專利名稱：一種有機復合膨潤土的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種有機復合膨潤土的制備方法。
技術背景酸性球團礦配加高堿度燒結礦是我國高爐煉鐵的理想爐料結構，約占入爐鐵料的90%以上。全國球團礦年產量為7000萬噸左右，平均 膨潤土添加量在3%左右(30公斤/卩屯)，比發達國家平均水平高22-24 公斤/噸(國外先進水平為6-8公斤/噸)，球團成本升高5.6億元。此外， 導致球團礦鐵品位下降2-3%。按入爐球團礦比例為20%，全國煉鐵爐 料鐵品位下降O. 5%，高爐煉鐵成本增加5億元以上。因此，開發新型高 效復合膨潤土，降低膨潤土的添加量具有十分重要的現實意義。常規膨潤土與鐵礦顆粒表面為物理作用力，主要靠靜電力和氫鍵 作用力，作用力比較弱，因此，膨潤土配比高，生球強度差、爆裂溫 度低。天然膨潤土通常可通過人工鈉化進行處理，改善膨潤土性能， 降低膨潤土配比，但生球爆裂溫度下降。為了兼顧生球強度和爆裂溫 度，膨潤土配比很高。國內外對膨潤土粘結劑進行了大量研究，試圖開發有機高分子替 代膨潤土，如國外開發的佩利多，能顯著提高生球強度，但需以溶液 形式加入，添加困難，生球的熱穩定性下降，成本遠高于膨潤土，在 生產中無法得到推廣應用。 發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種生產效率高、生產成本低 的有機復合膨潤土的制備方法。為了解決上述技術'問題，本發明提供一種有機復合膨潤土的制備 方法，向天然膨潤土中添加質量百分比為3-8%、質量濃度為20-30% 的碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液進行鈉化，混勻后熟化堆存12-24小時， 溫度為10-40°C，烘干到膨潤土含水12-15%，再加入質量百分比為 0. 5-10%。的有機小分子草酸銨粉或質量百分比為0. 1-10%。的小分子量 的聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理8-16小時；再經過高壓輥磨纖維化 處理，輥壓到有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%;最后細磨到-200 目占98%以上即為產品。采用上述技術方案的有機復合膨潤土的制備方法，天然膨潤土含 鈉堿性溶液進行鈉化處理，然后堆存進行熟化處理，確保足夠的鈉化 效果，然后加入有機小分子粉體進行有機化處理，小機小分子部分置 換鈉離子插入膨潤土晶層間，使膨潤土有機化，得到有機復合膨潤土。有機復合膨潤土經過烘干，再經過高壓輥磨機纖維化處理，產生選擇 性解離和粗碎，保持膨潤土的層狀結構特性，最后經過細磨，得到有 機復合膨潤土產品。常規膨潤土與鐵礦顆粒表面為物理作用力，主要靠靜電力和氫鍵 作用力，作用力比較弱，因此，膨潤土配比高，生球強度差、爆裂溫 度低。天然膨潤土通常可通過人工鈉化進行處理，改善膨潤土性能， 降低膨潤土配比，但生球爆裂溫度下降。為了兼顧生球強度和爆裂溫 度，膨潤土配比很高。膨潤土為層狀鋁硅酸鹽，在水中呈高度分散的膠體狀，具有陽離 子吸附能力及很強的吸水和持水能力。本發明采用插層原理，在膨潤 土鈉化和熟化后加入有機物。有機物為極性分子，含有活性基團。使 有機物分子一端插入膨潤土的晶層之間，晶層間距增大，使膨潤土顆粒高度分散，從而在球團內均勻分布；此外，有機分子的活性基團端 則暴露于膨潤土晶層外。復合膨潤土與鐵礦顆粒表面產生化學用力和 物理作用力，增強了與極性水分子的作用，與鐵礦顆粒表面產生化學 吸咐，作用力顯著增強，從而鐵礦顆粒表面親水性得到明顯改善，生 球中毛細引力能顯著增大。本發明生產的有機復合膨潤土與鐵礦顆粒表面因產生化學作用力， 鐵礦顆粒表面的親水性得到增強，提高了生球強度和爆裂溫度，膨潤土 添加量降低50%以上，生球落下強度提高2-3次，生球爆裂溫度提高 60QC -200QC左右，可節省球團礦生產成本3-5元/t，提高球團礦鐵品 位1-2個百分點，為強化高爐煉鐵提供優質爐料。綜上所述，本發明是一種生產效率高、生產成本低的有機復合膨 潤土的制備方法。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。實施例1:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為8%、質量濃度為25°/。的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存24小時，溫度為25'C，烘干 到膨潤土含水質量百分比為15%，再加入質量百分比為0. 5%。的有機小 分子草酸銨粉，進行有機化處理12小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過球磨機或雷蒙磨細磨到-200目占98%以上即為產品。向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1%的有機復合膨潤土造球，與添加3°/。的常 規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m提高 到4. 0次/0. 5m，生球爆裂溫度由360flC提高到530°C。球團礦鐵品位提 高1. 1個百分點。實施例2:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為6%、質量為 濃度24%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存18小時，溫度為15i:，烘干到膨潤土含水質量百分比為14%，再加入質量百分比0. 5%。的有機小分
子草酸銨粉，進行有機化處理8小時；再經過高壓輥磨纖維化處理，
輥壓壓力200噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過球磨機細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加0.8%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到5. 2次/0. 5m，生球爆裂溫度由360QC提高到560。C。球團礦鐵品 位提高1.3個百分點。
實施例3:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為3%、質量為 濃度28%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存14小時，溫度為1(TC，烘干 到膨潤土含水質量百分比為13%，再加入質量百分比為10%。的有機小 分子草酸銨粉，進行有機化處理10小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過雷蒙磨細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1.5%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到4. 8次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到510flC。球團礦鐵品 位提高l個百分點。
實施例4:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為8%、質量為 濃度22%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存16小時，溫度為35。C，烘干 到膨潤土含水質量百分比為12%，再加入質量百分比為0. 1%。的小分子 聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理12小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力300噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過球磨機細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1.4%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到4. 9次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到490°C。球團礦鐵品 位提高1個百分點。
實施例5:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為8%、質量為 濃度24%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存22小時，溫度為20'C，烘干 到膨潤土含水質量百分比為15%，再加入質量百分比0. 1%。的小分子聚 丙烯酰胺粉，進行有機化處理13小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過雷蒙磨細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1.4%的有機復合膨潤土造球，與添加3%的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到5. 1次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到480°C。球團礦鐵品 位提高l個百分點。
實施例6:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為4%、質量為 濃度27%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存23小時，溫度為25'C，烘干 到膨潤土含水質量百分比為13%，再加入質量百分比為0. 5%。的小分子 聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理12小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70°/0; 最后經過雷蒙磨細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1.4%的有機復合膨潤土造球，與添加3°/。 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0. 5ni 提高到5. 5次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到460°C。球團礦鐵品 位提高1個百分點。
實施例7:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為8%、質量為 濃度20%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存15小時，溫度為3(TC，烘干 到膨潤土含水質量百分比為14%，再加入質量百分比0. 1%。的小分子聚 丙烯酰胺粉，進行有機化處理14小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過球磨機細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1%的有機復合膨潤土造球，與添加3%的常 規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m提高 到6. 1次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到430nC。球團礦鐵品位提 高1. 1個百分點。
實施例8:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為8%、質量為 濃度29%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存24小時，溫度為35'C，烘干 到膨潤土含水質量百分比為12%，再加入質量百分比為5°;的小分子聚 丙烯酰胺粉，進行有機化處理9小時；再經過高壓輥磨纖維化處理， 輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過球磨機細磨到-200目占98°/。以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加0.8%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0. 5m 提高到4. 7次/0. 5m，生球爆裂溫度由360。C提高到450°C。球團礦鐵品 位提高1.2個百分點。
實施例9:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為3%、質量為 濃度25%的碳酸鈉溶液，混勻后熟化堆存12小時，溫度為4(TC，烘干 到膨潤土含水質量百分比為15%，再加入質量百分比8%。的小分子聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理ll小時；再經過高壓輥磨纖維化處理，輥
壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目60-70%; 最后經過球磨機細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1.2%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到6. 4次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到440QC。
實施例10:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為4%、質量為 濃度25%的氫氧化鈉溶液，混勻后熟化堆存20小時，溫度為25X:，烘 干到膨潤土含水質量百分比為13%,再加入質量百分比為0. 5%。的小分 子聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理12小時；再經過高壓輥磨纖維化處 理，輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目 60-70%;最后經過雷蒙磨細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加1.2%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到6. 1次/0. 5m,生球爆裂溫度由360QC提高到450°C。球團礦鐵品 位提高1.3個百分點。
實施例11:鈉化時向天然膨潤土中添加質量百分比為8%、質量為 濃度30%的氫氧化鈉溶液，混勻后熟化堆存17小時，溫度為35。C，烘 干到膨潤土含水質量百分比為12.5%，再加入質量百分比10%。的小分 子聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理16小時；再經過高壓輥磨纖維化處 理，輥壓壓力250噸，輥壓1-2次，有機復合膨潤土粒度為-200目 60-70%;最后經過球磨機細磨到-200目占98%以上即為產品。
向粒度為-200目占70-80%的磁鐵精礦或赤鐵精礦+磁鐵精礦(任 意比例)或赤鐵精礦中添加0.6%的有機復合膨潤土造球，與添加3% 的常規膨潤土 (沒有改性處理)相比，生球落下強度由3.8次/0.5m 提高到4. 7次/0. 5m，生球爆裂溫度由360°C提高到490°C。球團礦鐵品 位提高1.8個百分點。
權利要求
1、一種有機復合膨潤土的制備方法，其特征是向天然膨潤土中添加質量百分比為3-8％、質量濃度為20-30％的碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液進行鈉化，混勻后熟化堆存12-24小時，溫度為10-40℃，烘干到膨潤土含水12-15％，再加入質量百分比為0.5-10‰的有機小分子草酸銨粉或質量百分比為0.1-10‰的小分子量的聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理8-16小時；再經過高壓輥磨纖維化處理，輥壓到有機復合膨潤土粒度為-200目60-70％；最后細磨到-200目占98％以上即為產品。
全文摘要
本發明公開了一種有機復合膨潤土的制備方法，向天然膨潤土中添加質量百分比為3-8％、質量濃度為20-30％的碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液進行鈉化，混勻后熟化堆存12-24小時，溫度為10-40℃，烘干到膨潤土含水12-15％，再加入質量百分比為0.5-10‰的有機小分子草酸銨粉或質量百分比為0.1-10‰的小分子量的聚丙烯酰胺粉，進行有機化處理8-16小時；再經過高壓輥磨纖維化處理，輥壓到有機復合膨潤土粒度為-200目60-70％；最后細磨到-200目占98％以上即為產品。本發明生產的有機復合膨潤土與鐵礦顆粒表面因產生化學作用力，鐵礦顆粒表面的親水性得到增強，提高了生球強度和爆裂溫度，膨潤土添加量降低50％以上，生球落下強度提高2-3次，生球爆裂溫度提高60℃-200℃左右，為強化高爐煉鐵提供優質爐料。
文檔編號C22B1/14GK101235436SQ20081003067
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月25日 優先權日2008年2月25日
發明者朱德慶, 李啟厚, 李慧敏, 李紫云, 建 潘, 邱冠周, 棟 陳 申請人:中南大學