冶金球团用膨润土的加工及质量要求.pdf

第 4 0卷第 3期 2 01 1年 3月 化工技术与开发 Te c h n o l o g y De v e l o p me n t o f Ch e mi c a l I nd u s t r y Vo 1 ． 4 0 NO ． 3 Ma r ． 2 01 l 冶金球团用膨润土的加工及质量要求 蓝庆滔 ， 李要武 ， 曾文波 铜 陵有 色铜 冠冶 化分 公 司球团 车间 ， 安徽 铜 陵2 0 00 摘要 通过考察数家膨润土生产厂家， 并根据实际生产经验 ， 论述冶金球 团用膨润土的加工过程及质 量要求 。 关键 词 球 团 ； 膨润 土 ； 工艺 流程 ； 指标 检 测 ； 质量 中图分类号 T Q 1 7 4 ．4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 - 9 9 0 5 2 0 1 1 0 3 0 0 5 4 0 3 黑色 冶金 中的球 团生产 是将 细磨 铁 精 矿 制 成 能满足 高炉炼 铁需 要 的块 状物料 的一个 加工 过程 。其过程是 将 铁精矿按一定 的 比例配加 粘 结剂并混 匀后 。 在 造球 机上经滚 动而 制成 一定 尺 寸 的生球 ．然后 经过 干燥 和焙 烧使 球 团硬 化 固 结 。在这一过程 中 ， 粘结剂 的类 型及其 质量指标 对生球 、 干球及成 品球 团的特性 都有 十分重要 的 影响 。在球 团工 艺的发展过程 中， 曾有 多种有 机 物或无机 物 如佩利 多 、 消石灰 等 被试用 作为粘 结剂 。 但 目前 在 国内球 团生产 中 ． 普 遍使 用 的粘 结剂仍是膨 润土。 膨润土叉 叫斑脱岩或膨土岩 ． 是 1 8 8 8年美 国 地 质学家发现 的 。原是 因该 种岩土 吸水 性强 ， 且 吸水后体 积膨胀显著并呈凝胶状态而得名 。在 中 国 ， 膨润 土矿产资源非 常丰富 ， 居 世 界首位 ， 主要 应用 于铸造工业 、 钻井 泥浆 材料 、 铁矿 球 团生 产 、 油脂脱色和净化等等 。 在球 团行业 ， 如 2 0 0 8年 。 国内球 团生 产总量 为 1 ． 2亿 t ， 膨润土配 比平均高达 2 ． 5 ％， 全 国一年 用 于铁 矿 球 团生产 的膨 润 土就 达 到 3 0 0万 t 左 右 。本文通 过考察数 家膨润土生 产厂家 ， 并 根据 实际生产 经验 ． 论述冶金球 团用膨 润土 的加工过 程及质量要求 1 冶金球 团用膨润土的加 工 膨 润土 的主要矿 物成 分是蒙 脱石 ． 常带负 电 荷 ， 能 够 吸附 阳离子 ， 自然 界 中被它 吸 附 的离子 有 C a 2 、 M 、 N a 和 K 等 。通常我们把吸 C a 离子 为主的膨 润土称做 钙基膨润 土 ．吸附 N a 为主 的 膨润土称做钠基膨润土 。在科研及 实际生产 中都 发 现 ， 一般 在蒙脱 石 含 量相 近 的情况 下 。 钠 基膨 润土 比钙基膨 润土对球 团的作用 大 。因此 ， 根据 膨 润土 中蒙脱石 含量及 吸附离子类 型的不 同 ， 需 要 的加 工方法及 流程也不 同 。 常用 的有 干法加工 流程 、 人工 钠化改型流程两种。 1 干法加工流程 对于蒙脱石含量高 、质量较好的钠基膨润 土 ． 一般 采用千 法加 工 流程 ． 主要使 加工 后膨 润 土的粒度及水分达到球 团生产要求即可 。 干法加 工流程 较简单 ， 在原 土进厂后 堆存一 定 的时间使之 自然干燥 ． 然后用 破碎 机破碎后再 用 圆筒 干燥 机干燥 ， 干燥后 水分为 6 ％～ 8 ％ ， 然后 使 用雷 蒙磨磨 粉 ，磨 到合 格 粒度后 即可得 到成 品。工艺流程见 图 1 。 膨 润 土一匝垂 三 一囵一囵一匿 一 产品 图 1 干 法 加 工 流 程 2 人工钠化改 型流程 在 自然 界 中 ， 大 部分钠蒙脱 石在地层 中碳酸 钙 型水 的作用下 ， 会 自然改 型为钙 蒙脱 石 。所 以 一 般膨润土矿体 以钙基膨润土居多 。对 于这 种钙 基膨 润 土 ． 需要 进行 深 加工 即人 工 钠化后 。 才 能 达 到或接近钠基膨润土 的性 能要求 。 人工钠化改型是将外加 的 N a 挤压进人 蒙脱 作者 简介 蓝庆 滔 ， 安 徽铜陵有色循 环经 济工业 园铜 冠治化 分公司球 团车 间 ， 2 4 4 0 0 0 ； 电话 0 5 6 2 5 8 6 8 3 6 8 ， 1 3 8 5 6 2 0 9 5 5 2 ， E ． m a i l l q t t l y s ． c n 收 稿 日期 2 01 0 一 l 1 ． 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 蓝庆滔等 冶金球 团用膨润 土的加工及 质量要求 5 5 石 晶层 之间 ， 使之与 C a 2 离子 进行 阳离子 交换 常 用 的钠 化剂有碳 酸钠和氢氧化钠 等 而钙 基膨润 土在 自然 条件下或水 介质 巾 ， 都是 以聚结状 态存 在 的 ， 为 了加速 离子 交换 ， 一 般 在钠 化 时需 要 施 加外 力 ， 使 晶层分开 。其工艺 流程如 图 2 。 在 实 际生产 巾 ， 不 管是 干法加 工还 是人 工钠 化改型 ，在使用烘 干设备 对膨 润土进 行 干燥 时 ． 都要 控制好 干燥 温度 。1 9 8 2年 ， 浙 江省冶 金研究 所 曾对安徽某地的膨润土性能进 行测定 。结果表 明 ， 膨 润土在 5 0 0 ～ 6 0 0 ℃焙烧 温度下 ， 仍 能保 持一 定 数量 的蒙脱石 。但 经过 6 0 0 ～ 7 0 0 C 焙烧后 ， 其蒙 脱石结 构会 因完全 受破坏 而失 去粘 结特性 ， 所 以 膨 润土加工时 ， 烘 干温度要控制在 6 0 0 C以下 。 厂 钠 化 剂 膨 润 土 耍 旦 圆 懂 卜圈 匹 圃 卜产品 图 2人 工 钠 化 改 型流 程 2 冶金 球 团用 膨润土 的质量 要求 2 ． 1 球 团 用 膨 润 土 的 主 要 指 标 及 检 测 在 球 团生 产 中 ． 膨 润土 的蒙脱 石 含 量 、 吸水 率 、 膨 胀 指数 、 水分 及 粒度 都对 球 团质 量有 显 著 影 响。 1 水 分检测 膨 润 土 水 分 的 检 测 方 法 为 将 称 量 瓶 在 1 0 5 _ 3 ℃下烘干 至恒重并称量 ， 加入 约 l O g膨润 土试样 ． 将称量瓶和试样 再次称量 后在 1 0 5 _ 3 ℃ 烘箱 中烘干 2 h。取 出在干燥 器中冷却 3 0 mi n， 称 量 。然后按 以下公式 计算水分 的质量 分数 W l O 0 M广 2 ／ l 一 肘3 式 中 水分质量分数 ， ％； ． 烘 干前称量瓶和膨 润土试样质量 ， g ； 一 烘 干后称量瓶和膨 润土 的质量 ， g ； 称量瓶 的质量 ， g 。 2 蒙脱石含量 的判断及吸蓝量检 测 膨 润 土 中蒙 脱 石 的含 量直 接 影 响到 生球 的 各项 质量 指标 。膨 润土分 散 于水溶 液 中后 ， 会具 有 吸 附次 甲基 蓝的能力 ， 其 吸 附次 甲基蓝 的量 被 称 为 吸蓝量 。而膨润 土 中的蒙脱 石含 量愈 高 ， 吸 蓝 量就 愈大 。因此 ， 我们通 常采 用 吸蓝量 来粗 略 估算 膨润土 中蒙脱石 的相对含量 。所 以吸蓝量是 膨润土最 重要 的质量指标 。 吸 蓝 量 以 l O O g样 吸 附 的 次 甲 基 蓝 的 g数 表 示 。检 测 方 法 为 膨 润土在 1 0 5 _ 3 o C 的烘 箱 中烘 十 2 h后 。 称 取 0 ． 2 0 ． 0 0 1 g作 为试样 ，置于预先盛有 5 0 mL 水 的 2 5 0 mL锥形 烧 瓶 巾 ， 使其 润湿后 ， 在 磁力搅 拌器上分散 5 mi n ， 加入 l ％焦磷酸钠溶液 2 0 mL． 继 续 搅 拌 2 ～3 mi n 。 然 后 在 电 炉 上加 热 至微 沸 2 mi n ， 取下冷 却至 2 5 _ 5 c C。在搅拌 下用滴定管滴 加亚 甲基蓝标 准溶液 。第一次可预滴加约总量 2 ／ 3 的亚 甲基蓝溶 液 ， 搅 拌 2 mi n使其充 分反应 ． 以后 每次滴 加 1 - 2 mL， 搅拌 3 0 S后用玻璃棒沾取 1 滴 试 液在 中速 定量 滤纸 上 ， 观察蓝色 斑点周 围是 否 出现淡 蓝 色晕 环 ， 若 未 出现 ， 则 继续 滴加 亚 甲基 蓝溶液 。 当开 始出现蓝色晕环后 ， 继续搅拌 2 mi n， 再 用玻璃棒 沾取 l滴试 液在 中速定 量滤纸 上 ． 观 察 是否还 出现淡 蓝色 晕环 ， 若淡蓝 色晕环 不再 出 现 ， 继续仔细滴 加亚 甲基蓝溶液 。如搅拌 2 mi n后 仍 出现淡 蓝色 晕环 。 表 明 已到 终 点 。 记 录下 滴定 体 积 V 。 吸蓝量 的计算公 式 31 ． 9 9 VC／m 式 中 B 吸蓝 量 ， g 1 0 0 g ～； 亚 甲基蓝 的滴定体积 ． mL； c - 一亚 甲基蓝溶 液浓度 ． mo l L ～； 膨 润土试样 质量 ， g 。 检测 出吸 蓝量后 ． 可 以根据 下式计 算蒙脱 石 的相 对 含 量 蒙脱 石 的相对含 量／ ％ B ／ 4 4 ． 2 x l O 0 ％ 3 粒 度检测 一 般 在 生产 中测 定 的是 膨润 土一 7 5 m 粒级 的含量 ． 测定方法 如下 取 已在 1 0 5 _ 3 ℃的温 度下烘 干 2 h后 的试 样 约 1 0 g ． 精确 至 0 ． 0 0 1 g 。移人装有 底盘 的试验 筛 02 0 0 x 5 0 0 ． 0 7 5 ／ 0 ． 0 5 中 ， 用羊 毛刷 轻刷试 料 ， 使 粉末 通 过筛 孔 收 集在 底 盘 。直 至达 到筛 分 终 点 。筛分终 点 的判定是 在筛子 下垫一 张黑 纸 ， 轻 刷试 料 ． 刷 筛 至没 有在 黑纸 上 留下 痕 迹 ， 即为 筛 分终 点 。将 筛 余 物移 到 已知 质 量 的表 面皿 中称 量 ， 精确 至 0 ． 0 0 1 g 。 一 7 5 L L m粒级的含量计算公式 S l O O Ml M2 ／ Mj 式 中 5 一 7 5 Ix m粒级含量质量分数 ， ％； ． 试 料质量 ， g ； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 化工技术与开发 第 4 0卷 厂 一筛余物质量 ， g 。 4 吸水率 检测 膨 润 土 的吸水 率对球 团生球 及 熟球 的各项 性能都有影 响 ， 一般 在生 产中要 测定膨 润土在 两 小时 内的吸水增 重而计算吸水率 。具体操作 步骤 如 下 把大 小为 2 5 0 mm 2 5 0 ram 6 0 mm，孑 L 径 为 1 5 0 ～ 1 7 0 I- L m的多孔 陶瓷板放 入玻璃容器 中 ， 用蒸 馏水浸 没 ， 使 多孔 陶瓷板 浸透 [ 测定 时要 始终 保 持 使 多 孔 陶 瓷 板 上 表 面 高 出水 面 6 1 I B m] ， 并使玻璃 容器 和水温度稳定在 2 0 2 c C。将滤纸 2张放在蒸馏水 中浸渍 3 0 s ， 使 其吸水 饱 和 ， 然后 放 在多孔陶瓷板上平衡水分 6 0 ra i n后 ， 分别称量 该 滤纸。 称取 2份 2 0 ． 0 1 g已在 1 0 5 3 ℃温度下烘 干恒重 的膨 润土 。分 别均 匀地 撒在 2张湿 滤纸 上 ． 膨润土 的散布直径 约 9 c m。然后将 滤纸和膨 润 土对称放置在 多孔 陶瓷板 上 注意不要 重叠 ， 盖 上玻璃容器盖 。 静置 2 h后 ， 用镊子和铲刀仔细 取 出湿滤纸和湿膨润土 ， 在天平上称量。 膨润土的 2h吸水 率按下式计算 1 V a l 0 0 一 Wo - m ／ m 式 中 吸水 率 ， ％； 湿滤纸和湿膨润土质量 ， g ； 湿滤纸质量 ， g ； m干膨润土试样质量 ， g 。 5 膨胀指数检测 准确称 取 2 0 ． 0 1 g已在 1 0 5 3 o C 烘 干 2 h 后的膨润土样 品。将该样品分多次加入已有 9 0 m L 蒸馏 的 1 0 0 mL刻度量 筒 内。每 次加入量不 超过 0 ． 1 g ． 用 3 0 s左 右时 间缓 慢 加人 ， 待前 次加入 的 膨润 土沉量 筒底部后 再次 添加 ， 相邻两 次加入 的 时间间隔不少于 1 0 rai n ．直至试样完全加入到量 筒 巾。全部 添加完 毕后 ， 用蒸馏水 仔细 冲洗粘附 在量筒 内侧 的粉粒使 其落 入水 中 ， 最后将量 筒 内 的水位增到 1 0 0 mL的标线处 ， 用玻璃塞 盖紧。静 置 2 4 h后 ． 记 录沉 淀物 界面 的量筒 刻度值 精 确 至 0 ． 5 mE 即为膨胀指数 。单位为 mL 2 g ～ 。 2 ． 2 球团用膨润土的质量要求 根据本 车间生 产经验 。 最佳 冶金球 团用膨 润 土 的质量需 达到表 1要求。 表 1 冶金球团用膨润土的质量要求 3 结 语 在我 国 。 冶金球 团用膨 润土具有 矿产资源非 富 、 加工 流程 简单 等特点 。因其质量指标 对球 团 生球 、干球及成品的特性都有十分重要的影响， 目前在国 内， 各球 团生产厂 家对 膨润 土的质量都 有严格 的要求 。所以膨润土加工企业必须根据球 团厂的具体需要 ． 在 加工时控 制好膨润 土的各项 质量指标 。 参考文献 [ 1 ] 傅菊英 ， 朱德庆． 铁矿氧化球团基本原理 、 工艺及设备 [ M] ． 长沙 中南大 学出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] GB U r 2 0 9 7 3 2 0 0 7 ， 膨润土[ S ] ． P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y a n d Qu a l i t y Re q u i r e me n t o f B e n t o n i t e f o r P e l l e t s Me t a l l u r g y L A N Qi n g t a o ， L I Y a o W U ， Z E N G We n b o T o n g g u a n B r a n c h C o m p a n y o f Me t a l l u r g y a n d C h e m i s t r y ， T o n g l i n g N o n - f e r r o u s Me t a l s C o r p o r a t i o n ， T o n g l i n g 2 4 4 0 0 0 ， C h i n a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m