球團黏結劑，能將細磨礦石顆粒粘結成球，並改善濕球、乾球以及焙燒球團礦性質的添加物，是用於人造富礦的一類鋼鐵冶金原料。 球團生產用黏結劑可分為無機黏結劑（如膨潤土、消石灰等）、有機黏結劑（佩利多、改性澱粉等）和複合黏結劑（有機與無機的複合物）三大類。
目前，膨潤土仍是國內外球團生產普遍採用的一種黏結劑。國外球團生產中膨潤土的用量一般為0．6%～0．8%，膨潤土粒度要求小於005mm粒級占85%一90%。國內球團中膨潤土的添加量一般為2%～3%，高的達5%。
基本介紹
- 中文名：球團黏結劑
- 外文名：binder for pellet
- 用途：用於人造富礦的一類鋼鐵冶金原料
- 學科：冶金工程
- 實例：膨潤土、生石灰等
- 分類：有機、無機、複合黏結劑
作用,膨潤土,消石灰,生石灰,佩利多,其它黏結劑,
作用
在球團工藝中，球團黏結劑起著多方面的作用：（1）改善物料的成球性；（2）提高生球、乾球和焙燒球團礦的強度；（3）調整燒結球團礦的化學組成（特別是造渣成分）、礦物組成和質量。球團工藝在發展過程中，曾試驗過多種有機或無機黏結劑、單種或混合黏結劑，研究它們的適用性。黏結劑包括膨潤土、消石灰、生石灰佩利多（peridur）、其他鹼性化合物（如NaOH，Na2CO3，K2CO3，CaCl2，MgCl2，MgSO4）及其他混合黏結劑。
膨潤土
以蒙脫石族礦物為主要組分的黏土岩，它是一種含水的鋁矽酸鹽，俗稱皂土，為優質球團黏結劑。主要礦物成分是蒙脫石，又稱微晶高嶺石或膠嶺石，化學組成為（Al、Mg）2（OH）2·（Si、Al）4O10·nH2O；理論化學成分是Al2O328.3%、SiO266.7%，屬於羥基組分的H2O為5%；具有陽離子吸附和交換性能，還具有極強的水化能力。由於蒙脫石具有上述特性，所以膨潤土也具有高度的黏性、吸附性、分散性和膨脹性。蒙脫石的晶格結構分層排列，由兩層Si-O四面體夾著一層Al-（O·OH）八面體構成。層與層之間可以滑動。兩層之間的距離從吸附兩個H2O分子時的9.6A增加到吸附26個H2O分子時的21.4A，引起體積膨脹。吸收水分最高達600%～700%，甚至在水中分化為單個晶胞。在潤濕狀態下，膨潤土質點可將礦粉顆粒包圍起來，從而提高了礦粉的潤濕性，改善了成球過程。由於膨潤土吸水多，可使顆粒之間在受外力衝擊之後產生滑動，從而提高了生球的落下強度。加膨潤土的生球在低溫乾燥後，逐漸失去水分，縮小了黏土礦粒和礦粉之間的距離，提高了顆粒間的分子作用力，可使乾球強度獲得提高。添加膨潤土的作用不僅在於提高礦粉間的分子作用力，最重要的是由於它能增加礦粉間的粘結力，降低生球乾燥時的脫水速率，因而能提高生球乾燥時的破裂溫度。膨潤土雖可改善生球性能，但其成本較高，並且可能帶入SiO2和Na2O等雜質，使球團礦品位降低和促進球團礦的膨脹。故造球時應少加膨潤土，北美一般用量為0.5%～0.7%，中國由於精礦粒度粗，水分波動大，混勻條件差，一般添加2%～3%。
膨潤土的使用效果與它的種類有關。膨潤土分為兩大類，一類是鈉基膨潤土，另一類是鈣基膨潤土，前者活性較大，後者經加入鈉離子後可以活化，變成活化膨潤土：
Ca（膨潤土）+Na2CO3→CaCO3+2Na+（膨潤土）Ca（膨潤土）+2NaOH→Ca（OH）2+2Na+（膨潤土）
由於作為膨潤土主要成分的蒙脫石具有同晶置換而產生的負電荷，它要從周圍介質中吸附一些陽離子（Na、K、Ca、Mg）來平衡。K、Na等鹼金屬離子吸附量大的稱為鈉基膨潤土，Ca、Mg等鹼金屬離子吸附量大的稱為鈣基膨潤土。由於Ca比Na的正電荷多一倍，因此在黏土礦物表面電荷相近的條件下，Na+數比Ca2+數多一倍。所以鈉基膨潤土的吸水量比鈣基膨潤土高（前者吸水率為600%～700%，後者吸水率為200%～300%）。鈉基膨潤土的膨脹倍率也比鈣基膨潤土高，可達15～20倍。美國懷俄明州膨潤土、中國浙江臨安平山膨潤土及遼寧凌源熱水湯膨潤土都是聞名的優質鈉基膨潤土。
塊狀膨潤土需經破碎或碾壓、乾燥細磨才能使用。水分由平均自然水分30%（25%～50%）乾燥到7%～8%。為了保持膨潤土的活性，乾燥溫度應不超過150℃。磨細後的膨潤土小於0.044mm粒級的至少占90%，相當於比表面積達到8000cm/g。膨潤土要使用密封容器運輸，如風動運輸、槽式卡車或裝袋運輸。
消石灰
生石灰用水或蒸汽消化後生成的氫氧化鈣（Ca（OH）2）微粒。它是一種粒度小、比表面積大、親水性好和具有膠結能力的黏結劑，在水中呈微細膠粒。加消石灰對提高生球抗壓強度、落下強度和乾球強度都有良好影響。但對抗壓強度的良好影響僅僅表現在比表面積較大的精礦上，對粗礦粉的生球抗壓強度影響不大。消石灰的粘結力比膨潤土差，加2%消石灰的黏結力相當於加0.5%的膨潤土。此外，消石灰的密度小，配加量不能過多，否則按體積計，它在物料中占的比例過大，會使球團料中毛細水遷移速度降低，影響成球速度。
生石灰
石灰石經900℃煅燒後的產物。塊狀生石灰（CaO）需經破碎、細磨才能作為球團黏結劑使用，生石灰在加入混合料後需經過充分的消化才能適於造球。前蘇聯研究用活性生石灰代替膨潤土，以減少帶進球團礦的雜質。試驗結果表明，用活性生石灰1.2%～1.5%代替膨潤土（0.7%～0.8%），可使球團礦中含鐵量提高0.4%～0.8%，但生球強度比加膨潤土球團低些，生球的極限乾燥溫度也低100～180℃，焙燒機的生產率隨之降低了，而且勞動條件比較差。
佩利多
一種由纖維素基天然高分子聚合物衍生而成的有機黏結劑。外觀為鬆散的白色粉末。其主要組成為含有大量羥基和羥基的長鏈分子。纖維素分子是一種多糖，其中重複出現的無水葡萄糖單元以（β-1，4糖）苷鍵相聯。佩利多是以適當方式取代多個無水葡萄糖三個羥基上的氫原子而製得的，能溶於水，通過物理吸附作用把水分子結合於其碳鏈周圍，因而具有很強的固定水的性質。1g佩利多可束縛4.95g水，為膨潤土（1g可束縛0. 66～0.91g水）的5～10倍。所以它有助於改善生球強度，而又不會減緩生球的長大速度。佩利多是由纖維素製成的，所以無毒且不含對環境和冶煉有害的元素，如磷、硫等。佩利多不含二氧化矽，因而球團礦的含鐵量不會由於加進佩利多作黏結劑而降低。若要生產質量相當的球團礦，佩利多的加入量僅為高鈉基懷俄明膨潤土的10%～20%。當球團焙燒時，佩利多被燒掉，因此球團礦的氣孔率增加，球團礦的還原性預計可增加20%～30%。荷蘭恩卡公司（ENKA）生產的佩利多黏結劑（peridur XC-3）已用於工業生產。
其它黏結劑
其他鹼性化合物和混合黏結劑 表1列出某些鹼性黏結劑對球團礦性質的影響；表2列出混合黏結劑對磁鐵精礦焙燒球團礦特性的影響。
