摘要:介绍了利用球团法对贵州某企业废弃的除尘灰进行回收利用，对粘结剂的使用原理、球团矿粘结剂的选择以及粘结剂的用量做了说明及试验研究。最佳粘结剂为A，最佳用量为3%，球团的抗压强度为476N，落下强度4次/个。
前言
随着经济的增长我国钢铁工业快速发展，钢铁企业产生大量的除尘灰，除尘灰的不断堆积就会造成环境污染，还占用大量土地资源。除尘灰中含有比例较高的贵金属元素，是具有很高回收价值的冶金二次回收资源。国内外企业普遍采用的处理方式有三种：配入烧结、外售、填埋。其中配入烧结是最主要的粉尘处理方法。但应用在烧结矿中，会使其质量下降且易造成二次污染[1-4]。
本文以贵州某企业的除尘灰为研究对象，利用球团法处理除尘灰，对影响球团强度的粘结剂进行了试验，为工业生产做试验研究。
1除尘灰造球试验方案
1.1除尘灰造球所需物料以及试验设备
本文利用贵州某企业的除尘灰为研究对象，此除尘灰粒度小、干燥，如果直接二次冶炼，会造成炉况不稳定，难以控制。造球物料：除尘灰，粘结剂A，葡萄糖，淀粉。试验所需的仪器设备有：压球装置(用于球团矿的制造);SDW-20电子万能试验机(用于球团抗压强度的测试);HXYP-1000型圆盘造球机(用于球团的压制成型);TT30-13型箱式电阻炉(用于球团的干燥);50mm厚钢板(用于球团矿落下强度的测量);恒温干燥箱(用于原料的干燥)。
1.2试验方法
将称好的除尘灰和粘结剂按一定比例充分混合，再加水混合均匀后以一定的压力压制成球团，球团直径大约20mm，造好的球团放在空气中干燥24h，然后将其放入马弗炉中，加热到300℃保温2h，取出冷却到室温测量其强度。取10个球团置于压力机上测试，当球团出现破裂时停止，取平均值。取10个球团将其置于0.5m高度处自由下落，当球团破裂时停止，取平均值。
2粘结剂使用原理
粘结剂一般分为无机粘结剂和有机粘结剂，各种粘结剂的作用机理都不一样，总的来说，无机粘结剂是通过改变物料之间的孔隙率，使物料比表面积发生改变，造成球团内毛细管直径减小，物料颗粒之间的紧密度增加，进而使毛细力增加，球团强度提高。利用易溶解性和毛细水的再分配能力，这样就可在粉料间形成一种具有粘性的溶液，形如胶水，使矿粒之间呈薄膜状连接，提高了球团强度。粘结剂与矿粒之间的粘结作用，由于其化学、机械、物理等多种因素，粘结剂的利用就会出现很多问题，但共同点就是粘结剂通过水的溶解，均匀的混合和充分的接触，最后粘结成为固体球团，可承受一定程度的外部力[5-8]。
3试验过程的基本现象与分析
3.1粘结剂A试验过程分析
粘结剂A配入量不同时，球团的抗压强度和落下强度的变化见图1-2。
由图1-2可知，粘结剂A与水作用产生凝胶，其中一部分在水中溶解再结晶，容易结晶者先结晶，粒子互相靠近粘连而使球团具有一定强度，随着温度的变化，伴随失水过程粘结剂A发生收缩水。加水量的多少对粘结剂A强度有直接影响;根据试验数据粘结剂A最佳用量为3%，球团强度最好。
3.2葡萄糖试验过程分析
葡萄糖的配入量从1%到3%时，球团的抗压强度和落下强度的变化见图3-4。
由图3-4可知，葡萄糖用量为2%时球团的强度最好。在用葡萄糖作为粘结剂的试验中，成球率较高，球团表面粘性较好，用水润湿后葡萄糖颗粒能较快地溶解于颗粒之间，液固结合稳定。
3.3淀粉试验过程分析
试验中，淀粉用量从2%增至6%，试验成球率低，球团易产生裂纹，球团吸水性不好。淀粉用量不同时，球团的抗压强度和落下强度的变化见图5-6。
淀粉分子包括支链淀粉和直链淀粉两种成分，淀粉之所以能够成为一种良好的胶粘剂，就是因为具备了可生成糊的支链淀粉，一部分直链淀粉又能促进其发生胶凝作用的缘故。常温下放置24h的淀粉球团，其内部的淀粉并没有发生糊化，所谓糊化是指淀粉受热后形成均匀糊状物的现象(一般淀粉发生糊化的温度在50℃以上)，而没有发生糊化之前，只是淀粉的颗粒之间在水的作用下，分子间作用力增加，而在发生糊化之后就会形成粘度较高的淀粉浆，从而使球团的强度得到很大提升。
随着粘结剂的逐渐增加，球团强度逐渐上升。当用量在6%时曲线变化较平稳，从经济效益等综合考虑，粘结剂在造球中的用量一般不会太高。
4不同粘结剂成本估算
试验中添加100g除尘灰和不同添加量的粘结剂，粘结剂A是添加量为3%，每吨除尘灰都需要30kg的粘结剂A，工业用的粘结剂A价格一般为0.3元/kg，粘结剂A的成本大约为9元。葡萄糖的添加量是2%，折算为每吨布袋灰处理成本来算，每吨除尘灰都需要20kg的葡萄糖，葡萄糖价格一般为2元/kg，葡萄糖的成本大约为40元。淀粉的添加量是6%，折算为每吨布袋灰处理成本来算，每吨除尘灰都需要60kg的淀粉，淀粉的价格一般为3元/kg，淀粉的成本大约为120元。综上，无机粘结剂A的成本最低，每吨除尘灰大约要花费9元左右。
5结语
(1)球团法能很好的使贵州某企业的除尘灰得到有效的利用，减少了污染，资源得到了二次利用。
(2)有机粘结剂、无机粘结剂的作用机理都是与矿粒形成稳定的结构，可承受一定的强度。
(3)从粘结剂的选择上看，不同的粘结剂以及粘结剂的不同含量对球团矿的强度都是有影响的。本文选择的为无机粘结剂A含量为3%时，球团的强度最好。从价格上无机粘结剂A的成本最低，每吨除尘灰大约要花费9元左右。
