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转炉除尘灰粘合剂的争论应用
摘要：本文原料除尘灰以钢铁行业的除尘灰为主，主要来源是钢铁生产过程中产
生的粉尘，由于其含铁含量高(TFe50%)可以作为二次资源加以回收利用。针对常
用粘合剂压制的球团强度低和易粉化的问题，本文承受消解和无消解配加专用粘
合剂进展解决。为以后钢铁行业除尘灰制球的规模生产供给了适宜的粘合剂。
关键词：除尘灰，粘合剂；
1、引言
钢铁产业是我国国民经济的重要根底产业，改革开放以来取得了长足的进展。
钢铁工业进展的现状
1996 年以来，钢产量已经连续 13 年居世界第一，2025 年产量高达 亿吨，约
占全球总量的 %，与排名其次至第九位的八国总产量相当。虽然产量较高，但
其中也存在很多问题。
随着我国钢铁行业的高速进展，钢铁产量逐年增长，对铁矿石的需求量也迅
猛增长。而我国优质的铁矿资源比较匮乏，简单难开发的铁矿石资源利用率低以
及我国的铁矿石生产企业产能缺乏，导致国内的铁矿石市场呈现严峻供不应求状
态。于是大家把眼光转向国外的铁矿石市场。然而近年来，进口铁矿石价格飙升，
直接导致我国铁矿石进口本钱大幅增加，进而造成国内铁矿石价格、能源价格，
甚至居民消费品价格的联动性上涨，这不仅对我国钢铁产业造成严峻影响，对国
民经济的安康持续进展也构成了巨大威逼。因此，寻求一种的铁矿替代资源有
格外重要的意义。
钢铁行业是一个高产出、高耗能的企业，同时也是一个高污染的三高企业。
随着环境立法要求越来越严格，对钢铁企业环境适应性要求也不断提高。同时钢
利用资源动身，还是从保护环境消退粉尘污染动身，充分利用钢铁企业中的各种
粉尘已是现代钢铁企业生产中不行缺少的一个组成局部。在钢铁冶炼过程产生的
铁冶炼生产过程产生的粉尘、烟尘、尘泥具优势很高的利用价值。无论是从合理
除尘灰中含有很高的铁含量〔如：转炉除尘灰中含铁含量较高，TFe＞50％〕，极
具回收价值。因此一些降低能源消耗，削减废弃物排放以及废弃物回收再利用的
技术方法在钢铁企业得到大力推广。近几年一些钢铁厂的除尘灰回收利用技术已
得到成功应用。
钢铁企业生产规模大、生产流程工序多、构造简单，生产过程伴随排放大量
废弃物。废弃物的主要是除尘器的细粉尘和各种生产过程中产生的尘泥〔如：高
炉粉尘、转炉除尘灰、转炉尘泥等〕，同时也带走大量的含铁资源，具有很高的
回收利用价值。
钢铁企业所产生的废弃物的分类
这些废弃物从来源上可以分两种。一是炼铁废弃物，包含炼铁炉渣、高炉粉
尘等。高炉炼铁中产生的煤气〔称高炉瓦斯〕携带出局部原料粉尘及高温区剧烈
反响而产生的微粒。对其进展净化处理，经干法除尘出去的为瓦斯灰，经湿法除
去的细粒为瓦斯泥，两者统称为高炉粉尘。高炉粉尘中的主要成分与进入高炉的
物料性质有关，主要有铁矿粉、焦粉和煤粉，并含有少量的S、AL、Ca、Mg 等元
素，也有一些企业高炉粉尘含有 Pb、Zn、As 等有害元素。如瓦斯泥总铁含量在
38%左右，经过二次磁选后，全铁含量可到达 59%，甚至更高。
二是炼钢废弃物，包含：转炉除尘灰、转炉尘泥、电炉尘泥、钢渣和氧化铁
皮等。炼铁工艺过程中，添加到炉内的原料有2%转变成粉尘。转炉尘的发生量月
为 20kg/吨钢，电炉尘的发生量为
10-20kg/吨钢。炼铁粉尘中主要含有
FeO
〔Fe2O3 〕、CaO、MgO、K2O、Na2O ，总铁含量约在 50%左右。
随着转钢铁生产的进展，生产工艺日趋完善，相应的除尘技术不断进展完善。
废弃物中粉尘净化回收主要有两种方式，一种是湿法除尘(OG 法)，另一种是干法
除尘(LT 法)。从环保和经济的角度动身，干法除尘应用越来越广泛。所以依据除
尘灰方式的不同，可分为尘泥〔或污泥〕和除尘灰。
转炉除尘灰的来源和特点
转炉除尘灰一般是指转炉在吹炼过程中产生的烟气经干法除尘后得到的细小
粉尘，具有含铁量高，粒度细，比外表积大的特点，同时含有大量的 CaO 等碱性
氧化物，其中铁以 Fe3O4 和 Fe2O3 存在，粉尘外表带正电，具有吸附负离子的能
力。特别是在钢铁工业大力提倡干法除尘的大背景下，兴的LT 干法除尘越来越
受重视，转炉除尘灰的产量也将会越来越大。转炉除尘灰中含铁含量较高，TFe＞
50％，是一种优质的含铁资源，假设不对其加以利用，不仅造成资源的铺张，而且
其堆放要占用大量的土地，同时也可能对环境造成污染。从冶金的角度来说，转
炉除尘灰粒度细、含铁高、含 CaO 高是其显著的特征。因此对减排收集到的除尘
灰肯定要千方百计的回收利用，变废为宝。不仅可以合理利用资源同时又能削减
环境的污染。
废弃物的回收利用过程中要求实现无尘处理，常常承受的方式有粘结成形、
造球、压块、制砖等工艺方法。针对于转炉除尘灰目前最常用的工艺就是造球，
既生产冷压球团。将处理后的转炉除尘灰配上适宜的粘合剂，加上适宜的水搅拌
均匀，在对辊压球机上制备成球团。
2、冷压球团粘合剂的介绍
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国内外粘合剂的进呈现状
粘结剂的用途极为广泛，兴旺国家粘合剂工业已经进入了格外兴旺的阶段。据报道世界粘结剂的销售年均增长 5%，增长最快的地区是进展中国家，估量我国今后粘结剂将保持在 11%以上，目前我国的粘合剂产业已经形成门类较齐全的体系， 但与兴旺国家相比还是存在以下的差距和问题。
产量小，产品质量差，品种系列不全。
对引进的技术和设备消化和改进提高不够。
产品原料、添加剂和成品质量差。
应用争论缺乏，技术含量较低。
钢铁除尘灰粘合剂
粘合剂在除尘灰加工领域的一个重要用途就是矿粉成型，特别是粉料的冷固 成型。它的好坏直接关系到冷压球团的性能及质量的好坏。常用粘合剂有膨润土、糖浆、腐殖酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、水泥等。
常用粘合剂分类
有关粘合剂的分类，不同的角度有不同分类方法。按主要成的物质类别可以分为有机粘合剂、无机粘合剂和复合粘合剂。如表 1 所示。
表 1
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类别
无机粘合剂有机粘合剂复合粘合剂
实例
膨润土、水泥、水玻璃、石膏硼酸盐
预糊化淀粉、糊精、煤焦油、腐殖酸钠、CMC、CMS 膨润土+糊精、环保粘合剂 N
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对于矿粉粘合剂的争论，有着很长的历史。早在球团工艺刚刚兴起的时候， 人们就开头探究，但是至今未能找到一种很抱负的矿粉粘合剂。
目前，无机粘结剂存在一些无法战胜的问题，如加量大、成球率低、干强度差、灰分大、引入的有害杂质多等缺点。迫使大家寻求的粘结剂。人类对自然高分子物质的利用有着悠久的前史。早在 20 世纪初，大家在自然高分子的改性以及高分子化合物的组成上已取得了很大的效果。淀粉以外，大家先后开发了煤焦油、沥青、纸浆废液、丙烯酸铵、佩利多、纤维素等有机粘结剂。有机粘结剂一个固有的特长，即它们在球团焙烧进程中被灼烧掉了，并且有些能使球团矿的机械强度有显着改进，有些还能使球团冶金功能变好。1995 年俄罗斯争论了羧甲基纤维素钠，争论结果说明：参加 ‰羧甲基纤维素钠的球团能保证到达参加 ％ 左右膨润土的球团的干球强度标准。可是，无论是自然的高分子还是人工组成的化合物，对其内部构造研讨还较浅薄。工业上需求更多的高分子化合物的理论知
识来指导生产，所以这一方面的研讨亟待深入研发。
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传统的无机粘合剂如膨润土、水玻璃、硼酸盐等，可以作为有效的粘合剂，有助于球团的成型，但会使除尘灰中的有害元素增加，铁的品尝降低，球团的冶金 性能变差，甚至造成环境的二次污染。有机粘合剂如淀粉、纤维素、腐殖酸钠、 煤焦油、丙烯酰胺等在球团焙烧过程中被挥发或燃烧分解，对球团的铁品尝有利， 但是价格高，抗温性能差，球团在高温炉中易爆，危害高炉安全，影响冶炼效率， 无法满足正常使用要求。所以复合粘合剂的研发就能满以上两点的缺乏。目前， 大家都能明白复合粘合剂的优势，但是适宜的性价比高的粘合剂还很少，所以合 适的原料、恰当的配在研发复合粘合剂时至关重要。
3、粘合剂在除尘灰球团生产中的应用
除尘灰目前在钢铁行业循环利用常用方法是：返回原料场进展重造块，如冷压球团法。首先将粉尘配加复原剂〔煤粉〕、黏结剂等进展造球，造好的具有肯定强度的生球经烘干机烘干后生球的水分降低至 3%以下，然后将烘干的生球通过振动布料机均匀布置在转底炉内，转底炉内温度掌握在 1100-1300℃，球团在炉内发生直接复原反响。
目前，依据原料成分、设备状况不同，河南建杰实业经过长期的试验研制出了适合各种钢铁除尘灰成型的粘合剂。抑制了传统粘合剂的缺点，具有适用性强，性价比高等特点。
粘合剂的种类和使用状况
依据除尘灰原料的性质不同可分为两种：矿粉粘合剂 KF01 和矿粉粘合剂KF02。
矿粉粘合剂 KF01
矿粉粘合剂 KF01：该产品以预糊化淀粉为主料，参加膨润土、增粘剂、增加剂、改性剂、抗高温等原料，通过一系列工艺生产而成的复合粘合剂。具有较强的粘性、活性和吸附性，又有肯定抗高温防爆性能。由于它独有的特性，在球团生产中效果格外好，既可取得高的生球强度，也不会降低球团矿的品位，经济有用。
矿粉粘合剂 KF01 的适用性
钢铁企业所产生的除尘灰具有粒度细、含铁量高、含氧化钙高是其主要特征。高炉除尘灰含铁量一般在 20-30%之间，含氧化钙 3-5%。转炉除尘灰含铁量 50% 以上，粒度细〔或许在 5000 目左右〕，比外表积大，同时含有大量的 CaO〔10% 左右〕等碱性氧化物。下面是一些钢铁厂除尘灰中成分含量分析表，如表 2。
表 2
名称
TFe
CaO
SiO2
MgO
C
Al2O3
高炉灰
转炉灰
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从除尘灰的成分上看都含有生石灰〔CaO〕，生石灰遇水发生反响生成氢氧化钙。该反响一方面放出大量热，同时体积会发生膨胀〔 到 倍〕。所以在造球前必需经加水浸润、充分消解，否则成品冷压球极易粉化，影响造球强度，甚至无法成球。对含活性较高 CaO、MgO 的一次粗灰在成球前用水消解，加水量为矿粉质量的 18~20%，隔绝空气密闭 6 小时以上。彻底状况需要 24 小时。
因此矿粉粘合剂 KF01 在含有氧化钙的除尘灰中应用时，首先要对原料进展彻底消解。然后依据正常的工艺上机成型。同时该产品作为普适产品，还可以应用于返矿(钢渣)、除尘灰(所含灰钙已经消解或不含灰钙)、含铁污泥、氧化铁皮、OG 泥、铁砂、铁矿粉等各类炼钢回收料中。
矿粉粘合剂 KF01 的应用特点
成球率高达 96%；初始强度好，2 米自由落体不碎；枯燥后单个球体抗压强度≥2025N。
不增加灰分，不降低热值，不降低品位；粘结力强，成型效果好，外观均匀美观。
各项指标均符合钢厂要求。
绿色环保：主要原料长绒棉，加酸、碱等化学试剂，经一系列简单的化学反响而成，另掺有局部无机粘合剂。均为绿色环保材料。不影响产品品质，对人体安全无害，对环境友好
使用方法和加量
粘合剂均匀参加物料中，物料与粘合剂的比例要依据物料成分、粒度、比外表积来打算，一般加量为 2-3%。
将物料润湿，视物料湿度状况喷洒适量水。
搅拌均匀后，手握成团，即可压球。
矿粉粘合剂 KF02
除尘灰中的活性氧化钙假设事先不进展消解，严峻影响后期的球团的成型率和冷强度，甚至消灭分现象。但是一些厂家觉得提前消解会增加生产本钱和延长生产时间等。因此对除尘灰不消解的状况下，冷压球团的消灭分化和强度缺乏的状况，河南建杰实业研制出了一款型粘合剂 KF02。
矿粉粘合剂 KF02 抗氧化钙吸水膨胀崩解的机理
除尘灰中氧化钙吸水膨胀 ~ 倍，是问题的关键；只有阻挡了这种膨胀才能解决崩解问题；河南建杰实业的工程师，通过对各种原料成分分析， 从根本上解决问题，研制出了环保粘合剂 KF02。
KF02 工作原理：KF02 是一种复合粘合剂，其中的主要成分是 AY 和 BY。BY 本身可以水合固化，该成分在另外一种成分的 AY 存在下，一方面转变 PH 值增溶， 一方面 AY 解离出来的 A 金属离子在溶液中水解，离子运动加剧再次促进溶解，
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同时，AY 酸根离子快速地与氧化钙反响，使得氧化物直接中和，形成能够进展进一步硬化的中间体 CaY2〔事实上是跟别的成分交织在一起〕，该中间体较之氧化钙体积快速缩小，与本身氧化钙吸水体积增大正好相反；加上 BY 的快速溶解及 A 金属离子快速脱离系统，加速平衡右移，有效地抵消了氧化钙消解膨胀的效果， 该中间体在二氧化碳的存在下，仍旧可以生成碳酸钙固化，且其晶格与水合固化的 BY，SY，CaY2，FeY3 等交织在一起形成巨大的晶格网络：
CaO+2H+Y-→CaY2+H2O CaY2+CO2+H2O→CaCO3+2HY
上述形成的酸性环境与氧化钙的碱性环境相互抵消，而溶解的 SO 与 CaO 形成一层膜，又对 CaO 的水化过程进展阻隔，使得固化收缩作用成为主要作用，而直接绕开了氧化钙消解膨胀的环节，从氧化钙直接固化成碳酸钙与其他成分的综合晶格。
适用范围
用以在含有未消解氧化钙的除尘灰中使用，可有效抵消氧化钙遇水消解膨胀， 造成制品龟裂崩解粉化的现象。该粘合剂也可用于其他含氧化钙场合〔如建材等 需要消解的材料中〕，也可在不含氧化钙物料中作为正常粘合剂使用。
应用特点
用在含未消解氧化钙 45%以下的除尘灰制球中，有效抵消氧化钙遇水消解膨胀，抗压强度到达 100kg 以上〔随除尘灰组成有肯定变化，最低有效加量下，最低干强度不低于 50kg〕
产品有可以长时间〔数月〕对抗消解膨胀，不产生强度降低及崩解现象；事实上，当参加足够量的KF02，用含未消解氧化钙很高〔高达45%〕的除尘灰制出的球，放置一年仍没有任何崩解迹象，抗压强度到达并保有 100kg 以上。
使用方法和加量
添加量 5~10%，用喂料机或直接加在除尘灰中，混匀后加水搅拌均匀即可压球。
留意事项
该产品加水量比其他粘合剂加水量略少〔以手抓成团搓揉可散为准〕，加水搅拌时间不行太长，以防提前固化；产品压成有稍低湿强度，2 小时后可以有肯定承压力量，6 小时后到达较高初强度，24 小时根本到达最终强度。
4、总结
大；再加上环境保护要求越来越严格；除尘灰、污泥、钢渣的二次回收利用具有
由于钢铁生产力量的持续增长，对铁矿石的需求不断上升，供需冲突越来越
重要意义，不仅可以降低生产本钱，提高产量，还可以解决环境污染的问题，缓
解资源短缺。经济效益和社会效益格外明显。
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资源的综合利用中具有重要意义，除尘灰造球技术为冶金资源的综合利用供给了
除尘灰和污泥将是冶金资源综合利用的争论重点。粘合剂的研发应用在冶金
一条切实可行的途径，在以后的钢铁行业生产中有着宽阔的前景。
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