CN1120870C - 一种制粒用粘结剂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制粒用粘结剂及其制造方法，属于冶金粉尘废料制粒用粘结剂及其制造方法，特别适合用于烧结除尘灰的制粒。该制粒用粘结剂是由A、B两种组分的无机粘结剂组成的，A组分无机粘结剂的化学成分为(重量%)：CaO38～44%、SO36～10%、Al2O328～38%、SiO2＜10%、余量为Fe2O3和其它杂质；B组分无机粘结剂的化学成分为(重量%)：CaO40～52%、SO328～44%、余量为其它杂质；A组分无机粘结剂与B组分无机粘结剂的比例为1∶0.5～1。该粘结剂成本低廉，能够简化制粒工艺，成球效果好，且破碎后可再结晶。

Description

一种制粒用粘结剂及其制造方法
本发明涉及一种制粒用粘结剂及其制造方法，属于冶金粉尘废料制粒用粘结剂及其制造方法，特别适合用于烧结除尘灰的制粒。
烧结除尘灰主要来源于烧结生产过程中由于熔燃料的破碎、烧结机的抽风、成品矿筛分的各种除尘设施所积累的大量粉尘，约占烧结矿产量的2～2.5％。一方面由于烧结除尘灰粒度细、疏水性强、难以加工处理、易于随风流动和漂浮，容易造成对环境的污染；另一方面烧结除尘灰中含有较高的TFeO、CaO、MgO等有益成分，具有较高的利用价值，可以作为烧结原、燃料的替代物。现有技术中，对烧结除尘灰的利用多是将回收的除尘灰直接配入烧结混合料中，由于粉尘粒度极细，难于与烧结混合料混合均匀，影响烧结矿成分的稳定性；更为严重的是，将粒度极细、疏水性强的粉尘直接加入混合料中，降低了混合料的制粒效果，严重影响烧结料层的透气性，影响烧结产量和烧结效果；同时，产生的大量粉尘再次进入除尘循环系统，形成恶性循环并造成二次扬尘对岗位作业环境的污染。中国发明专利申请公开说明书94103910.2《碱性、含碳、烟尘粉冷固球团》，利用冷固结工艺，原料配比以86％转炉烟尘为主原料，配加6％碳、8％水玻璃；亦可以50％转炉烟尘、10％电炉烟尘、10％铁精粉为主原料，配加6％碳、7％水玻璃、1％的高岭土。制粒时，为使其达到后续生产所需的强度，必须将混合均匀的上述原料经压球机挤压成球，并在温度250～300℃下烘干25～30分钟，制造工艺复杂、成本高。而且，水玻璃价格昂贵，使其制粒成本进一步增加。
本发明的目的是提供一种成本低廉，能够简化制粒工艺，成球效果好，且破碎后可再结晶的制粒用粘结剂及其制造方法。
本发明的目的是通过以下技术解决方案实现的。
一种制粒用粘结剂，由A、B两种组分的无机粘结剂组成，A组分无机粘结剂的化学成分为(重量％)：CaO38～44％、SO36～10％、Al2O328～38％、SiO2＜10％，余量为Fe2O3和其它杂质；B组分无机粘结剂的化学成分为(重量％)：CaO40～52％、SO328～44％，余量为其它杂质；A组分无机粘结剂与B组分无机粘结剂的比例为1∶0.5～1。
制造上述制粒用粘结剂的方法：
A组分的原料配料组成为(重量％)：石灰石40～55％、铝石30～40％、石膏15～25％，将所述配料在温度1300～1400℃下烧制成熟料，将熟料共同磨细制得比表面积大于380m2/Kg、比重为2.7～3.0g/cm3的A组分无机粘结剂；
B组分的原料配料组成为(重量％)：硬石膏70～90％、石灰10～30％，将所述配料共同磨细制成比表面积大于300m2/Kg、比重为2.5～2.8g/cm3的B组分无机粘结剂。
上述B组分原料配料组成中的硬石膏，也可为经温度800～1000℃煅烧20～30分钟后的石膏。
A组分无机粘结剂中的主要矿物为3CaO·3Al2O3·CaSO4，属硫铝酸盐型无机化合物，可以以最佳的速度和效果与B料中的石膏、石灰在水存在的条件下，发生化学反应，迅速生成钙矾石，起无机胶凝作用。A组分无机粘结剂和B组分无机粘结剂分别与含水粉料混合24小时不凝结，两者和含水粉料同时充分混合后，10～30分钟内即可固结。两者在水存在的条件下，在较短的时间内可形成坚强的骨架，同时析出铝酸，使硬化体中的晶体和凝胶的比例协调，从而减少内部应力。其代表反应式如下：
(1)
(2)
反应中生成的Ca(OH)2在碱性和石膏存在的条件下，又会反应生成钙矾石，同时也促进了C2S的水化反应。
该制粒粘结剂的水化硬化反应可做如下简单示意：
(粘结剂+H2O)水化→胶凝固化→强度硬化
当两种组分与水充分混合，经水化溶解达饱和期后，各种离子由于过饱和，产生晶粒粒子，水化物逐渐有枝状晶体和胶体状离子团连接起来。各种矿物的性能和粒度相近是产生这一反应的前提条件，而足够的水是反应能够进行的必备条件。除尘灰、制粒用粘结剂和水按比例混合后，重新组合成大的胶团，胶团相互之间连接，连接的间隙充满了水，这就是胶凝化。按照胶凝化学的双电层理论，由于静电引力作用，随着胶凝化发展，胶团附近的晶枝迅速成长，并不断吸收周围的水分子，把水分子作为水化结晶体中的一个组成部分，固定在自己的晶体位置上。
本发明与现有技术相比所具有的优点在于：本发明制粒用粘结剂原料易得，制造工艺简单，成本低廉；具有极强的吸水性，可将自身体积9倍的水与其他固体物料在短时间内粘结成固体，重量水固比可达2.5∶1；由于主要反应是水化反应，因而反映速度快，作用时间短，成球迅速，制粒过程仅为5～10分钟；粘结的物料强度高，只需经造球盘进行制粒，生产出的烧结除尘灰生球的强度即可达2Kg/cm2，制粒工艺简单，成球效果好，且破碎后的生球可再结晶。将采用本发明制粒用粘结剂生产的烧结除尘灰生球配入烧结混合料中，可使混合料制粒效果和粒度组成得到改善，有效地提高了料层透气性，改善了烧结过程。同时，大幅度减少了细粒粉尘循环和二次扬尘对岗位作业环境造成的污染，环境状况得到明显改善，环保效益显著。另外，由于A组分无机粘结剂和B组分无机粘结剂分别与含水粉料混合24小时不凝结，因而本发明制粒用粘结剂还具有方便运输与储存的优点。
下面结合实施例对本发明进行详述。
实施例1：
A组分的原料配料组成为(重量％)：石灰石40％、铝石40％、石膏20％。将所述配料在破碎机中共同破碎至粒度达2～10mm后，经回转窑在温度1300℃烧制成熟料，将熟料在磨机中磨细而制得土黄色细粉，即为A组分无机粘结剂，其理化性能见附表。
B组分的原料配料组成为(重量％)：硬石膏80％、石灰20％。将所述配料在磨机中磨碎得灰白色细粉，即为B组分无机粘结剂，其理化性能见附表。
实施例2
A组分的原料配料组成为(重量％)：石灰石55％、铝石30％、石膏15％。烧制温度为1350℃，其他工艺过程同实施例1。制得A组分无机粘结剂的理化性能见附表。
B组分的原料配料组成为(重量％)：硬石膏85％、石灰15％。工艺过程同实施例1，制得B组分无机粘结剂的理化性能见附表。
实施例3
A组分的原料配料组成为(重量％)：石灰石45％、铝石35％、石膏20％。烧制温度为1400℃，其他工艺过程同实施例1。制得A组分无机粘结剂的理化性能见附表。
B组分的原料配料组成为(重量％)：石膏75％、石灰25％。首先将石膏破碎至粒度为15～25mm，在950℃温度下煅烧25分钟，去除石膏内的结晶水。再将煅烧后的石膏与配料中的石灰在磨机中磨碎得灰白色细粉，即为B组分无机粘结剂，其理化性能见附表。
                                                   附表
    实施例1     实施例2     实施例3
   A组分粘结剂   B组分粘结剂    A组分粘结剂   B组分粘结剂   A组分粘结剂   B组分粘结剂
化学成分(％)     CaO    40.6   46.2     47.4   43.5    42.2   48.7
    SO3    8.5   40.3     6.5   42.5    8.2   37.5
    Al2O3    34.4   -     28.2   -    32.4   -
    SiO2    9.2   -     8.4   -    8.7   -
    Fe2O3    4.8   -     4.3   -    3.6   -
比表面积m2/kg    385   315     381   305    383   310
比重g/cm3    2.8   2.6     2.7    2.5    3.0   2.8
该制粒粘结剂属中性偏碱，A、B两种组分的粘结剂加水后的PH值约为8～9。且无毒、无腐蚀作用，对烧结和冶炼无不良影响。
本发明制粒用粘结剂中A组分粘结剂与B组分粘结剂的比例为1∶0.5～1。将按比例配置的上述制粒用粘结剂加入除尘灰中，加入量为除尘灰重量的3～7％，并充分混合成均匀的混合粉料。然后加入重量为除尘灰重量8～13％的水，即可在造球盘上进行制粒，生产出烧结除尘灰生球，生球的粒度大多在3～8mm之间。
现场工业试验结果表明：在烧结混合料中配加采用本发明制粒粘结剂制成的烧结除尘灰生球，烧结混合料的制粒效果能够得到明显的改善，对在烧结过程中改善烧结物料透气性和提高与燃料的混匀度等方面都起到了有益的作用。烧结矿成品率提高2.355％，烧结机利用系数提高0.03t/m2·h，烧结燃料消耗下降1.3Kg/t，电耗下降0.895Kwh/t，油耗下降0.205Kg/t，粉尘资源得到充分利用，使烧结厂的金属回收率提高0.02％，经济效益显著。
本发明制粒用粘结剂也可用于其它冶金粉尘废料制粒用粘结剂。

Claims (3)

1.一种制粒用粘结剂，其特征在于：该制粒用粘结剂是由A、B两种组分的无机粘结剂组成的，A组分无机粘结剂的化学成分为(重量％)：CaO38～44％、SO36～10％、Al2O328～38％、SiO2＜10％，余量为Fe2O3和其它杂质；B组分无机粘结剂的化学成分为(重量％)：CaO40～52％、SO328～44％，余量为其它杂质；A组分无机粘结剂与B组分无机粘结剂的比例为1∶0.5～1。
2.一种制造权利要求1所述的制粒用粘结剂的方法，其特征在于：
A组分的原料配料组成为(重量％)：石灰石40～55％、铝石30～40％、石膏15～25％，将所述配料在温度1300～1400℃下烧制成熟料，将熟料共同磨细制得比表面积大于380m2/Kg、比重为2.7～3.0g/cm3的A组分无机粘结剂；
B组分的原料配料组成为(重量％)：硬石膏70～90％、石灰10～30％，将所述配料共同磨细制成比表面积大于300m2/Kg、比重为2.5～2.8g/cm3的B组分无机粘结剂。
3.根据权利要求2所述的制粒用粘结剂的制造方法，其特征在于：所述B组分原料配料组成中的硬石膏，也可为经温度800～1000℃煅烧20～30分钟后的石膏。
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