(5～15)：(5～50)。
由此，根据本发明实施例的复合粘结剂的各组分来源广泛且价格低廉，并且该复合粘结剂主要成分为高分子有机物料，没有无机粘结剂成分，从而不会给成型球团带入额外的杂质，同时将该组成的复合粘结剂用于物料成型过程尤其是用于铁粉的成型过程时可以保证所得含铁压块球团具有较高的抗摔强度和抗压强度，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。
另外，根据本发明上述实施例的复合粘结剂还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述煤焦油、所述造纸废液、所述纤维素磺酸钠和所述生物质纤维的质量比为(30～35)：(22～30)：(8～10)：(5～40)。由此，可以显著提高所得成型球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，所述煤焦油为选自高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油中的至少一种。由此，可以进一步提高所得成型球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，所述煤焦油中含水量为10～15wt％。由此，可以进一步提高所得成型球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，所述造纸废液中含水量为20～40wt％。由此，可以进一步提高所得成型球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，所述生物质纤维为选自玉米秸秆和麻杆中的至少一种。由此，可以进一步提高所得成型球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，所述生物质纤维的长度不高于1.5cm。由此，可以进一步提高所得成型球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明再一个方面，本发明提出了一种铁粉成型的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将铁粉、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；以及
(2)将所述混合物料进行成型处理，以便得到压块球团，
其中，所述粘结剂是上述所述的复合粘结剂。
由此，根据本发明实施例的铁粉的成型方法通过将上述的粘结剂与铁粉进行混合成型处理，可以制备得到较高抗摔强度和抗压强度的含铁压块球团，并且不会给铁粉中带入杂质成分，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。
另外，根据本发明上述实施例的铁粉的成型方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述铁粉、所述粘结剂与所述水按照质量比为1：(0.05～0.12)：(0.02～0.04)的比例进行混合。由此，可以显著提高所得含铁压块球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，所述铁粉的粒径不高于74微米。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，将所述铁粉、所述粘结剂和所述水混合5～10分钟。由此，可以进一步提高所得含铁压块球团的抗摔强度和抗压强度。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述成型处理的压力为13～15MPa。由此，可以进一步提高所得含铁压块球团的抗摔强度和抗压强度。
发明人通过实验发现，通过使用本发明的粘结剂可以使得成型后的铁粉球团的抗摔强度达到20次，抗压强度达到198.0N(牛顿)。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的铁粉的成型方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合粘结剂。根据本发明的实施例，该复合粘结剂包括：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠以及生物质纤维，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和生物质纤维的质量比可以为(20～40)：(15～40)：(5～15)：(5～50)。发明人发现，该组成的复合粘结剂的各组分来源广泛且价格低廉，并且该复合粘结剂主要成分为高分子有机物料，没有无机粘结剂成分，从而不会给成型球团带入额外的杂质，同时将该组成的复合粘结剂用于物料成型过程尤其是用于铁粉的成型过程时可以保证所得含铁压块球团具有较高的抗摔强度和抗压强度，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。
根据本发明的具体实施例，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和生物质纤维的质量可以比为(30～35)：(22～30)：(8～10)：(5～40)。发明人通过大量实验意外发现，该组成的复合粘结剂应用于物料成型过程尤其是铁粉的成型过程时所得含铁压块球团的抗摔强度和抗压强度最佳。
根据本发明的一个实施例，煤焦油的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，煤焦油可以为选自高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油中的至少一种。具体的，高温煤焦油为1000℃煤干馏得到，中温煤焦油为650～1000℃煤干馏得到，低温煤焦油为450～650℃煤干馏得到。
根据本发明的再一个实施例，煤焦油中含水量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，煤焦油中含水量可以为10～15wt％。
根据本发明的又一个实施例，造纸废液中的含水量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，造纸废液中的含水量可以为20～40wt％。
根据本发明的又一个实施例，生物质纤维的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，生物质纤维可以为选自玉米秸秆和麻杆中的至少一种。由此，可以保证所得成型球团具有优异的抗摔强度。
根据本发明的又一个实施例，生物质纤维的长度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，生物质纤维的长度可以为不高于1.5cm。发明人发现，若生物质纤维过长则不利于球团成型。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种铁粉的成型方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将铁粉、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；以及(2)将所述混合物料进行成型处理，以便得到压块球团，其中，所述粘结剂是上述所述的复合粘结剂。发明人发现，通过将上述的复合粘结剂与铁粉进行混合成型处理，可以制备得到较高抗摔强度和抗压强度的含铁压块球团，并且不会给铁粉中带入杂质成分，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。需要说明的是，上述针对复合粘结剂所描述的特征和优点同样适用于该铁粉的成型方法，此处不再赘述。
下面参考图1对本发明实施例的铁粉的成型方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将铁粉、粘结剂和水进行混合
根据本发明的实施例，将铁粉、粘结剂和水进行混合，从而可以得到混合物料。由此，通过将上述的复合粘结剂与铁粉进行混合成型处理，可以制备得到较高抗摔强度和抗压强度的含铁压块球团，并且不会给铁粉中带入杂质成分，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。
根据本发明的一个实施例，铁粉、粘结剂与水的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铁粉、粘结剂与水可以按照质量比为1：(0.05～0.12)：(0.02～0.04)进行混合。发明人发现，若加入水含量过低则导致成型过程不易操作，而若水加入量过高则铁球团团干燥后易生锈；若粘结剂加入量过高则影响后续冶炼过程中所得铁的品位，而若粘结剂加入量过低则导致所得球团强度降低。
根据本发明的再一个实施例，铁粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铁粉的粒径可以为不高于74微米。发明人发现，采用该粒径的铁粉可以与粘结剂均匀混合，并且所得含铁压块球团具有较高的抗摔强度和抗压强度。
根据本发明的又一个实施例，铁粉、粘结剂和水的混合时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，铁粉、粘结剂和水的混合时间可以为5～10分钟。由此，可以保证铁粉与粘结剂均匀混合，从而提高所得含铁压块球团具有较高的抗摔强度和抗压强度。
S200：将混合物料进行成型处理
根据本发明的实施例，将上述所得混合物料进行成型处理，从而可以得到压块球团。具体的，将上述所得混合物料供给至成型设备中进行压制成型得到压块球团。
根据本发明的一个实施例，成型处理压力并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，成型处理的压力可以为13～15MPa。由此，可以保证所得压块球团具有较高的抗摔性能和抗压强度。
根据本发明实施例的铁粉的成型方法通过将上述的复合粘结剂与铁粉进行混合成型处理，可以制备得到较高抗摔强度和抗压强度的含铁压块球团，并且不会给铁粉中带入杂质成分，从而不仅可以方便铁粉的运输，而且保证经后续冶炼所得铁产品具有较高的品位。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为20：40：15：5；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为15wt％)，造纸废液含水量为40wt％；玉米秸秆的长度不高于1cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的5％；再向其中加入占铁粉质量4％水，均匀搅拌上述混合物10分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为13MPa，得到压块球团。
实施例2
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和麻杆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和麻杆的质量比为40：15：5：50；其中，煤焦油采用中温煤焦油(含水量为10wt％)，造纸废液含水量为20wt％；麻杆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的12％；再向其中加入占铁粉质量2％水，均匀搅拌上述混合物4分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为15MPa，得到压块球团。
实施例3
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为30：30：10：5；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为12wt％)，造纸废液含水量为30wt％；玉米秸秆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的8％；再向其中加入占铁粉质量3％水，均匀搅拌上述混合物7分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为14MPa，得到压块球团。
实施例4
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和生物质纤维，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和生物质纤维的质量比为35：22：8：40；其中，煤焦油采用中温煤焦油(含水量为9wt％)，造纸废液含水量为25wt％；生物质纤维采用秸秆和麻杆，且二者长度均不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的7％；再向其中加入占铁粉质量2.5％水，均匀搅拌上述混合物10分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为13MPa，得到压块球团。
实施例5
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为32：28：9：25；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为12wt％)，造纸废液含水量为35wt％；玉米秸秆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的10％；再向其中加入占铁粉质量3.5％水，均匀搅拌上述混合物8分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为14MPa，得到压块球团。
对比例1
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为18：45：3：2；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为12wt％)，造纸废液含水量为35wt％；玉米秸秆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的10％；再向其中加入占铁粉质量3.5％水，均匀搅拌上述混合物8分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为14MPa，得到压块球团。
对比例2
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为45：10：18：55；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为16wt％)，造纸废液含水量为40wt％；玉米秸秆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的10％；再向其中加入占铁粉质量3.5％水，均匀搅拌上述混合物8分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为14MPa，得到压块球团。
对比例3
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为32：28：9：25；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为12wt％)，造纸废液含水量为35wt％；玉米秸秆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的3％；再向其中加入占铁粉质量6％水，均匀搅拌上述混合物8分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为14MPa，得到压块球团。
对比例4
复合粘结剂组成：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆，其中，煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠和玉米秸秆的质量比为32：28：9：25；其中，煤焦油采用高温煤焦油(含水量为12wt％)，造纸废液含水量为35wt％；玉米秸秆的长度不高于1.5cm；
造球方法：将铁粉与配好的复合粘结剂进行混合，其中，粘结剂质量占铁粉质量的15％；再向其中加入占铁粉质量1％水，均匀搅拌上述混合物8分钟，取混合好的铁粉混合物，将其放入对辊压球机中压制成型，对辊压球机的压力设定为14MPa，得到压块球团。
评价：
1、分别对实施例1-5和对比例1-4所得压块球团的抗摔强度和抗压强度进行评价。
2、评价指标和测试方法：
抗摔强度的测试：将球团至50公分高处跌落至铁板上，跌落至碎的次数。
成型球团抗压强度：将球团置于型号为LDS-Y10A球团压力试验机上测定的，压力试验机施载速度为10mm/min。
测试结果如表1所示：
表1压块球团性能对比
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种复合粘结剂，其特征在于，包括：煤焦油、造纸废液、纤维素磺酸钠以及生物质纤维，
其中，所述煤焦油、所述造纸废液、所述纤维素磺酸钠和所述生物质纤维的质量比为(20～40)：(15～40)：(5～15)：(5～50)。
2.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述煤焦油、所述造纸废液、所述纤维素磺酸钠和所述生物质纤维的质量比为(30～35)：(22～30)：(8～10)：(5～40)。
3.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述煤焦油为选自高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述煤焦油中含水量为10～15wt％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述造纸废液中含水量为20～40wt％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的复合粘结剂，其特征在于，所述生物质纤维为选自玉米秸秆和麻杆中的至少一种，
任选的，所述生物质纤维的长度不高于1.5cm。
7.一种铁粉的成型方法，其特征在于，包括：
(1)将铁粉、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；以及
(2)将所述混合物料进行成型处理，以便得到压块球团，
其中，所述粘结剂是权利要求1-6中任一项所述的复合粘结剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铁粉、所述粘结剂与所述水按照质量比为1：(0.05～0.12)：(0.02～0.04)的比例进行混合。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述铁粉的粒径不高于74微米。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将所述铁粉、所述粘结剂和所述水混合5～10分钟，
任选的，在步骤(2)中，所述成型处理的压力为13～15MPa。
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