·1324· 工程科学学报，第39卷，第9期 由图3可知，相同制粒条件下，球团的平均粒径排 20d,只有部分矿粉从球团上脱落，球团基本保持完 序为：Biometek-WLAG001(10.63mm)>半水石膏 整.综合考虑选择Biometek-WLAGOO1作为后续试验 (9.21mm)>阳离子型聚丙烯酰胺(5.16mm)>非离 的制粒黏结剂. 子型聚丙烯酰胺(5.03mm).由图4可知，相比于不加 2.2制粒试验单因素条件试验 黏结剂，4种黏结剂对细菌的氧化活性影响较小，影响 2.2.1黏结剂添加量的影响 排序为：半水石膏>Biometek-WLAG001>非离子型 试验条件为300g矿粉，分别加入质量分数为 聚丙烯酰胺>阳离子型聚丙烯酰胺.由表3可知，非 1%、2%、3%、4%、5%、6%的Biometek-WLAG001黏 离子型和阳离子型聚丙烯酰胺所得到的球团在酸溶液 结剂，圆盘制粒机转速1000r·min、倾角56°，喷水量 中浸泡不到30min就完全破裂了，半水石膏所得到的 120mL,制粒时间18min,固化48h,熟化加酸量75kg1 球团不到2min就完全破裂了，而使用Biometek- 矿，熟化0.5h,球团的抗压强度、湿强度随黏结剂添加 WLAGOO1黏结剂所得到的球团在酸溶液中浸泡超过 量的变化曲线如图5所示. 200 96 (a b 180 量一粒度8~10mm ●-粒度4-8mm 160 92 1 88 100 0 84 ◆ 20 2 3 4 5 2 4 5 6 黏结剂添加质量分数% 黏结剂添加质量分数/% 图5球团的抗压强度(a)和湿强度(b)随黏结剂添加量的变化 Fig.5 Variations in the compressive (a)and wet (b)strengths of the pellets as a function of binder amount 由图5(a)可知，不同粒级球团的抗压强度均随着 量为100、120mL时，粒级为4~8mm球团的抗压强度 Biometek-WLAG001黏结剂含量的增加而增加，粒度 分别为86.16、64.833N,粒级为8~10mm球团的抗压 为8~10mm球团的抗压强度要高于粒度为4~8mm 强度分别为213.338、155.42N:球团的湿强度分别为 的球团，这一结果与Amaratunga的试验结果一致， 93.01%、91.87%.喷水量为100mL时球团的抗压强 研究表明球团的抗压强度与球团的粒径有关，抗压强 度和湿强度都要高于喷水量为120mL时的结果，可能 度随着球团粒径的增加而增加.试验发现未加入黏结 的原因是研究表明球团在固化干燥过程中，由于水分 剂所得到的球团酸泡后完全破裂成泥状，而加入黏结 蒸发、毛细管收缩产生毛细压力导致球团内部形成裂 剂后球团的湿强度得到了较大的改善，由图5(b)可 缝和孔隙[]，球团的强度随着孔隙率的下降而增加 知，球团的湿强度随着Biometek--WLAGOO1黏结剂含 (强度正比于(1-e)/e,e为孔隙率)[]，喷水量相对 量的增加而增加，黏结剂Biometek-WLAG001质量分 较高时，球团内部的水分多，固化时水分蒸发产生较大 数超过5%，球团的湿强度变化不明显，因此确定后续 的毛细压力，导致球团内部形成较多的孔隙，在酸泡时 试验Biometek-WLAGOO1黏结剂的添加质量分数为 较多的孔隙有利于溶液更快的扩散至球团的内部，使 5%. 得球团的湿强度变差.后续的试验喷水量为100mL. 2.2.2喷水量的影响 2.2.3转速的影响 试验条件为300g矿粉，Biometek-WLAG001黏结 试验条件为300g矿粉，Biometek-WLAG001黏结 剂添加质量分数5%，圆盘制粒机转速1000r·min、 剂添加质量分数5%，圆盘制粒机转速分别为800、 倾角56°，喷水量120mL,制粒时间18min,固化48h, 1000、1200rmin、倾角56°，喷水量100mL,制粒时间 熟化加酸量75kg1矿，熟化0.5h.试验中发现喷水 18min,固化48h,熟化加酸量75kgt矿，熟化0.5h. 量为140mL时，形成的球团因为表面过湿相互黏结在 转速为800、1000、1200rmin时，粒级为4~8mm球 一起，在圆盘机械力的作用下严重变形，同时部分球团 团的抗压强度分别为122.381、86.16、84.623N,粒级 和矿粉黏附在刮板和圆盘壁上，导致成球困难.喷水 为8~10mm球团的抗压强度分别为203.451、155.42、工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 由图 3 可知,相同制粒条件下,球团的平均粒径排 序为: Biometek鄄鄄 WLAG001 ( 10郾 63 mm) > 半 水 石 膏 (9郾 21 mm) > 阳离子型聚丙烯酰胺(5郾 16 mm) > 非离 子型聚丙烯酰胺(5郾 03 mm). 由图 4 可知,相比于不加 黏结剂,4 种黏结剂对细菌的氧化活性影响较小,影响 排序为:半水石膏 > Biometek鄄鄄 WLAG001 > 非离子型 聚丙烯酰胺 > 阳离子型聚丙烯酰胺. 由表 3 可知,非 离子型和阳离子型聚丙烯酰胺所得到的球团在酸溶液 中浸泡不到 30 min 就完全破裂了,半水石膏所得到的 球团 不 到 2 min 就 完 全 破 裂 了, 而 使 用 Biometek鄄鄄 WLAG001 黏结剂所得到的球团在酸溶液中浸泡超过 20 d,只有部分矿粉从球团上脱落,球团基本保持完 整. 综合考虑选择 Biometek鄄鄄 WLAG001 作为后续试验 的制粒黏结剂. 2郾 2 制粒试验单因素条件试验 2郾 2郾 1 黏结剂添加量的影响 试验条件为 300 g 矿粉,分别加入质量分数为 1% 、2% 、3% 、4% 、5% 、6% 的 Biometek鄄鄄 WLAG001 黏 结剂,圆盘制粒机转速 1000 r·min - 1 、倾角 56毅,喷水量 120 mL,制粒时间 18 min,固化 48 h,熟化加酸量 75 kg·t -1 矿,熟化 0郾 5 h,球团的抗压强度、湿强度随黏结剂添加 量的变化曲线如图 5 所示. 图 5 球团的抗压强度(a)和湿强度(b)随黏结剂添加量的变化 Fig. 5 Variations in the compressive (a) and wet (b) strengths of the pellets as a function of binder amount 由图 5(a)可知,不同粒级球团的抗压强度均随着 Biometek鄄鄄WLAG001 黏结剂含量的增加而增加,粒度 为 8 ~ 10 mm 球团的抗压强度要高于粒度为 4 ~ 8 mm 的球团,这一结果与 Amaratunga [17] 的试验结果一致, 研究表明球团的抗压强度与球团的粒径有关,抗压强 度随着球团粒径的增加而增加. 试验发现未加入黏结 剂所得到的球团酸泡后完全破裂成泥状,而加入黏结 剂后球团的湿强度得到了较大的改善,由图 5( b) 可 知,球团的湿强度随着 Biometek鄄鄄 WLAG001 黏结剂含 量的增加而增加,黏结剂 Biometek鄄鄄 WLAG001 质量分 数超过 5% ,球团的湿强度变化不明显,因此确定后续 试验 Biometek鄄鄄 WLAG001 黏结剂的添加质量分数为 5% . 2郾 2郾 2 喷水量的影响 试验条件为 300 g 矿粉,Biometek鄄鄄 WLAG001 黏结 剂添加质量分数 5% ,圆盘制粒机转速 1000 r·min - 1 、 倾角 56毅,喷水量 120 mL,制粒时间 18 min,固化 48 h, 熟化加酸量 75 kg·t - 1矿,熟化 0郾 5 h. 试验中发现喷水 量为 140 mL 时,形成的球团因为表面过湿相互黏结在 一起,在圆盘机械力的作用下严重变形,同时部分球团 和矿粉黏附在刮板和圆盘壁上,导致成球困难. 喷水 量为 100、120 mL 时,粒级为 4 ~ 8 mm 球团的抗压强度 分别为 86郾 16、64郾 833 N,粒级为 8 ~ 10 mm 球团的抗压 强度分别为 213郾 338、155郾 42 N;球团的湿强度分别为 93郾 01% 、91郾 87% . 喷水量为 100 mL 时球团的抗压强 度和湿强度都要高于喷水量为 120 mL 时的结果,可能 的原因是研究表明球团在固化干燥过程中,由于水分 蒸发、毛细管收缩产生毛细压力导致球团内部形成裂 缝和孔隙[18] ,球团的强度随着孔隙率的下降而增加 (强度正比于(1 - 着) / 着,着 为孔隙率) [19] ,喷水量相对 较高时,球团内部的水分多,固化时水分蒸发产生较大 的毛细压力,导致球团内部形成较多的孔隙,在酸泡时 较多的孔隙有利于溶液更快的扩散至球团的内部,使 得球团的湿强度变差. 后续的试验喷水量为 100 mL. 2郾 2郾 3 转速的影响 试验条件为 300 g 矿粉,Biometek鄄鄄 WLAG001 黏结 剂添加质量分数 5% ,圆盘制粒机转速分别为 800、 1000、1200 r·min - 1 、倾角 56毅,喷水量 100 mL,制粒时间 18 min,固化 48 h,熟化加酸量 75 kg·t - 1矿,熟化 0郾 5 h. 转速为 800、1000、1200 r·min - 1时,粒级为 4 ~ 8 mm 球 团的抗压强度分别为 122郾 381、86郾 16、84郾 623 N,粒级 为 8 ~ 10 mm 球团的抗压强度分别为 203郾 451、155郾 42、 ·1324·