铁矿球团用膨润土性效关系及作用机理研究

论文摘要

膨润土是冶金工业广泛使用的球团粘结剂。受高炉精料方针的影响,使用高效粘结剂成为了生产优质球团的前提条件之一。研究膨润土性效关系,选择优质膨润土对球团矿生产至关重要。本文选取十种膨润土和三种铁精矿研究了膨润土物化性能及流变学性质与生球质量的关系。使用环境扫描电镜对膨润土在生球中的作用行为进行了研究。并根据生球的各种破坏方式,结合与球团质量密切相关的膨润土性能,阐明了膨润土在生球中的作用机理。现行膨润土评价指标中,吸水率（吸水速度）、胶质价、膨润值、比粘度、表观动电位能粗略评价膨润土优劣。吸水率在300%以上,胶质价达到100mL／（5g）以上,膨润值在100mL／（5g）以上,比粘度在0.80以下,表观动电位达到-70mv以上的膨润土质量较好。膨润土悬浮液塑性粘度越高,生球落下强度越大,二者对应关系明显。溶液中二价阳离子因为静电引力较大,在蒙脱石层与层之间起到架桥作用,减少了“卡房式”结构形成,从而明显降低了膨润土的触变性。低价阳离子（K、Na）,由于分层效应形成更多的“准晶”,相当于提高了膨润土浓度,显著提高了膨润土悬浮液的表观粘度,塑性粘度也有略微提高。膨润土在生球中的作用机理研究表明：生球落下强度主要靠塑性和内部液相的粘滞力维持。生球落下强度大小体现了固体颗粒间联接桥抗剪作用的强弱。生球抗压强度大小体现了固体颗粒间液相联接桥抗拉能力的强弱。膨润土与铁矿混合后与铁矿中的微细颗粒一起形成胶状物,这种胶体填充于铁矿颗粒之间起到了良好的联接桥作用。膨润土胶体中膨润土以“准晶”状动态存在,准晶间以“边-面”和“边-边”的共同作用形成“卡房式”三维网络状凝胶结构。凝胶结构提高了粘结桥的粘滞阻力和抗剪强度,从而提高了生球的落下强度。凝胶结构提高了粘结液相的粘度和表面张力,毛细力增大,生球抗压强度提高。在干燥过程中,“卡房式”三维凝胶结构使水蒸气扩散更加容易。同时,膨润土的吸水性能实现了生球水分实现有序汽化,从而著提高生球的爆裂温度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 膨润土概述
• 1.2 膨润土结构、性质及应用
• 1.2.1 蒙脱石晶体结构特性
• 1.2.2 膨润土的物理化学性质
• 1.2.3 膨润土的应用
• 1.3 铁矿球团用膨润土的研究现状
• 1.3.1 铁矿球团用膨润土的应用现状
• 1.3.2 膨润土作用机理研究现状
• 1.3.3 铁矿球团用膨润土的评价
• 1.4 研究的意义及思路
• 1.4.1 目的及意义
• 1.4.2 研究思路
• 第二章 试验原料及研究方法
• 2.1 原料及试剂
• 2.2 主要仪器设备
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 膨润土物化性能检测方法
• 2.3.2 膨润土悬浮液流变性测试方法
• 2.3.3 造球试验研究方法
• 第三章 膨润土物化性能与生球质量的关系研究
• 3.1 国内评价指标与生球质量的关系研究
• 3.1.1 吸水率与生球质量的关系
• 3.1.2 胶质价与生球质量的关系
• 3.1.3 膨胀倍数与生球质量的关系
• 3.1.4 吸蓝量与生球质量的关系
• 3.2 国外其它评价指标与生球质量的关系研究
• 3.2.1 膨润值与生球质量的关系
• 3.2.2 比粘度与生球质量的关系
• 3.2.3 阳离子交换量与生球质量的关系
• 3.3 其它物理化学性能与生球质量的关系研究
• 3.3.1 吸水速度与生球质量的关系
• 3.3.2 胶体稳定性与生球质量的关系
• 3.3.3 电化学性质与生球质量的关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 膨润土流变学性质研究
• 4.1 膨润土悬浮液流变学
• 4.1.1 流变学概述及流体分类
• 4.1.2 膨润土悬浮液的流变学性质
• 4.1.3 膨润土流变学性质及其与生球质量的关系
• 4.2 溶液中离子对膨润土悬浮液流变学性质的影响
• 4.2.1 阳离子对膨润土悬浮液流变学性质的影响
• 4.2.2 阴离子对膨润土悬浮液流变学性质的影响
• 4.2.3 不同离子组成对膨润土悬浮液流变学性质的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 膨润土在生球中作用机理研究
• 5.1 生球强度评价及破坏分析
• 5.1.1 生球落下强度
• 5.1.2 生球抗压强度
• 5.1.3 生球爆裂温度
• 5.2 膨润土在生球中的作用行为
• 5.2.1 ESEM研究
• 5.2.2 能谱研究
• 5.3 膨润土提高生球强度机理
• 5.3.1 膨润土悬浮液凝胶结构形成机理
• 5.3.2 膨润土凝胶结构对生球强度的影响
• 5.3.3 膨润土物化性能对生球质量的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要成绩