由于尾矿粒度很细，所以原尾矿进行压球之后再直接还原焙烧更合理。为考察高铁尾矿用含碳球团直接还原焙烧回收铁的可能性，本文重点研究了不同粘结剂对该高铁尾矿含碳球团生球强度及高温强度的影响。
1 、试验原料及性质
试验所用原料为高铁尾矿，全铁品位为 32.87%。试验主要添加剂为内配煤和粘结剂。内配煤水分11.77%，灰分19.90%，挥发分28.18%，固定碳 51.92%，破碎至 1 mm。
2 、试验方法
将原矿、内配煤及粘结剂按一定质量混匀，再添加一定质量分数的水搅拌混匀后，经对辊压球机压制得到含碳球团。进行以下实验：a. 高温强度测定。B.生球强度测定:包括湿球和晾干后球团的落下次数和抗压强度。
在确定球团粘结剂后，对球团进行直接还原焙烧-磨矿弱磁选试验，得到终直接还原铁产品。
3 、试验结果
取一定量的原矿配入 20% 的内配煤、适量的水以及不同种类的粘结剂进行压球试验，结果见表 1。
表 1 单一粘结剂时球团配比及生球强度
|
代号 |
水量% |
粘结剂 |
粘结剂用量% |
湿球落下次数(次·50cm-1) |
湿球抗压强度/N |
干球落下次数(次·50cm-1) |
干球抗压强度/N |
|
P1 |
14.4 |
CMC |
0.4 |
4.2 |
40.56 |
4.2 |
191.8 |
|
P2 |
2.7 |
糖浆 |
15 |
3.0 |
23.44 |
〉20 |
730.00 |
|
P3 |
15.6 |
淀粉 |
10 |
3.2 |
47.00 |
6.7 |
142.8 |
|
P4 |
13 |
膨润土 |
10 |
7.6 |
43.78 |
5.5 |
186.00 |
|
P5 |
11.7 |
水玻璃 |
10 |
1.8 |
18.8 |
1.7 |
45.52 |
|
P6 |
15.6 |
耐火水泥 |
10 |
1.0 |
30.00 |
1.0 |
20.5 |
|
P7 |
15.6 |
标准水泥 |
10 |
1.5 |
47.90 |
4.5 |
146.00 |
由表 1 可知CMC 对提高球团生球落下和抗压强度作用为显著，且用量仅为原矿的0.4%;其次为膨润土和可溶性淀粉，在其用量为原矿 10% 时，生球强度基本达到要求；其他粘结剂效果未达到要求。
分别尝试使用不同配比的 CMC 和糖浆、标准水泥、膨润土以及糖浆和膨润土作为复合粘结剂进行压球试验，试验结果见表 2。
表 2 使用复合粘结剂时球团性能
|
代号 |
水量% |
粘结剂及粘结剂用量% |
湿球落下次数(次·50cm-1) |
湿球抗压强度/N |
干球落下次数(次·50cm-1) |
干球抗压强度/N |
|
P8 |
12 |
0.4%CMC+8%糖浆 |
7.6 |
31.8 |
〉20 |
511.8 |
|
P9 |
15.4 |
0.4%CMC+8%标准水泥 |
3.7 |
63.67 |
3.0 |
164.9 |
|
P10 |
15.0 |
0.4%CMC+5%膨润土 |
9.4 |
41.88 |
13.0 |
181.00 |
|
P11 |
15.4 |
0.4%CMC+8%膨润土 |
10.6 |
45.68 |
14.3 |
222.2 |
|
P12 |
12.5 |
5%糖浆5%膨润土 |
4.6 |
22.56 |
〉20 |
248.57 |
根据上述研究结果，选取强度符合要求的球团P1、P2、P4、P8、P10、P11 及 P12 测定其高温强度，其结果如图 1 所示。不同配比粘结剂在高温焙烧过程中强度变化趋势基本一致，在焙烧初期球团抗压强度降低， 后期球团强度又逐渐提高。
综合之前的结果可以得出，从能耗及焙烧矿品位方面考虑，应在保证球团质量的同时尽量降低添加剂用量，故采用0.4% CMC加 8%膨润土为该矿的粘结剂。
确定球团 P11 为配方后，对其进行直接还原焙烧-磁选试验。无粘结剂球团作为对照试验，考察粘结剂对球团直接还原焙烧磁选的影响。从图3 可以看出，两种球团随焙烧时间的变化趋势基本一致，随着焙烧时间的延长，直接还原铁产品品位变化不大;回收率呈先升高后缓慢降低的趋势。
4 、结 论
（1） 当使用单一粘结剂时，CMC、膨润土对生球强度提高作用效果较佳;糖浆对球团干球强度的提高作用效果显著。
（2）使用复合粘结剂时，该矿复合粘结剂配比为:0. 4%CMC +8%膨润土。
（3） 不同粘结剂的球团干球抗压强度相差较大，但在高温焙烧时强度变化趋势基本一致，在焙烧初期 0～2 min 时球团抗压强度快速降低， 4 ～8 min 时球团强度逐渐提高。
（4） 含碳球团焙烧初期 0 ～2 min 时强度的降低是由球团内部孔隙率的增大引起的;5 ～8 min 时由于球团内部铁相的生成，铁颗粒相互粘结使得球团抗压强度提高。
（5） 使用粘结剂配比造球后，进行了直接还原焙烧磁选试验，在焙烧温度为 1200℃，焙烧时间为100 min 条件下可得到全铁品位 95.64%，回收率88. 42%的直接还原铁。
