新闻中心
掌握更多资讯,了解更多设备信息

21

2024

-

03

腐植酸粘结剂对含钒钛磁铁矿精矿制备氧化球团的影响(2)

关键词:

含钒钛磁铁矿 ,氧化球团,粘结剂 ,膨润土

来源:公司内部


3. 结果与讨论

3.1. HA粘结剂对成球特性的影响

比较了膨润土、HA粘结剂和石灰石混合后生球团的性能。一般以落球强度> 3次/0.5 m、抗压强度> 10 N/球团、破蚀温度> 400℃为合格的生球团进行后续烧结。要生产合格的生球团,膨润土的最低用量要求为1.5%。其跌落强度和抗压强度分别达到3.6次/0.5 m和12.7 N/球团。随着膨润土掺量增加至2.0%,这两项指标分别提高到4.5和13.5。膨润土用量对生球团的老化温度无明显影响。当使用膨润土作为粘结剂时,温度始终保持在600℃以上。掺入透明质酸粘结剂可明显减少粘结剂的用量。0.75%的HA粘结剂(仅为膨润土用量的一半)可得到滴下强度为3.2次/0.5 m、抗压强度为12.7 N/球团的合格生球团。与膨润土生球团相比,老化温度降至520℃,这可能是由于HA粘结剂中的有机成分发生了分解,但仍能达到生球团的标准。在HA粘结剂用量为0.75%的情况下,0~12%的石灰石掺量对生球团的落差和抗压强度没有负面影响。当石灰石掺量达到8.0%时,生球团抗压强度达到18 N/球团的水平。当石灰石掺量大于5%时,生球团的老化温度明显下降。D50为6.75 μm的石灰石比VTM精矿细得多。原料中加入一定量的细颗粒可以提高生坯球的密度和强度,但过多会导致球的结构过于致密,从而降低破皮温度。

 

3.2. HA粘结剂对烧结特性的影响

检测了不同预热/焙烧条件下得到的膨润土、HA和石灰石粘结球团的抗压强度。作为氧化球团最重要的指标,大中型高炉抗压强度要求在2000~2500 N/P以上。对于1.5%膨润土混合球团,其抗压强度随预热温度的升高呈稳定上升趋势。经950℃预热,球团抗压强度达到2512 N/P,满足高炉要求。当预热温度升至1000℃时,强度略有增加,达到2654 N/P。预热时间的延长似乎对抗压强度的影响更大。抗压强度由2512 N/P增加到2722 N/P,时间由15 min延长到18 min,其增加幅度比温度升高更为明显。在0.75% ha -粘合剂混合球团的预热过程中也观察到类似的变化规律。

 

膨润土和ha键合球团之间也存在差异。首先,相同烧结条件下得到的ha粘结球团的抗压强度始终低于膨润土粘结球团,但仍可达到2000 N/P的水平;此外,ha键合球团需要更长的预热时间。这可能与HA粘合剂在预热过程中分解有关。在焙烧温度≥1250℃、焙烧时间≥8 min的条件下,膨润土和ha键合球团均可获得合格的氧化球团。以0.75%的HA粘结剂掺量为基础,在优化的烧结条件下(950℃预热15 min, 1250℃焙烧10 min),烧结球团抗压强度在石灰石掺量为5%时达到峰值,达到2573 N/P。此时球团的碱度达到0.6。在高温烧结过程中,石灰石的加入诱导铁酸钙(CaO·Fe2O3,一种低熔点相)的形成,有助于提高HA球团的强度。然而,过多的低熔点物质的形成会阻碍氧在球团中的传递,从而阻碍氧化铁相的氧化和结晶,从而降低球团的抗压强度。

 

3.3. HA粘结剂对烧结球团物相结构的影响

从上面讨论的造球结果来看,可以用VTM分别用1.5%膨润土、0.75% HA或0.75% HA + 5%石灰石制备合格的球团。

 

三种颗粒样品的相特性差异不大。与所有其他氧化球团类似,赤铁矿构成了它们的主要矿物相。除此之外,在膨润土和石灰石掺杂的球团中发现了一个额外的小相(假brookite)。假镁铁矿作为一种含铁镁铁矿,在VTM氧化过程中常见,微量镁铁素体尖晶石相仅在掺石灰石的助熔剂球团中检测到。镁铁素体尖晶石是熔剂球团生产中常见的相。它通常由MgO与赤铁矿或磁铁矿在600℃以上固相反应形成。MgO的加入可以稳定磁铁矿的晶格,不利于球团的氧化和硬化。

 

通过光学显微镜观察三种烧结球团样品中赤铁矿相的形貌。在掺膨润土的球团中,单个赤铁矿(亮白色,颗粒状细)发育成相对完整的片状状态,在相互连接的赤铁矿颗粒之间留下微小的孔隙(黑色,形状不规则)。氧化球团的强度主要取决于赤铁矿颗粒的结晶,因此烧结过程中赤铁矿生长的物理化学条件尤为关键。然而,晶体状态明显较差,掺入ha的球团中赤铁矿颗粒之间的孔洞越来越大。这解释了为什么HA颗粒的强度略低。HA球团的赤铁矿晶粒的结晶总是需要较长的烧结时间,但5%的石灰石掺量促进了HA球团赤铁矿晶粒的生长。掺石灰石球团中形成的熔融物质在一定程度上促进了赤铁矿颗粒的扩散。观察到细晶粒发育为10~20 μm的丰满晶粒,并具有充分的互锁。因此,适当添加石灰石可以增强HA球团的硬化。

 

通过配备能谱仪的扫描电镜进一步鉴定了烧结球团样品中的假绿铜矿和镁铁素体尖晶石相的形貌。从SEM图像(横截面)可以发现假绿帘石与赤铁矿之间存在共生关系。假绿帘岩相呈针状,但在未破碎的球团中实际上呈片状。它包裹着氧化铁,这导致VTM的氧化比普通磁铁矿更难。

 

铁素体尖晶石呈块状,包裹着其他矿物,在其周围形成大孔隙。液相(含镁、铝和硅成分)在高温下诱导生成镁铁素体尖晶石相。然后,它在颗粒冷却过程中收缩,在其周围留下大孔隙。这种结构的形成可能导致最终球团的强度下降。

 

赤铁矿是最终球团的主要相。结晶良好的赤铁矿颗粒确保了球团的必要强度。然而,当假绿铜矿出现时,赤铁矿的互连状态被切断。这不利地抑制了赤铁矿颗粒的生长。镁铁素体尖晶石与假绿铜矿相之间形成连接颈或中间溶液。然而,镁铁尖晶石与赤铁矿之间几乎不形成互连。因此,在烧结过程中加强VTM氧化和调节镁铁素体尖晶石的形成是改善ha结合球团硬化的关键。

 

4. 结论

(1)采用0.75% HA粘结剂的VTM精矿可制得抗压强度高于2000 N/P的合格氧化球团。用透明质酸代替膨润土可使粘结剂用量减少50%。当掺加5%的石灰石时,HA球团的抗压强度可进一步提高到2500 N/P以上;

 

(2)添加HA粘结剂的烧结球团,赤铁矿颗粒结晶细,孔隙嵌入较多。而5%的石灰石掺合使细粒赤铁矿演化为饱满的连锁状态。烧结过程中假绿铜矿和镁铁素体尖晶石相的形成阻碍了赤铁矿颗粒的结晶,导致最终球团的强度下降。

 

Li, G., Zhang, Y., Zhang, X., Meng, F., Cao, P., & Yi, L. Effect of Humic Acid Binder on the Preparation of Oxidized Pellets from Vanadium-Bearing Titanomagnetite Concentrate. Sustainability, 15(8), 6454. https://doi.org/10.3390/su15086454

© 2023 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Li, G., Zhang, Y., Zhang, X., Meng, F., Cao, P., & Yi, L. Effect of Humic Acid Binder on the Preparation of Oxidized Pellets from Vanadium-Bearing Titanomagnetite Concentrate. Sustainability, 15(8), 6454. https://doi.org/10.3390/su15086454

邮箱:info@lykzhb.cn    sales@lykzhb.cn

电话: 0379-65195189     

传真:0379-65182189    

技术服务:13838843223        

公司地址:洛阳大学科技园B区1-501/502

工厂地址:洛新产业集聚区纬二路

一家集技术咨询、产品研发制造、技术服务和项目运营为一体的高新技术企业


©2023 洛阳凯正环保工艺设备有限公司  网站建设:中企动力 洛阳 SEO标签 本网站支持IPV6   营业执照