CN101768664B - 用于金属粉矿冷固成型替代烧结矿的粘结剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于金属粉矿冷固成型替代烧结矿的粘结剂及其应用方法，具体涉及一种用于硅、锰、镍、铬等金属粉矿冷固成型的粘结剂，由A、B两种组分组成，其中A组分由胶粘剂、固化剂、改性除尘灰组成，B组分为引发剂。使用该粘结剂能够制备各种粉矿球(块)以及根据冶炼配矿比例制成含粉矿、助熔剂、还原剂的复合球，成品作为铁合金(如硅系合金、锰系合金、镍系合金、铬系合金等)冶炼炉料，完全替代烧结矿。该粘结剂用于粉矿的冷固成型工艺简单，其独特的粘结机理可充分利用二次资源，合金生产所有附属产品被充分利用，真正做到环保无三废生产，同时有利于降低生产成本。

Description

用于金属粉矿冷固成型替代烧结矿的粘结剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及用于粉矿冷固成型的粘结剂及其应用方法，具体地说是涉及一种用于硅、锰、镍、铬等金属粉矿冷固成型以替代烧结矿的粘结剂及其应用方法，属于冶金领域。

背景技术

中国是铁合金生产大国，随着矿产资源开发，块矿与粉矿和经富选的精矿比例大幅度增加，如铬矿世界年产量1200万吨中块矿约占25％，粉矿(＜8mm)约占75％，此外，块矿与粉矿的价差也越来越大。铬粉矿价格比块矿低30～40美元/吨。

无庸讳言，粉矿将成为合金生产企业未来的主要矿源。但是在合金冶炼工艺中，粉矿配加不得超过5％，过多会使炉料透气性变差，恶化炉况，因此粉矿在应用之前必须进行预处理。粉矿预处理主要途径是造块，目前造块的方法有：球团法、烧结法以及冷固压球法，国内合金厂家主要采用烧结法。但由于烧结法特别是土法烧结存在规模小、能耗高、污染严重等短时间内难以解决的问题，环保部门严格限制生产。另外由于有些矿熔点很高(如铬尖晶石)，烧结时难以形成低熔点的液相，而且有些矿属于酸性烧结矿(如铬烧结矿)，成品率偏低，烧结矿的强度比较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种金属粉矿冷固成型替代烧结矿的粘结剂及其应用方法，使用该粘结剂能够制备各种粉矿球(块)以及根据冶炼配矿比例制成含粉矿、助熔剂、还原剂的复合球，成品作为各系合金冶炼炉料，完全替代烧结矿。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：

一种用于粉矿冷固成型的粘结剂，由A、B两种组分组成：

A组分由以下重量份的原料组成：胶粘剂10～22份，固化剂1～7份，改性除尘灰60～85份；

B组分：引发剂，以重量计，B组分为A组分的10％～25％。

其中，所述的胶粘剂为植物蛋白胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇三者中的任一种或它们一种以上以任意比例所组成的混合物；所述的固化剂为氟硅酸钠或三聚磷酸钠；所述的改性除尘灰为合金除尘灰经硅烷偶联剂改性而成；所述的引发剂为水溶性中强无机碱，例如碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠等。

所述的改性除尘灰是采用如下方法改性得到的：

步骤1：将硅烷偶联剂用水或水与乙醇任意比例的混合溶剂配制成重量百分比为1％～5％的溶液，硅烷偶联剂的用量为除尘灰重量的0.1～0.5％；

步骤2：将步骤1所得溶液均匀喷洒在除尘灰上，搅拌10～20分钟；

步骤3：将除尘灰在100～120℃烘干即得。

所述合金除尘灰为硅系、锰系、镍系、铬系等合金生产厂家袋式除尘器所得物中的一种或两种以任意比例组成的混合物；所述硅烷偶联剂优选氨基类硅烷偶联剂，例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、苯氨基甲基三乙氧基硅烷偶联剂、3-氨基丙基三甲氧基硅烷偶联剂等。

本发明所用到的原料可从国内外化工市场及冶金矿产资源市场获得，其规格符合行业标准即可。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种上述粘结剂在金属粉矿冷固成型中的应用。

本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术途径来实现的：

将所述粘结剂用于金属粉矿冷固成型，具体步骤如下：

步骤一：按重量份称取下列各物质：粉矿(粒径：0-12mm)100份，粘结剂A组份5～15份、B组份1～2份，水6～10份；

步骤二：将步聚一中称取的粉矿、A组分在强力搅拌机内充分混匀，得混合料1；

步骤三：将步聚一中称取的B组分溶解于水中，得到水溶液；

步骤四：将步骤三中所得的水溶液均匀地喷洒在处于搅拌状态的混合料1上，持续搅拌，得混合料2；

步骤五：将所得混合料2用成型机成型，成型后自然堆积，即为成品。

其中，步骤四中所述的搅拌时间优选为10～20分钟；步骤五中所述的自然堆积优选为堆积24～72小时，所述的成型是用成型机将所述的混合料2造成球型或块型。

本发明所述粘结剂的粘结机理如下：

胶粘剂能改善混合料的塑性，提高成型产品的初始强度；改性除尘灰中的活性硅与引发剂反应放热，激活固化剂使反应加剧，放出的热量促进反应生成物胶凝，成品快速干燥固结，常温下24～72小时内成品抗压强度即可达到2000N以上。

使用本发明粘结剂能够制备各种粉矿球(块)以及根据冶炼配矿比例制成含粉矿、助熔剂、还原剂的复合球，成品作为铁合金(如硅系合金、锰系合金、镍系合金、铬系合金等)冶炼炉料，完全替代烧结矿。该粘结剂用于粉矿的冷固成型工艺简单，其独特的粘结机理可充分利用二次资源，合金生产所有附属产品被充分利用，真正做到环保无三废生产，同时有利于降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

1.改性除尘灰的改性实施例：

实施例1：

硅系合金除尘灰：100份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂0.5份；

步骤1：将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂用水配制成5％的溶液，；

步骤2：将所得溶液均匀喷洒在除尘灰上，搅拌10分钟；

步骤3：将除尘灰在100℃烘干。

实施例2：

硅系合金除尘灰70份，铬系合金除尘灰30份，苯氨基甲基三乙氧基硅烷偶联剂0.1份；

步骤1：将苯氨基甲基三乙氧基硅烷偶联剂用水与乙醇(按重量比水25％，乙醇75％)的混合溶剂配制成1％的溶液；

步骤2：将所得溶液均匀喷洒在除尘灰上，搅拌20分钟；

步骤3：将除尘灰在120℃烘干。

实施例3：

锰系合金除尘灰50份，硅系合金除尘灰50份，3-氨基丙基三甲氧基硅烷偶联剂0.3份；

步骤1：将3-氨基丙基三甲氧基硅烷偶联剂用水配制成3％的溶液；

步骤2：将所得溶液均匀喷洒在除尘灰上，搅拌15分钟；

步骤3：将除尘灰在110℃烘干。

2.本发明粘结剂应用实施例

实施例4：

按重量份称取下列各物质(单位kg)：

A组份：10.6份，其中植物蛋白胶2份、改性除尘灰(改性实施例3)8份、氟硅酸钠0.6份；

B组份：碳酸钠1.5份；

粉矿：青海锰矿粉50份、焦炭粉15份、锰除尘灰35份；

水：10份；

先将青海锰矿粉、焦炭粉、锰除尘灰、植物蛋白胶、改性除尘灰和氟硅酸钠在强力搅拌机内(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分混匀，得混合料1；将碳酸钠溶解于水中后将所得水溶液均匀喷洒在混合料1上，搅拌10分钟，得混合料2；将混合料2用成型机成型，成型后自然堆积42小时得到成品。成品抗压强度平均2010N。

实施例5：

按重量份称取下列各物质(单位kg)：

A组份：12.2份，其中植物蛋白胶1份、聚丙烯酰胺0.5份、改性除尘灰(改性实施例1)10份、三聚磷酸钠0.7份；

B组份：氢氧化钾1份；

粉矿：镍渣(主要成份硅酸亚铁)84份、兰炭粉16份；

水：10份；

先将镍渣、兰炭粉、植物蛋白胶、聚丙烯酰胺、改性除尘灰和三聚磷酸钠在强力搅拌机内(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分混匀，得混合料1，备用；将氢氧化钾溶解于水中后将所得水溶液均匀喷洒在混合料1上，搅拌20分钟，得混合料2；将混合料2用成型机成型，成型后自然堆积24小时得到成品。成品抗压强度平均2150N。

实施例6：

按重量份称取下列各物质(单位kg)：

A组份：6.4份，其中植物蛋白胶0.6份、聚乙烯醇0.4份、改性除尘灰(改性实施例2)5份、氟硅酸钠0.4份；

B组份：氢氧化钠1份；

粉矿：土耳其铬矿粉70份、铬除尘灰15份、焦炭粉15份；

水：10份；

先将土耳其铬矿粉、焦炭粉、铬除尘灰、植物蛋白胶、聚乙烯醇、改性除尘灰、氟硅酸钠和氢氧化钠在强力搅拌机内(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分混匀，得混合料1，备用；将氢氧化钠溶解于水中后将所得水溶液均匀喷洒在混合料1上，搅拌10分钟，得混合料2；将混合料2用成型机成型，成型后自然堆积72小时得到成品。成品抗压强度平均2000N。

Claims (8)

1.一种用于金属粉矿冷固成型替代烧结矿的粘结剂，其特征在于由以下A、B两种组分组成：

A组分由以下重量份的原料组成：胶粘剂10～22份、固化剂1～7份、改性除尘灰60～85份；

B组分：引发剂，以重量计，B组分为A组分的10％～25％；

所述的胶粘剂为植物蛋白胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇三者中的任一种或它们一种以上以任意比例所组成的混合物；

所述的固化剂为氟硅酸钠或三聚磷酸钠；

所述的改性除尘灰为合金除尘灰经硅烷偶联剂改性而成；

所述的引发剂为无机水溶性中强碱。

2.按照权利要求1所述的粘结剂，其特征在于所述的改性除尘灰是由如下改性方法得到的：

步骤1：将硅烷偶联剂用水或水与乙醇任意比例的混合溶剂配制成重量百分比为1％～5％的溶液，硅烷偶联剂的用量为除尘灰重量的0.1～0.5％；

步骤2：将步骤1所得溶液均匀喷洒在除尘灰上，搅拌10～20分钟；

步骤3：将除尘灰在100～120℃烘干即得。

3.按照权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于所述合金除尘灰为包括硅系、锰系、镍系、铬系在内的合金生产厂家袋式除尘器所得物中的一种或两种以任意比例组成的混合物；所述硅烷偶联剂为氨基类硅烷偶联剂。

4.根据权利要求3所述的粘结剂，其特征在于所述氨基类硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、苯氨基甲基三乙氧基硅烷偶联剂、3-氨基丙基三甲氧基硅烷偶联剂。

5.按照权利要求1所述的粘结剂，其特征在于所述的无机水溶性中强碱为碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠。

6.权利要求1所述的粘结剂在金属粉矿冷固成型中的应用，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：按重量份称取下列各物质：粉矿100份，粘结剂A组份5～15份、B组份1～2份，水6～10份；

步骤二：将步聚一中称取的粉矿、A组分在强力搅拌机内充分混匀，得混合料1；

步骤三：将步聚一中称取的B组分溶解于水中，得到水溶液；

步骤四：将步骤三中所得的水溶液均匀地喷洒在处于搅拌状态的混合料1上，持续搅拌，得混合料2；

步骤五：将所得混合料2用成型机成型，成型后自然堆积，即为成品。

7.按照权利要求6所述的应用，其特征在于步骤四中所述的搅拌时间为10～20分钟；步骤五中所述的自然堆积为堆积24～72小时。

8.按照权利要求6所述的应用，其特征在于所述的成型是用成型机将所述的混合料2造成球型或块型。