实验设备

设备包括:JM10002电子天平(精度0 & bull1g)；TYE-500B手动压力测试仪(Max = 500 kn)；DNG-9036A电热恒温鼓风干燥箱(温度范围50~300℃)。

实验法

将高炉瓦斯灰和转炉污泥在120℃下干燥5小时，放入烘干机中备用；按计算比例称取冶金尘泥，加入粘结剂和水，混合均匀，放入模具中压制成型；成型后，将一半的压制球放入鼓风干燥箱中，在120℃下干燥1小时；分别测试湿球和干球的强度，压块过程如图1所示。

测试结果和讨论

1.碳氧比值的测定

根据试验要求，以C/O为基础计算煤气灰与转炉污泥的比例，C/O的计算公式如下:C/O=混合物中碳的量。不同C/O值(碳比)的球团强度变化如图2所示。从图2可以看出，随着C/O的增加，干湿型煤的落下强度明显下降，成型效果变差。这是因为随着碳比的增加，混合物中的碳含量增加。由于密度低，润湿性差，与材料中其他组分的啮合能力差，随着C/O值的增加，混合物与粘结剂的混合接触效果变差，不利于成型。为了保证充分还原，维持一定的还原气氛，需要一定量的残炭，C/O值为1 & bull2比较合适。因此，在实验中，C/O1 & bull；2作为成型实验中原材料配比的依据。

2.膨润土作为粘合剂

在C/O = 1 & bull；在2的原料结构下，以膨润土为粘结剂，进行粉尘和泥浆成型试验。膨润土用量、配水和成型压力对成型效果的影响如图3所示。从图3(a)可以看出，粘结剂的用量对型煤的力学性能有很大的影响。随着粘结剂含量的增加，生球的跌落强度增加，但当膨润土含量超过4%时，跌落强度的增加速度减慢。当膨润土含量达到8%时，干湿型煤的跌落强度仅达到4 & bull第一和第三&公牛；5倍，这与冶金尘泥含碳量高、活性低有关。根据型煤强度的变化规律，综合考虑粘结剂成本和型煤铁品位，在满足生坯强度的条件下，膨润土的适宜用量为4%。从图3(b)可以看出，水分布的量在粉末表面上粘合剂的迁移和运动中起着重要作用。当水量过少时，粘结剂不能在成型过程中快速均匀地分布在粉末表面，使型煤强度低。当水分分布达到10%时，粘结剂在物料间的分布大大改善，型煤的落下强度明显提高。此时增加配水对型煤的力学性能影响不大，过多的水分会使型煤粘在模具上，难以脱模。因此，10%的配水是合适的。从图3(c)可以看出，成型压力也明显影响成型效果。压力过小，材料颗粒不能紧密排列，成型后的机械强度会受到影响；压力过大，可能无法脱模，过多的粘结剂被挤出球体，同样不利于成型。当成型压力为75kN时，干湿型煤的力学性能较为理想。当压力增加到90kN时，跌落强度不增加甚至恶化。因此，成型压力为75kN。

3.甲基纤维素作为粘合剂

在C/O = 1 & bull；2原料结构，以甲基纤维素为粘结剂，进行了粉尘和泥浆成型实验。诸如甲基纤维素的量、水分布和成型压力等参数对成型效果的影响如图4所示。从图4可以看出，甲基纤维素作为粘结剂的成型效果明显好于膨润土。甲基纤维素的用量只有0 & bull1%，型煤的跌落强度达到了3倍。随着剂量的增加，跌落强度也明显增加，当剂量为0 & bull当添加量为3%时，型煤的落下强度达到令人满意的值。这与甲基纤维素是一种有机粘合剂，含有许多亲水基团有关。随着添加剂用量的增加，湿球和干球的落球强度增加。在满足强度要求和节约粘结剂的情况下，甲基纤维素的用量为0 & bull3%比较合理。以甲基纤维素为粘结剂时，水分分布和成型压力对型煤成型效果的影响与膨润土相同，当水分分布为10%，成型压力为75kN时，可获得满意的成型效果。

结论

1)高炉瓦斯灰和转炉污泥成分互补，可以不加碳直接还原去除锌等有害元素。高炉灰的粒径明显比转炉污泥细，但两者都含有较多的粗颗粒，尤其是转炉污泥。2)随着C/O的增加，干湿型煤的落下强度明显下降，成型效果变差。c/O1 & bull；2、能保证还原能充分进行并保持一定的还原气氛，所以取C/O1 & bull；2.适合用作粉尘和泥浆的原料。3)粘结剂种类对成型效果影响显著，有机粘结剂甲基纤维素的成型效果明显优于膨润土。甲基纤维素的适宜用量为0 & bull合适的成型压力和配水量分别为75kN和10%。4)当甲基纤维素的用量为0 & bull在优化参数为3%、成型压力为75kN、配水率为10%的条件下，压制法制备的金属化球团跌落强度可达5次/球，满足转底炉的生产要求。在转底炉技术处理冶金尘泥的工业生产中，可以根据不同的原料成分，在满足工艺设计要求的前提下，选择合适的粘结剂用量和成型参数。(本文图、表省略)

作者:甘万贵单位:武汉WISCO金属资源公司正在学习。