一种球团矿成球用粘结剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种球团矿成球用粘结剂及其制备方法，属于球团矿技术领域。按照重量比，所述粘结剂包含55％～75％的污水处理产生的污泥、1％～20％的电熔镁砂粉、5％～20％的脱硫剂和5％～10％的水玻璃。将污水处理产生的污泥破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、脱硫剂、分散剂，最后加入水玻璃后搅拌混匀，即得所述粘结剂。本发明的粘结剂既能利用污泥中有效成分，实现污泥的资源再利用，又能降低球团矿生产成本、提高球团品位。

权利要求

1.一种球团矿成球用粘结剂，其特征在于，按照重量比，所述粘结剂包含55％～75％的污水处理产生的污泥、1％～20％的电熔镁砂粉、5％～20％的脱硫剂和5％～10％的水玻璃；

其中；所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm；所述水玻璃的模数为1.5～2。

2.如权利要求1所述的球团矿成球用粘结剂，其特征在于，所述污水处理产生的污泥含水量为60％-80％。

3.如权利要求1所述的球团矿成球用粘结剂，其特征在于，所述脱硫剂为白云石、石灰石中的一种或两种；所述白云石和石灰石的粒度均≤0.1mm。

4.如权利要求1-3之一所述的球团矿成球用粘结剂，其特征在于，所述粘结剂还包含分散剂，其重量比≤2％。

5.如权利要求4所述的球团矿成球用粘结剂，其特征在于，所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

6.如权利要求5所述的球团矿成球用粘结剂，其特征在于，所述木质素磺酸钠的比重≥

1.28g/cm3。

7.一种球团矿成球用粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：

将污水处理产生的污泥破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、脱硫剂、分散剂，最后加入水玻璃后搅拌混匀，即得所述粘结剂；其中：所述污水处理产生的污泥、电熔镁砂粉、脱硫剂、水玻璃以及分散剂的重量比分别为55％～75％、1％～20％、5％～20％、5％～10％和0～2％；

其中；所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm；所述水玻璃的模数为1.5～2。

8.如权利要求7所述的球团矿成球用粘结剂的制备方法，其特征在于，所述污水处理产生的污泥含水量为60％-80％；所述脱硫剂为白云石、石灰石中的一种或两种；所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

说明书

一种球团矿成球用粘结剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及球团矿技术领域，特别涉及一种球团矿成球用粘结剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 球团矿是炼铁的主要原料，主要由铁精粉通过粘接剂的作用造球而成。粘结剂是制取球团矿不可缺少的原料，目前球团生产普遍采用膨润土作为粘结剂，利用膨润土遇水膨胀产生微孔的性能，从而有效粘结铁精粉矿形成生球。武钢现有球团生产能力700万吨，膨润土掺入量高达3％，年用量达到20万吨以上，原料消耗大、成本高。且膨润土烧残率高，因而降低了球团品位。

[0003] 现有技术大部分采取有机粘结剂部分或全部替代膨润土，或者加入部分添加剂对膨润土进行改性。但其预热球和成品球的强度低，至今未能获得广泛应用。

[0004] 武钢每年产生污泥约10万吨，目前主要采取填埋的方式进行处理，不仅占据了土地资源，还破坏了环境，污泥的化学成分与膨润土的化学成分类似，均为钙镁硅铝氧化物，含量超过80％，而且污泥中氧化铁的含量高。因此，采用污泥为载体，研发出一种既能利用污泥中有效成分，实现污泥的资源再利用，又能降低球团矿生产成本、提高球团品位的粘结剂具有重要意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种既能利用污泥中有效成分，实现污泥的资源再利用，又能降低球团矿生产成本、提高球团品位的球团矿成球用粘结剂，该粘结剂能够取代膨润土用于球团矿成球，提高球团矿品位，降低生产成本。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种球团矿成球用粘结剂，按照重量比，所述粘结剂包含55％～75％的污水处理产生的污泥、1％～20％的电熔镁砂粉、5％～20％的脱硫剂和5％～10％的水玻璃。

[0007] 进一步地，所述污水处理产生的污泥含水量为60％-80％。

[0008] 进一步地，所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm。

[0009] 进一步地，所述脱硫剂为白云石、石灰石中的一种或两种；所述白云石和石灰石的粒度均≤0.1mm。

[0010] 进一步地，所述水玻璃的模数为1.5～2。

[0011] 进一步地，所述粘结剂还包含分散剂，其重量比≤2％。

[0012] 进一步地，所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

[0013] 进一步地，所述木质素磺酸钠的比重≥1.28g/cm3。

[0014] 本发明还提供了一种球团矿成球用粘结剂的制备方法，包括：

[0015] 将污水处理产生的污泥破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、脱硫剂、分散剂，最后加入水玻璃后搅拌混匀，即得所述粘结剂；其中：所述污水处理产生的污泥、电熔镁砂粉、脱硫剂、水玻璃以及分散剂的重量比分别为55％～75％、1％～20％、5％～20％、5％～10％和0～2％。

[0016] 进一步地，所述污水处理产生的污泥含水量为60％-80％；所述脱硫剂为白云石、石灰石中的一种或两种；所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

[0017] 本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

[0018] 1、本发明实施例的球团矿成球用粘结剂，采用污水处理产生的污泥为主要原料，通过加入外加剂对污泥进行性能优化，形成一种新的粘结剂，该粘结剂能取代膨润土，降低烧残率，从而提高了球团矿的品位。

[0019] 2、本发明实施例的球团矿成球用粘结剂，该粘结剂能够有效用于球团矿成球，且成型后球团有足够的强度。

[0020] 3、本发明实施例的球团矿成球用粘结剂，制备方法简单，并资源化利用了污水处理产生的污泥，一来降低了球团矿生产成本，增加了产品的市场竞争力；二来使污泥实现二次资源利用，达到了循环经济的效果。

具体实施方式

[0021] 本发明实施例提供了一种既能利用污泥中有效成分，实现污泥的资源再利用，又能降低球团矿生产成本、提高球团品位的球团矿成球用粘结剂；该粘结剂能代替膨润土在球团矿中使用，使铁精粉矿有效成型，且成型后球团有足够的强度，提高了球团矿的品位，降低了生产成本。

[0022] 为实现上述目的，本发明实施例提供了一种球团矿成球用粘结剂，按照重量比，所述粘结剂包含55％～75％的污水处理产生的污泥、1％～20％的电熔镁砂粉、5％～20％的脱硫剂和5％～10％的水玻璃。

[0023] 本发明实施例中，所述污水处理产生的污泥含水量为60％-80％。目前国内外科研工作者公认的污泥处理的瓶颈问题，就是污泥含水量大的问题。污泥中的水分主要分为四大类，六小类。其中四大类主要包括间隙水、表面水、层间水和结合水，六小类中将结合水分为化学水和结晶水，同时亦可将层间水分为络合水和弱结合水。由于污泥中存在大量的结合水、层间水和表面水，污泥干化脱水问题一直是困扰当前科研工作者的头号难题。要彻底摆脱这一类水的影响和制约，就必须采用化学的方法甚至是机械力化学的方法，对污泥进行改性处理。本发明通过加入外加剂对污泥进行改性处理，各组分间相互作用形成本发明的粘结剂。

[0024] 本发明实施例中，所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm。粒度过大不利于混匀，从而影响粘结剂性能，粒度过小会增加成本。

[0025] 本发明实施例中，所述脱硫剂为白云石、石灰石中的一种或两种。

[0026] 其中，所述白云石和石灰石的粒度均≤0.1mm。粒度过大不利于混匀，从而影响粘结剂性能，粒度过小会增加成本。

[0027] 本发明实施例中，所述水玻璃的模数为1.5～2。模数过大不利于水玻璃溶解，模数过小粘接力变小，不能达到最佳的粘接效果。

[0028] 进一步地，本发明实施例的粘结剂还包含分散剂，其重量比≤2％。所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

[0029] 其中，所述木质素磺酸钠的比重≥1.28g/cm3。比重越大说明其分子量越大，具有更好的分散性和高温稳定性。

[0030] 本发明实施例提供的球团矿成球用粘结剂中各组分的选择和重量百分含量的控制是基于以下原理：

[0031] 污水处理产生的污泥：提供粘结功能载体，同时调节碱度，另外污泥中含有氧化铁，也能提升球团品位。污泥中主要成分包括有机物、SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3及可溶盐。

[0032] 电熔镁砂粉：主要是调节系统的酸碱度，同时，镁砂粉的加入有助于提升生球的强度。其用量是根据污泥中CaO和SiO2的含量确定的，主要用于调节系统的酸碱度，即CaO和SiO2的比例。其加入量过多系统碱性增强，加入量过少系统酸性太强，均影响粘结剂性能。

[0033] 白云石和石灰石：主要起到脱硫作用，同时遇水反应放热，可以促进粘结剂各组分的分散。其用量过多会增加成本，也影响系统的组成(主要指CaO)，用量过少起不到脱硫作用。

[0034] 水玻璃：主要起粘结作用，有效的将矿粉颗粒粘结在一起形成一定强度，实现造球功能。其用量过多会增加成本，过少起不到粘结作用。

[0035] 木质素磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠：主要起分散作用，降低表面张力，促进各种有效成分在体系中的分散。其用量过多容易发泡，使浆液变稠，过少起不到分散作用。

[0036] 以上各组分的含量都需经过精心设计、配置，本发明实施例通过严格控制各组分含量，配置的粘结剂使用在球团成型中，球团的各种性能参数都较好。

[0037] 通过上述内容可以看出，本发明实施例采用污水处理产生的污泥为主要原料，通过加入外加剂：电熔镁砂粉、白云石和/或石灰石、水玻璃以及木质素磺酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠对污泥进行性能优化，形成一种新的粘结剂，该粘结剂能取代膨润土，有效用于球团矿成球，且成型后球团有足够的强度，提高了球团矿的品位。降低了球团矿生产成本，实现了污泥的资源再利用。

[0038] 本发明实施例还提供了一种上述粘结剂的制备方法。

[0039] 一种球团矿成球用粘结剂的制备方法，包括：

[0040] 将污水处理产生的污泥破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、脱硫剂、分散剂，最后加入水玻璃后搅拌混匀，即得所述粘结剂；其中：所述污水处理产生的污泥、电熔镁砂粉、脱硫剂、水玻璃以及分散剂的重量比分别为55％～75％、1％～20％、5％～20％、5％～10％和0～2％。

[0041] 其中，所述污水处理产生的污泥含水量为60％-80％。所述脱硫剂为白云石、石灰石中的一种或两种。所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

[0042] 以下通过实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。

[0043] 以下实施例所采用的污泥为武钢污水厂产生的污泥。其主要化学成分含量见表1，但具体实施过程中并不限于武钢的污泥，可通过适当调整外加剂的含量以适应不同污泥间的成分差异。

[0044] 表1污泥主要化学成分

[0045]成分 有机物 SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 可溶盐
重量份 11.28 44.35 7.75 1.07 7.80 18.42 5.33

[0046] 实施例1

[0047] 污水厂污泥 70％

[0048] 电熔镁砂粉 9％

[0049] 白云石 5％

[0050] 石灰石 5％

[0051] 水玻璃 9％

[0052] 木质素磺酸钠 1％

[0053] 十二烷基苯磺酸钠 1％

[0054] 该实施例中，电熔镁砂粉粒度为200目(0.074mm)，白云石和石灰石的粒度为200目(0.074mm)，水玻璃模数为1.8，木质素磺酸钠的比重为1.3。

[0055] 该粘结剂制备过程为：将污泥置于搅拌机中破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、白云石和石灰石、木质素磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠，最后加入水玻璃后搅拌混匀，制浆待用。

[0056] 实施例2

[0057] 污水厂污泥 55％

[0058] 电熔镁砂粉 15％

[0059] 白云石 10％

[0060] 石灰石 10％

[0061] 水玻璃 8.5％

[0062] 木质素磺酸钠 1.5％

[0063] 该实施例中，电熔镁砂粉粒度为200目(0.074mm)，白云石和石灰石的粒度为200目(0.074mm)，水玻璃模数为1.8，木质素磺酸钠的比重为1.3。

[0064] 该粘结剂制备过程为：将污泥置于搅拌机中破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、白云石和石灰石、木质素磺酸钠，最后加入水玻璃后搅拌混匀，制浆待用。

[0065] 实施例3

[0066] 污水厂污泥 75％

[0067] 电熔镁砂粉 1％

[0068] 白云石 13％

[0069] 水玻璃 10％

[0070] 木质素磺酸钠 0.5％

[0071] 十二烷基苯磺酸钠 0.5％

[0072] 该实施例中，电熔镁砂粉粒度为200目(0.074mm)，白云石粒度为200目(0.074mm)，水玻璃模数为1.8，木质素磺酸钠的比重为1.3。

[0073] 该粘结剂制备过程为：将污泥置于搅拌机中破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、白云石、木质素磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠，最后加入水玻璃后搅拌混匀，制浆待用。

[0074] 实施例4

[0075] 污水厂污泥 68％

[0076] 电熔镁砂粉 20％

[0077] 石灰石 5％

[0078] 水玻璃 5％

[0079] 十二烷基苯磺酸钠 2％

[0080] 该实施例中，电熔镁砂粉粒度为200目(0.074mm)，石灰石的粒度为200目(0.074mm)，水玻璃模数为1.5，木质素磺酸钠的比重为1.3。

[0081] 该粘结剂制备过程为：将污泥置于搅拌机中破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、石灰石、十二烷基苯磺酸钠，最后加入水玻璃后搅拌混匀，制浆待用。

[0082] 实施例5

[0083] 污水厂污泥 60％

[0084] 电熔镁砂粉 18％

[0085] 白云石 7％

[0086] 石灰石 7％

[0087] 水玻璃 7.5％

[0088] 十二烷基苯磺酸钠 0.5％

[0089] 该实施例中，电熔镁砂粉粒度为200目，白云石和石灰石的粒度为200目，水玻璃模数为1.5，木质素磺酸钠的比重为1.3。

[0090] 该粘结剂制备过程为：将污泥置于搅拌机中破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、白云石和石灰石、十二烷基苯磺酸钠，最后加入水玻璃后搅拌混匀，制浆待用。

[0091] 实施例6

[0092] 污水厂污泥 70％

[0093] 电熔镁砂粉 6％

[0094] 白云石 8％

[0095] 石灰石 8％

[0096] 水玻璃 8％

[0097] 该实施例中，电熔镁砂粉粒度为200目，白云石和石灰石的粒度为200目，水玻璃模数为2，木质素磺酸钠的比重为1.3。

[0098] 该粘结剂制备过程为：将污泥置于搅拌机中破碎搅拌，再依次加入电熔镁砂粉、白云石和石灰石，最后加入水玻璃后搅拌混匀，制浆待用。应用例

[0099] 使用铁精粉矿为原料，添加本发明实施例1-6制备的粘结剂进行配料，混匀后加入造球机中造球，用于铁精粉矿成型，粘结剂掺入比例为8％。分别对实施例1-6中的粘结剂生产的生球团和焙烧球进行性能检测，应用实施例1-6中的粘结剂生产的球团与应用膨润土生产的球团的性能参数对比参见表1。

[0100] 表1球团性能参数对比

[0101]

[0102] 由表1可以看出，使用本发明实施例的粘结剂生产的球团矿的生球下落强度、球团抗压强度、预热球团空隙率以及球团品位均比同期使用膨润土做粘结剂所生产的球团矿有所提高。

[0103] 本发明的粘结剂以污水处理产生的污泥为主要原料，实现了资源的再利用；取代膨润土作为球团的粘结剂，提高了球团矿的品位，减少了对膨润土资源的消耗，降低了生产成本。另外，该粘结剂制备方法简单，易于工业化，具有广阔的应用前景。

[0104] 最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。