.866 北京科技大学学报 第35卷 低，且37.5~75m粒级的煤粉降低球团强度的程度 大值为192N:若水分继续增加，过多的水分会形成 要比75~150m的大：而对于粒度为150300m 水膜，将阻碍颗粒之间的直接接触，从而降低颗粒 的粗粒级煤粉，当煤粉添加量使球团中碳氧原子比 间的分子黏结力，球团抗压强度呈下降的趋势：在 由1.1增加到1.3时，球团的强度有略微的提高，而 球团加水质量分数为14%20%的变化范围内，球 当碳氧原子比超过1.3时，球团强度有下降的趋势. 团的落下强度随着水分加入量的增加而升高.综合 在通常情况下，球团的强度随煤粉添加量的增加而 考虑，该工艺条件下红土镍矿造球最佳加水质量分 降低，而造成上述结果的原因可能是150300m 数为18%. 粒级的煤粉粒度大于红土镍矿粉的粒度，在混合料 200 42 中能起到骨架作用，随着配煤量的提高，煤粉骨架 190 ·抗压强度 ■一落下强度 0 作用对球团强度有利影响的程度大于其特性对球团 180 的不利影响，导致球团的强度逐渐提高，而当配煤 38 170 量超过一定值后，煤粉骨架作用的影响程度减弱， 36 160 导致球团强度下降 150 34 260 ·-37.5~75m粒级煤粉 32 ·-75~150m粒级煤粉 56 140 240 ▲150300μm粒级煤粉 130 30 公 14 161718 1920 名 15 220 茶 水分添加量/% 40 图7加水质量分数对球团强度的影响 200 32 Fig.7 Effect of water addition amount on the strength of pellets 180 3.4黏结剂对球团强度的影响 160 红土镍矿加入质量分数10%的CaO,按碳氧 1.1 1.2 1.3 1.4 球团碳氧原子比，c/no 原子比nc/mo=1.3配入粒径为75~150m的阳 图6不同煤粉粒度下碳氧原子比(nc/no)对球团强度的影 泉无烟煤，在加入不同质量膨润土的条件下，配 响 一定质量的水，制成含碳球团，不同膨润土加入 Fig.6 Effect of the atoms ratio of C to O (nc/no)on the 量对球团强度的影响如图8所示.黏结剂在压球 strength of pellets with different coal sizes 过程中能均匀地包裹或黏附在矿物颗粒表面，减少 物料颗粒间以及物料与模壁之间的摩擦，增大物料 3.3水分对球团强度的影响 的塑性，使物料更易成球，减少由于密度分布不 红土镍矿加入质量分数10%的CaO,按碳氧原 均匀和弹性后效造成的团块开裂.同时，在压球 子比nc/mo=1.3配入粒径为75~150um的阳泉无 过程中，黏结剂分子能够渗透到颗粒表面裂缝以及 烟煤，在不加黏结剂的条件下配入不同质量的水制 颗粒之间的缝隙中，增大了颗粒间的接触面积，使 成含碳球团，水分加入量对球团强度的影响如图7 分子力得到更好的传递，从而使球团的强度得到提 所示.混合料中加入水分能起到润滑作用，减少颗 高.膨润土的主要矿物组分为蒙脱石，其化学式为 粒之间的摩擦力，使物料堆积密实，且能增加混合 (A2,Mg3)Si4O1o(OH)2·nH2O,该物质具有层状结 料的塑性，使其容易成球.适宜的水分还可以减小 构，其比表面积大，晶层间能够吸收大量的水分， 压团物料与模壁的摩擦，若混合料水分过高，过多 吸水后会使晶层间距离明显增大.膨润土的层与层 的水分将会被挤压出来，将导致脱模困难，影响成 之间可以相对滑动，吸水膨胀的膨润土细微颗粒能 球率：同时，水分过多也将增大后续干燥过程的压 浸润和填充在矿石颗粒之间，而每一层是由带负电 力，且干燥后会使团块中存在较多的空隙，使团块 荷的硅氧化合物（四面体）组成，当加入混合料压球 的强度降低.因此，选择合适的水分对压球过程尤 时，膨润土和液相的界面上有较高的电动电位，表 为重要.从图7可以看出，随着混合料水分的提高， 面能大，能增加矿粒界面的黏结力，从而可以提高 颗粒间的液体充满率增大，使物料颗粒之间的分子 球团强度.由图8可以看出：随着膨润土添加量的 黏结力逐渐增加，球团的抗压强度逐渐提高，当水 增加，使压球物料矿粒之间的黏结变得更加紧密， 分添加量为18%（质量分数）时，其抗压强度达到最 球团的抗压强度和落下强度有明显的提高：当球团· 866 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 低，且 37.5∼75 µm 粒级的煤粉降低球团强度的程度 要比 75∼150 µm 的大；而对于粒度为 150∼300 µm 的粗粒级煤粉，当煤粉添加量使球团中碳氧原子比 由 1.1 增加到 1.3 时，球团的强度有略微的提高，而 当碳氧原子比超过 1.3 时，球团强度有下降的趋势. 在通常情况下，球团的强度随煤粉添加量的增加而 降低，而造成上述结果的原因可能是 150∼300 µm 粒级的煤粉粒度大于红土镍矿粉的粒度，在混合料 中能起到骨架作用，随着配煤量的提高，煤粉骨架 作用对球团强度有利影响的程度大于其特性对球团 的不利影响，导致球团的强度逐渐提高，而当配煤 量超过一定值后，煤粉骨架作用的影响程度减弱， 导致球团强度下降. 图 6 不同煤粉粒度下碳氧原子比 (nC/nO) 对球团强度的影 响 Fig.6 Effect of the atoms ratio of C to O (nC/nO) on the strength of pellets with different coal sizes 3.3 水分对球团强度的影响 红土镍矿加入质量分数 10%的 CaO，按碳氧原 子比 nC/nO=1.3 配入粒径为 75∼150 µm 的阳泉无 烟煤，在不加黏结剂的条件下配入不同质量的水制 成含碳球团，水分加入量对球团强度的影响如图 7 所示. 混合料中加入水分能起到润滑作用，减少颗 粒之间的摩擦力，使物料堆积密实，且能增加混合 料的塑性，使其容易成球. 适宜的水分还可以减小 压团物料与模壁的摩擦，若混合料水分过高，过多 的水分将会被挤压出来，将导致脱模困难，影响成 球率；同时，水分过多也将增大后续干燥过程的压 力，且干燥后会使团块中存在较多的空隙，使团块 的强度降低. 因此，选择合适的水分对压球过程尤 为重要. 从图 7 可以看出，随着混合料水分的提高， 颗粒间的液体充满率增大，使物料颗粒之间的分子 黏结力逐渐增加，球团的抗压强度逐渐提高，当水 分添加量为 18% (质量分数) 时，其抗压强度达到最 大值为 192 N；若水分继续增加，过多的水分会形成 水膜，将阻碍颗粒之间的直接接触，从而降低颗粒 间的分子黏结力，球团抗压强度呈下降的趋势；在 球团加水质量分数为 14%∼20%的变化范围内，球 团的落下强度随着水分加入量的增加而升高. 综合 考虑，该工艺条件下红土镍矿造球最佳加水质量分 数为 18%. 图 7 加水质量分数对球团强度的影响 Fig.7 Effect of water addition amount on the strength of pellets 3.4 黏结剂对球团强度的影响 红土镍矿加入质量分数 10%的 CaO，按碳氧 原子比 nC/nO=1.3 配入粒径为 75∼150 µm 的阳 泉无烟煤，在加入不同质量膨润土的条件下，配 一定质量的水，制成含碳球团，不同膨润土加入 量对球团强度的影响如图 8 所示. 黏结剂在压球 过程中能均匀地包裹或黏附在矿物颗粒表面，减少 物料颗粒间以及物料与模壁之间的摩擦，增大物料 的塑性，使物料更易成球，减少由于密度分布不 均匀和弹性后效造成的团块开裂. 同时，在压球 过程中，黏结剂分子能够渗透到颗粒表面裂缝以及 颗粒之间的缝隙中，增大了颗粒间的接触面积，使 分子力得到更好的传递，从而使球团的强度得到提 高. 膨润土的主要矿物组分为蒙脱石，其化学式为 (Al2,Mg3)Si4O10(OH)2 · nH2O，该物质具有层状结 构，其比表面积大，晶层间能够吸收大量的水分， 吸水后会使晶层间距离明显增大. 膨润土的层与层 之间可以相对滑动，吸水膨胀的膨润土细微颗粒能 浸润和填充在矿石颗粒之间，而每一层是由带负电 荷的硅氧化合物 (四面体) 组成，当加入混合料压球 时，膨润土和液相的界面上有较高的电动电位，表 面能大，能增加矿粒界面的黏结力，从而可以提高 球团强度. 由图 8 可以看出：随着膨润土添加量的 增加，使压球物料矿粒之间的黏结变得更加紧密， 球团的抗压强度和落下强度有明显的提高；当球团