复合粘结剂及其在矿粉成型中的应用
【专利摘要】本发明公开了一种复合粘结剂及其在矿粉成型中的应用，该复合粘结剂包括：2～10重量份的混合粘结剂；0.2～2重量份的表面活性剂；0.1～2重量份的增稠剂，其中，混合粘结剂含有无机粘结剂和有机粘结剂，所述无机粘结剂为膨润土，所述有机粘结剂为选自腐殖酸钠和淀粉中的至少一种。该复合粘结剂具有较强的粘性、活性和吸附性能，从而使得该复合粘结剂适用范围广，并且将其应用于矿粉原料成型过程中可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
【专利说明】
复合粘结剂及其在矿粉成型中的应用
技术领域
[0001 ]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矿粉成型中的应用。
【背景技术】
[0002]冷固球团作为一种环保节能的新型炉料，可以有效的改善物料的冶金性能，并且也是废弃资源重新利用的重要途径。粘结剂是矿粉冷压、中低压成型工艺中的主要技术关键之一。单一的无机粘结剂由于添加量大导致球团矿成品品位下降并且球团的抗压强度低；而单一的有机粘结剂制备的球团矿由于在高温下易爆裂粉化，这些都无法满足球团后续加工的要求。因此，选择合适的复合粘结剂，解决其抗压强度低，高温分解温度低，成本高，难于控制和混匀等问题至关重要。
【发明内容】
[0003]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矿粉成型中的应用，该复合粘结剂具有较强的粘性、活性和吸附性能，从而使得该复合粘结剂适用范围广，并且将其应用于矿粉原料成型过程中可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0004]在本发明的一个方面，本发明公开了一种复合粘结剂。根据本发明的实施例，所述复合粘结剂包括:
[0005]2?10重量份的混合粘结剂；
[0006]0.2?2重量份的表面活性剂；
[0007]0.1?2重量份的增稠剂，
[0008]其中，混合粘结剂含有无机粘结剂和有机粘结剂，
[0009]所述无机粘结剂为膨润土，
[0010]所述有机粘结剂为选自腐殖酸钠和淀粉中的至少一种。
[0011]由此，根据本发明实施例的复合粘结剂通过采用无机粘结剂和有机粘结剂相结合的混合粘结剂，并且搭配表面活性剂和增稠剂，使无机粘结剂和有机粘结剂之间起到相互补充的作用，且表面活性剂和增稠剂与混合粘结剂之间可形成有效交联态，使得该复合粘结剂具有较强的粘性、活性和吸附性能，从而使得该复合粘结剂适用范围广，不仅适用于冶金行业各种矿粉原料的成型造粒，同时适用于含铁尘泥废料的成型造粒，同时将该复合粘结剂应用于成型工序尤其是矿粉原料成型过程中，使得所得冷固结球团的跌落和抗压强度更高，并且在球团高温焙烧阶段可以有效避免球团爆裂粉化，进而满足球团后续加工的要求。
[0012]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:
[0013]在本发明的一些实施例中，所述混合粘结剂中，所述无机粘结剂与所述有机粘结剂的质量比为30?70:30?70。由此，将其应用于矿粉原料成型过程中可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0014]在本发明的一些实施例中，所述混合粘结剂含有膨润土和腐殖酸钠，其中，所述膨润土和所述腐殖酸钠质量比为40?60:40?60。由此，将其应用于矿粉原料成型过程中可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0015]在本发明的一些实施例中，所述混合粘结剂含有膨润土和淀粉，其中，所述膨润土和所述淀粉的质量比为40?70:30?60。由此，将其应用于矿粉原料成型过程中可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0016]在本发明的一些实施例中，所述混合粘结剂含有膨润土、腐殖酸钠和淀粉，其中，所述膨润土、所述腐殖酸钠和所述淀粉的质量比为30?50:20?40:20?30。由此，将其应用于矿粉原料成型过程中可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0017]在本发明的一些实施例中，所述膨润土的粒径不高于0.1mm。
[0018]在本发明的一些实施例中，所述腐殖酸钠中有机质含量为30?SOwt%。
[0019]在本发明的一些实施例中，所述腐殖酸钠的粒径不高于0.1_。
[0020]在本发明的一些实施例中，所述表面活性剂为选自聚乙烯吡咯烷酮和聚阴离子纤维素中的至少一种。
[0021]在本发明的一些实施例中，所述增稠剂为选自羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的至少一种。
[0022]在本发明的再一个方面，本发明提出了一种矿粉的成型方法。根据本发明的实施例，所述方法包括:
[0023](I)将矿粉与粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；
[0024](2)将所述混合物料进行成型处理，以便得到成型球团；
[0025](3)将所述成型球团进行烘干处理，以便得到矿粉球团，
[0026]其中，所述粘结剂为上述所述的复合粘结剂。
[0027]由此，根据本发明实施例的矿粉的成型方法通过将矿粉与上述的复合粘结剂进行混合造球，可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0028]另外，根据本发明上述实施例的矿粉的成型方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0029]在本发明的一些实施例中，在步骤(I)中，所述矿粉为铁粉、红土镍矿或镍铁精粉。
[0030]在本发明的一些实施例中，将所述矿粉与所述粘结剂和所述水按照质量比为1:0.02?0.1:0.03?0.1进行混合。由此，可以显著提高冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度。
[0031]在本发明的一些实施例中，所述矿粉的粒径不高于0.1_。
[0032]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10?15MPa。
[0033]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】
[0034]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:
[0035]图1是根据本发明一个实施例的矿粉的成型方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0036]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。
[0037]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:2?10重量份的混合粘结剂;0.2?2重量份的表面活性剂;0.1?2重量份的增稠剂，其中，混合粘结剂含有无机粘结剂和有机粘结剂，无机粘结剂为膨润土，有机粘结剂为选自腐殖酸钠和淀粉中的至少一种。发明人发现，通过采用无机粘结剂和有机粘结剂相结合的混合粘结剂，并且搭配表面活性剂和增稠剂，使无机粘结剂和有机粘结剂之间起到相互补充的作用，且表面活性剂和增稠剂与混合粘结剂之间可形成有效交联态，使得该复合粘结剂具有较强的粘性、活性和吸附性能，从而使得该复合粘结剂适用范围广，不仅适用于冶金行业各种矿粉原料的成型造粒，同时适用于含铁尘泥废料的成型造粒，同时将该复合粘结剂应用于成型工序尤其是矿粉原料成型过程中，使得所得冷固结球团的跌落和抗压强度更高，并且在球团高温焙烧阶段可以有效避免球团爆裂粉化，进而满足球团后续加工的要求，另外发明人通过大量实验意外发现，若无机粘结剂比例过高，则灰分高影响矿粉品位，而若无机粘结剂比例过低则球团爆裂温度低，导致其高温强度差;若有机粘结剂比例过高，则势必增加成本，而若有机粘结剂比例过低则使得球团生球强度低。
[0038]根据本发明的一个实施例中，混合粘结剂中的无机粘结剂和有机粘结剂的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，混合粘结剂中，无机粘结剂与有机粘结剂的质量比可以为30?70:30?70。发明人发现，若无机粘结剂比例过高，则灰分高影响矿粉品位，而若无机粘结剂比例过低则球团爆裂温度低，导致其高温强度差;若有机粘结剂比例过高，则势必增加成本，而若有机粘结剂比例过低则使得球团生球强度低。
[0039]根据本发明的再一个实施例，混合粘结剂可以含有膨润土和腐殖酸钠，其中，膨润土和腐殖酸钠质量比可以为40?60:40?60。发明人发现，若无机粘结剂比例过高，则灰分高影响矿粉品位，而若无机粘结剂比例过低则球团爆裂温度低，导致其高温强度差;若有机粘结剂比例过高，则势必增加成本，而若有机粘结剂比例过低则使得球团生球强度低。
[0040]根据本发明的又一个实施例，混合粘结剂可以含有膨润土和淀粉，其中，膨润土和淀粉的质量比可以为40?70:30?60。发明人发现，若无机粘结剂比例过高，则灰分高影响矿粉品位，而若无机粘结剂比例过低则球团爆裂温度低，导致其高温强度差;若有机粘结剂比例过高，则势必增加成本，而若有机粘结剂比例过低则使得球团生球强度低。
[0041]根据本发明的又一个实施例，混合粘结剂可以含有膨润土、腐殖酸钠和淀粉，其中，膨润土、腐殖酸钠和淀粉的质量比可以为30?50:20?40:20?30。发明人发现，若无机粘结剂比例过高，则灰分高影响矿粉品位，而若无机粘结剂比例过低则球团爆裂温度低，导致其高温强度差;若有机粘结剂比例过高，则势必增加成本，而若有机粘结剂比例过低则使得球团生球强度低。
[0042]根据本发明的又一个实施例，膨润土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，膨润土的粒径可以不高于0.1mm。发明人发现，若膨润土粒径过高，则颗粒的比表面积小，不利于粘结剂与矿粉颗粒充分接触浸润。
[0043]根据本发明的又一个实施例，腐殖酸钠中有机质含量并不受特别限制，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，腐殖酸钠中有机质含量可以为30?80wt%。发明人发现，若腐殖酸钠中有机质含量过高则导致腐殖酸钠成本较高，而若腐殖酸钠中有机质含量过低则使其粘度小粘结作用弱。
[0044]根据本发明的又一个实施例，腐殖酸钠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，腐殖酸钠的粒径可以不高于0.1mm。发明人发现，若腐殖酸钠的粒径过高，则颗粒的比表面积小，不利于粘结剂与矿粉颗粒充分接触浸润。
[0045]根据本发明的又一个实施例，表面活性剂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，表面活性剂可以为选自聚乙烯吡咯烷酮和聚阴离子纤维素中的至少一种。发明人发现，聚乙烯吡咯烷酮极易溶于水，并且成模性吸湿性强，聚阴离子纤维素有很好的耐热稳定性和良好的溶解性，吸湿性强，由此采用该类表面活性剂可以显著改变界面张力，从而充分吸附在矿粉的表面上，增加其润湿性，进而使得所得复合粘结剂具有较强的活性和吸附性能。
[0046]根据本发明的又一个实施例，增稠剂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，增稠剂可以为选自羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的至少一种。发明人发现，羟丙基甲基纤维素具有良好的亲水性，能显著改善纤维的分散性，聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力，由此采用该类增稠剂可以显著改善和增加物质的粘稠度，从而使得所得复合粘结剂具有较强的粘性。
[0047]在本发明的再一个方面，本发明提出了一种矿粉的成型方法。根据本发明的实施例，该方法包括:(I)将矿粉与粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；(2)将所述混合物料进行成型处理，以便得到成型球团；(3)将所述成型球团进行烘干处理，以便得到矿粉球团，其中，所述粘结剂为上述的复合粘结剂。发明人发现，通过将矿粉与上述的复合粘结剂进行混合造球，可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。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矿粉成型的方法，此处不再赘述。
[0048]下面参考图1对本发明实施例的矿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:
[0049]SlOO:将矿粉与粘结剂和水进行混合
[0050]根据本发明的实施例，将矿粉与粘结剂和水进行混合，从而可以得到混合物料，其中，粘结剂可以采用上述具有较强的粘性、活性和吸附性能的复合粘结剂。由此，通过将矿粉与上述的复合粘结剂进行混合造球，可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0051]根据本发明的一个实施例，矿粉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，矿粉可以为铁粉、红土镍矿或镍铁精粉。
[0052]根据本发明的再一个实施例，矿粉与粘结剂和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，矿粉与粘结剂和水可以按照质量比为1:0.02?0.1:0.03?0.1进行混合。发明人发现，若粘结剂比例过高则导致成本高且灰分大，而粘结剂比例过低则作用不明显;而水含量过高则导致成型效果差，而水含量过低则粘结剂作用弱。由此，采用该比例进行混合，可以所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0053]根据本发明的又一个实施例，矿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，矿粉的粒径可以不高于0.1mm。发明人发现，若矿粉粒径过高则比表面积小，不利于其与粘结剂接触。
[0054]S200:将混合物料进行成型处理
[0055]根据本发明的实施例，将上述所得到的混合物料进行成型处理，从而可以得到成型球团。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成型球团。
[0056]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10?15MPa。由此，可以保证所得球团具有较高的具有较高的跌落和抗压强度。
[0057]S300:将成型球团进行烘干处理
[0058]根据本发明的实施例，将上述所得到的成型球团进行烘干处理，从而可以得到矿粉球团。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对烘干处理的条件进行选择。
[0059]根据本发明实施例的矿粉的成型方法通过将矿粉与上述的复合粘结剂进行混合造球，可以使得所得冷固结球团具有较高的跌落和抗压强度的同时保证球团高温焙烧阶段具有较低的爆裂粉化率。
[0060]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。
[0061 ] 实施例1
[0062]以铁粉为矿物原料，其粒度小于0.1mm;采用含有膨润土和腐殖酸钠的复合粘结剂(膨润土和腐殖酸钠的质量比为3:2)，其中，膨润土和腐殖酸钠的粒度均小于0.1mm，并且腐殖酸钠中的有机质含量占60%;将铁粉与聚阴离子纤维素干粉、羟丙基甲基纤维素干粉、复合粘结剂以及水混合15min，得到混合物料，其中，铁粉与聚阴离子纤维素干粉、羟丙基甲基纤维素干粉以及复合粘结剂的混合比例为1:0.01:0.005:0.08，然后将所得到的混合物料在压力13Mpa的条件下进行成球，得到成型球团，接着将所得到的成型球团在105°C温度下烘干12h，得到的矿粉球团。将检测:烘干前生球平均抗压强度185N/球，平均跌落强度20次/球;烘干后球团平均抗压强度3040N/球，平均跌落强度30次以上/球。
[0063]实施例2
[0064]以红土镍矿为矿物原料，其粒度小于0.1mm，采用含有膨润土和淀粉的复合粘结剂(膨润土和淀粉的质量比为2:1)，其中，膨润土和淀粉的粒度均小于0.1mm，将红土镍矿与复合粘结剂(红土镍矿与复合粘结剂的质量比为1: 0.05)混合5min，混勾后待用，取2g聚乙稀吡咯烷酮置于含95g水的烧杯中，加热并不断搅拌至溶解，全部溶解后，再将3g聚丙烯酰胺置于该溶液中，加热并不断搅拌至其溶解并用盐酸调节其PH值，使其pH彡10，即所得浓度为5wt %的溶液。将溶液加入上述混合料中，充分搅拌15min，混勾后，在压力13Mpa的压力下成球，在105°C温度下烘干12h，并将得到的球团在1250°C下氧化焙烧，得到氧化球团。经检测:烘干前生球平均抗压强度370N/球，平均跌落强度20次/球;烘干后平均抗压强度556N/球，平均跌落强度20次以上/球，氧化球团平均抗压强度3120N/球，平均跌落强度35次/球。
[0065]实施例3
[0066]以镍铁精粉为矿物原料，其粒度小于0.1mm;采用含有膨润土、腐殖酸钠和淀粉的复合粘结剂(膨润土、腐殖酸钠和淀粉的质量比为4:3:2)，其中，膨润土、腐殖酸钠和淀粉的粒度均小于0.1mm，并且腐殖酸钠中的有机质含量占80%;将镍铁精粉与聚阴离子纤维素、羟丙基甲基纤维素、复合粘结剂以及水混合15min，得到混合物料，其中，镍铁精粉与聚阴离子纤维素、羟丙基甲基纤维素、复合粘结剂以及水的混合比例为1:0.008:0.005:0.06:
0.08，然后将所得到的混合物料在压力13Mpa的条件下进行成球，得到成型球团，接着将所得到的成型球团在105°C温度下烘干12h，得到的矿粉球团。将检测:烘干前生球平均抗压强度225N/球，平均跌落强度20次/球;烘干后平均抗压强度2050N/球，平均跌落强度20次以上/球。
[0067]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。
[0068]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。
【主权项】
1.一种复合粘结剂，其特征在于，包括: 2?10重量份的混合粘结剂； 0.2?2重量份的表面活性剂； 0.1?2重量份的增稠剂， 其中，混合粘结剂含有无机粘结剂和有机粘结剂， 所述无机粘结剂为膨润土， 所述有机粘结剂为选自腐殖酸钠和淀粉中的至少一种。2.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述混合粘结剂中，所述无机粘结剂与所述有机粘结剂的质量比为30?70:30?70。3.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述混合粘结剂含有膨润土和腐殖酸钠，其中，所述膨润土和所述腐殖酸钠质量比为40?60:40?60。4.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述混合粘结剂含有膨润土和淀粉，其中，所述膨润土和所述淀粉的质量比为40?70:30?60。5.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述混合粘结剂含有膨润土、腐殖酸钠和淀粉，其中，所述膨润土、所述腐殖酸钠和所述淀粉的质量比为30?50:20?40:20?30。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，所述膨润土的粒径不高于 0.1mnin7.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，所述腐殖酸钠中有机质含量为30?80wt%， 任选的，所述腐殖酸钠的粒径不高于0.1mm。8.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述表面活性剂为选自聚乙烯吡咯烷酮和聚阴离子纤维素中的至少一种， 任选的，所述增稠剂为选自羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的至少一种。9.一种矿粉的成型方法，其特征在于，包括: (1)将矿粉与粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料； (2)将所述混合物料进行成型处理，以便得到成型球团； (3)将所述成型球团进行烘干处理，以便得到矿粉球团， 其中，所述粘结剂为权利要求1-8中任一项所述的复合粘结剂。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述矿粉为铁粉、红土镍矿或镍铁精粉， 任选的，将所述矿粉与所述粘结剂和所述水按照质量比为1:0.02?0.1:0.03?0.1进行混合， 任选的，所述矿粉的粒径不高于0.1mm, 任选的，在步骤(2)中，所述成型处理的压力为10?15MPa。
【文档编号】C22B1/242GK105907954SQ201610397452
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】邓鑫, 夏碧华, 曹志成, 薛逊, 吴道洪
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司