工程科学学报 DOI: drop number and shock temperature of the green pellets,and the bentonite has a greater effect on the dry crushing strength.The organic binder strengthens the drop number of the pellets by enhancing the hydrophilicity,capillary force and viscosity,and forms a small amount of pores on the surface layer during drying,which is beneficial to the discharge of water in the pellets,and improves the shock temperature of the pellets.After drying,the organic binder strengthens the strength of the pellets in the form of solid connection bridge,but the site and size of the pores may reduce dry crushing strength.Therefore,bentonite plays a decisive role in the strength of dry pellets, and the influence of organic binder on the strength of dry pellets is multifaceted. KEY WORDS Pellet;Compound Binder;The Quality of Green Pellet;Mechanism of Action;Structure-activity Relationship “碳中和，零排放”概念的提出，对高炉炉料结构优化提出了更多要乘入球团矿作为 优质的高炉炉料，其工序能耗、NO,、SO2及二噁英排放量都远低于烧结矿心同时具有粒度 均匀、冷态强度高、铁品位高、治金性能好等优点。膨润士作为主要的球团粘结剂，能 大幅改善原料成球性、提高球团质量阿。但膨润土中的SO2、A2O等脉石成分，几乎全部 残留在球团内，进而降低球团矿品位，增加燃料比和渣量-1。目脉我国膨润土用量大多 在15kgt以上，而国外膨润士消耗量为5~10kgt。据统计，每减少1.0%的膨润土用量， 将提高球团品位0.6%，降低燃料比1.2%9川。因此， 降低膨润士用量是提高球团铁品位、 实现节能减排的有效途径之一。 以有机粘结剂替代部分膨润土是降低膨润土用量的有效方法之一。国内外学者关于复 合粘结剂的开发应用开展了大量研究：中南大学邱冠周2首次提出有机粘结剂X-P-K理 想模型，为开发有机粘结剂提供了理论依据， 姜涛杨永斌14等以有机粘结剂替代膨润 土制备球团，但生产实践表明，采用有机黏结剂完全替代膨润土，不仅会大幅增加球团生 产成本，还会导致成品球团强度下降，无法满足高炉生产要求。因此，兼具膨润土和有机 粘结剂优点的膨润土基复合球团粘结剂的开发，成为球团工艺及低碳炼铁技术发展的重要 方向518。 本文研究了新型复合粘结剂对生球质量的影响规律，基于“构效关系”思想，确定了 膨润土及有机粘结剂用量与生球各性能指标的相关程度和数学模型：通过对生球碰撞破碎 的力学特征分析，结合“构效关系”模型，研究了复合粘结剂强化生球质量的作用机理， 为复合粘结剂降低膨润 优化生球性能的工业化应用提供理论指导和技术支撑。 1原料及研究方法 1.1原料性能 本实验基于某企业球团生产原料结构55%A精+25%B精+20%Z精，所涉及的3种铁精 矿的化学成分、粒度组成、比表面积、成球性等指标如表1所示。3种铁精矿皆为铁品位 大于65%的磁铁精矿，其中A精和Z精的SiO2含量较高，烧损较低，B精的SiO2含量相对 较低，但CaO、Mg0和S含量相对较高，烧损偏高。3种铁精矿的-74um粒级含量均大于 90%,比表面积在1400~1600cm2g之间，其中B精最细，-74m和-45m比例分别为 99.50%和94.80%，综合而言，原料粒度较优但比表面积不高：3种铁精矿的静态成球指数 都在中等以上，其中用量最大的A精为中等成球性，对混合料成球性造成不利影响。 实验采用的膨润土的物化性能如表2所示，膨润土吸蓝量偏低，2h吸水率和膨胀指数 较好。有机粘结剂P高温培烧后的灰分成分如表3所示，有机粘结剂P经高温焙烧后残留 灰分的主要成分为Na、S、Ca、K等，其中Na0含量为88.4%，K0含量仅为0.024%，考 虑到粘结剂的灰分含量为2.1%，而有机粘结剂P的添加量仅为膨润土的1/50~130，有利于工程科学学报 DOI: drop number and shock temperature of the green pellets, and the bentonite has a greater effect on the dry crushing strength. The organic binder strengthens the drop number of the pellets by enhancing the hydrophilicity, capillary force and viscosity, and forms a small amount of pores on the surface layer during drying, which is beneficial to the discharge of water in the pellets, and improves the shock temperature of the pellets. After drying, the organic binder strengthens the strength of the pellets in the form of solid connection bridge, but the site and size of the pores may reduce dry crushing strength. Therefore, bentonite plays a decisive role in the strength of dry pellets, and the influence of organic binder on the strength of dry pellets is multifaceted. KEY WORDS Pellet; Compound Binder; The Quality of Green Pellet; Mechanism of Action; Structure-activity Relationship “碳中和，零排放”概念的提出，对高炉炉料结构优化提出了更多要求[1]。球团矿作为 优质的高炉炉料，其工序能耗、NOx、SO2及二噁英排放量都远低于烧结矿，同时具有粒度 均匀、冷态强度高、铁品位高、冶金性能好等优点[2-5]。膨润土作为主要的球团粘结剂，能 大幅改善原料成球性、提高球团质量[6]。但膨润土中的 SiO2、Al2O3等脉石成分，几乎全部 残留在球团内，进而降低球团矿品位，增加燃料比和渣量[7-8]。目前，我国膨润土用量大多 在 15 kg·t-1以上，而国外膨润土消耗量为 5~10 kg·t-1。据统计，每减少 1.0%的膨润土用量， 将提高球团品位 0.6%，降低燃料比 1.2%[9-11]。因此，降低膨润土用量是提高球团铁品位、 实现节能减排的有效途径之一。 以有机粘结剂替代部分膨润土是降低膨润土用量的有效方法之一。国内外学者关于复 合粘结剂的开发应用开展了大量研究：中南大学邱冠周[12-13]首次提出有机粘结剂 X-P-K 理 想模型，为开发有机粘结剂提供了理论依据，姜涛、杨永斌[13-14]等以有机粘结剂替代膨润 土制备球团，但生产实践表明，采用有机粘结剂完全替代膨润土，不仅会大幅增加球团生 产成本，还会导致成品球团强度下降，无法满足高炉生产要求。因此，兼具膨润土和有机 粘结剂优点的膨润土基复合球团粘结剂的开发，成为球团工艺及低碳炼铁技术发展的重要 方向[15-18]。 本文研究了新型复合粘结剂对生球质量的影响规律，基于“构效关系”思想，确定了 膨润土及有机粘结剂用量与生球各性能指标的相关程度和数学模型；通过对生球碰撞破碎 的力学特征分析，结合“构效关系”模型，研究了复合粘结剂强化生球质量的作用机理， 为复合粘结剂降低膨润土消耗、优化生球性能的工业化应用提供理论指导和技术支撑。 1 原料及研究方法 1.1 原料性能 本实验基于某企业球团生产原料结构 55%A 精+25%B 精+20%Z 精，所涉及的 3 种铁精 矿的化学成分、粒度组成、比表面积、成球性等指标如表 1 所示。3 种铁精矿皆为铁品位 大于 65%的磁铁精矿，其中 A 精和 Z 精的 SiO2含量较高，烧损较低，B 精的 SiO2含量相对 较低，但 CaO、MgO 和 S 含量相对较高，烧损偏高。3 种铁精矿的-74 μm 粒级含量均大于 90%，比表面积在 1400~1600 cm2 ·g -1之间，其中 B 精最细，-74 μm 和-45 μm 比例分别为 99.50%和 94.80%，综合而言，原料粒度较优但比表面积不高；3 种铁精矿的静态成球指数 都在中等以上，其中用量最大的 A 精为中等成球性，对混合料成球性造成不利影响。 实验采用的膨润土的物化性能如表 2 所示，膨润土吸蓝量偏低，2h 吸水率和膨胀指数 较好。有机粘结剂 P 高温焙烧后的灰分成分如表 3 所示，有机粘结剂 P 经高温焙烧后残留 灰分的主要成分为 Na、S、Ca、K 等，其中 Na2O 含量为 88.4%，K2O 含量仅为 0.024%，考 虑到粘结剂的灰分含量为 2.1%，而有机粘结剂 P 的添加量仅为膨润土的 1/50~1/30，有利于 录用稿件，非最终出版稿