實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括:JM10002型電子天平(精度0•1g);TYE-500B型手動(dòng)壓力測(cè)試機(jī)(Max=500kN);DNG-9036A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(溫度范圍50~300℃)。

實(shí)驗(yàn)方法

將高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥在120℃下烘干5小時(shí),放入干燥器備用;按照計(jì)算配比稱取冶金塵泥,添加粘結(jié)劑和水,混合均勻后放入模具中壓制成型;成型后將一半壓球放入鼓風(fēng)干燥箱,在120℃下干燥1小時(shí);分別對(duì)濕球和干球進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè),壓團(tuán)成型的流程如圖1所示。

試驗(yàn)結(jié)果與討論

1.C/O值的確定

根據(jù)試驗(yàn)需要,以C/O為依據(jù)計(jì)算瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥的配比。C/O的計(jì)算式如下：C/O=混合料中碳的物質(zhì)的量混合料中鐵氧化物和氧化鋅所含氧的物質(zhì)的量不同C/O值(配碳比)下球團(tuán)強(qiáng)度的變化如圖2所示。從圖2可看出,隨著C/O增加,濕、干壓團(tuán)的落下強(qiáng)度均明顯減小,成型效果惡化。這是因?yàn)殡S配碳比增加,混合料中碳含量增加,由于碳的密度小,潤(rùn)濕性較差,與物料中其它成分嚙合能力較差,因此隨C/O值增加,混合料與粘結(jié)劑的混合、接觸效果惡化,不利于成型。為了保證還原能夠充分進(jìn)行,并維持一定的還原性氣氛,需要有一定的碳?xì)埩?C/O值選取1•2比較適宜。故實(shí)驗(yàn)中以C/O1•2作為成型實(shí)驗(yàn)的原料配比基礎(chǔ)。

2.膨潤(rùn)土作粘結(jié)劑

在C/O=1•2的原料結(jié)構(gòu)下,以膨潤(rùn)土作為粘結(jié)劑進(jìn)行塵泥壓團(tuán)試驗(yàn)。膨潤(rùn)土用量、配水量和成型壓力等參數(shù)對(duì)成型效果的影響如圖3所示。從圖3(a)可以看出,粘結(jié)劑用量對(duì)壓團(tuán)的力學(xué)性能影響很大。隨著粘結(jié)劑用量增加,生球的落下強(qiáng)度增大,但膨潤(rùn)土用量超過4%以后,落下強(qiáng)度的增幅減慢。在膨潤(rùn)土用量達(dá)到了8%時(shí),濕、干壓團(tuán)的落下強(qiáng)度也僅達(dá)到4•1次和3•5次,這與冶金塵泥含碳量大及活性不高有關(guān)。根據(jù)壓團(tuán)強(qiáng)度變化規(guī)律并考慮到粘結(jié)劑成本和壓團(tuán)含鐵品位,在滿足生壓團(tuán)強(qiáng)度的情況下,膨潤(rùn)土用量以4%為宜。從圖3(b)可以看出,配水量的多少對(duì)于粘結(jié)劑在粉粒表面的遷移、運(yùn)動(dòng)起著重要作用。配水量過少,在成型過程中粘結(jié)劑無法快速、均勻地分配在粉粒表面,使得壓團(tuán)強(qiáng)度較低。當(dāng)配水量達(dá)到10%后,粘結(jié)劑在物料間的分布大大改善,壓團(tuán)落下強(qiáng)度明顯增加,此時(shí)再增加配水量對(duì)壓團(tuán)的力學(xué)性能改善不大,并且過多的水量會(huì)使壓團(tuán)與模具粘連,難以脫模。因此,配水量以10%為宜。　從圖3(c)可以看出,成型壓力也明顯影響成型效果。壓力過小,物料顆粒不能獲得緊密排列,成型后的力學(xué)強(qiáng)度會(huì)受到影響;壓力過大,則有可能無法脫模,而且會(huì)使排擠到球體外的粘結(jié)劑過多,同樣不利于成型。當(dāng)成型壓力為75kN時(shí),干、濕壓團(tuán)的力學(xué)性能均較理想;當(dāng)壓力增至90kN時(shí),落下強(qiáng)度沒有增加,甚至惡化。因此,成型壓力以75kN為宜。

3.甲基纖維素作粘結(jié)劑

在C/O=1•2的原料結(jié)構(gòu)下,以甲基纖維素作為粘結(jié)劑進(jìn)行塵泥壓團(tuán)實(shí)驗(yàn)。甲基纖維素用量、配水量和成型壓力等參數(shù)對(duì)成型效果的影響如圖4所示。從圖4可以看出,甲基纖維素作粘結(jié)劑的成型效果明顯好于膨潤(rùn)土。甲基纖維素用量?jī)H0•1%時(shí),壓團(tuán)的落下強(qiáng)度已達(dá)到3次。隨著用量的增加,落下強(qiáng)度也明顯增加,當(dāng)添加量為0•3%時(shí),壓團(tuán)的落下強(qiáng)度達(dá)到比較滿意的值。這與甲基纖維素為有機(jī)粘結(jié)劑,含有的親水基團(tuán)較多有關(guān)。濕球和干球的落下強(qiáng)度隨著添加劑用量的增加而提高,在滿足強(qiáng)度要求同時(shí)又節(jié)約粘結(jié)劑的條件下,甲基纖維素的配入量選取0•3%較為合理。使用甲基纖維素作粘結(jié)劑時(shí),配水量和成型壓力對(duì)壓團(tuán)成型效果的影響與使用膨潤(rùn)土?xí)r呈現(xiàn)出相同的規(guī)律,均在10%的配水量和75kN的成型壓力時(shí)就可得到較滿意的成型效果。

結(jié)論

1)高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥在成分上有一定的互補(bǔ)性,可以在不外配碳的情況下進(jìn)行直接還原并除去鋅等有害元素。高爐瓦斯灰的粒度明顯細(xì)于轉(zhuǎn)爐污泥,但這兩種塵泥均含有較多的粗顆粒,特別是轉(zhuǎn)爐污泥。2)隨著C/O增加,濕、干壓團(tuán)的落下強(qiáng)度明顯減小,成型效果惡化。C/O1•2時(shí),可保證還原能夠充分進(jìn)行,并維持一定還原性氣氛,故取C/O1•2作為塵泥原料配比較為合適。3)粘結(jié)劑種類對(duì)成型效果的影響很顯著,有機(jī)粘結(jié)劑甲基纖維素的成型效果明顯優(yōu)于膨潤(rùn)土。甲基纖維素的適宜用量為0•3%,合適的成型壓力和配水量為75kN和10%。4)在甲基纖維素用量0•3%、成型壓力75kN、配水量10%的優(yōu)化參數(shù)下,采用壓團(tuán)法所制備的金屬化球團(tuán)干球落下強(qiáng)度可達(dá)5次/球,能滿足轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)要求。在利用轉(zhuǎn)底爐技術(shù)處理冶金塵泥的工業(yè)化生產(chǎn)中,可根據(jù)不同原料組成,在滿足工藝設(shè)計(jì)要求的前提下選取適合的粘結(jié)劑用量及成型參數(shù)。（本文圖、表略）

本文作者：唐嵐 甘萬貴 單位：武漢武鋼金屬資源公司研究中