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球团膨润土生产与使用


球团土生产与使用

一、 球团土生产:球团土主要使用在铁粉冶炼上,作为粘结剂使用,其目的是将散状铁 粉制成可以冶炼的球形状物料,这样在铁粉制球及冶炼时,对于作为粘结剂的球团土,就需 要控制部分指标,以满足工艺要求。膨润土生产厂家在生产时,根据客户的指标要求,对原 矿物料进行混配,并加入能够提高产品某些性能的添加剂(主要是工业碳酸钠),生产出符 合要求的产品。客

户根据自己的工艺,一般都需要控制下述指标: (1)蒙脱石含量即吸兰量; (2)胶质价;(3)膨胀容;(4)水分;(5)粒度;(6)吸水率。

二、 测试项目说明: (1) 蒙脱石含量膨润土的主要成份是蒙脱石,也就是说蒙脱石的多少代表着膨润土原 矿的有效成分的高低。现在的测试手段还不能直接检测蒙脱石,只能用其它方法间接求得蒙 脱石的多少。由于蒙脱石能够吸附亚甲基兰而其它粘土矿物不能吸附亚甲基兰,所以可以用 膨润土吸附亚甲基兰的量的多少来间接求得蒙脱石的含量。 这样就需要测试膨润土的吸兰量。 通过研究,吸兰量与蒙脱石之间有一定的关系,最初二者之间的系数是 0.442,随着科学技术 的发展,现在确定二者之间的关系系数是 2.084。具体使用哪个系数,在下面客户使用时再进 一步说明。 (2) 胶质价与膨胀容膨润土吸水后有一定的粘度,同时膨润土在接触一定的电解质溶 液时也产生一定的粘度,所以客户在处理铁粉时要求膨润土产品要有一定的粘度。 (3) 水分保持膨润土产品的粘度。 (4) 粒度膨润土产品的粒度影响着铁粉制成球后球的强度与表面光洁度。 (5) 吸水率保障球的强度。

三、 客户使用过程中的一些说明: 客户对产品性能指标的要求客户在铁粉制球过程中,由于使用不同的工艺,所要求的产 品性能也不同。 (1) 蒙脱石含量一般来说,蒙脱石含量的测试只是一个程序化的要求,它对冶炼工艺

没有明显的作用。所以有的客户不要求膨润土产品的蒙脱石含量。从一般人思维上来说,使 用某一物质前应了解这一物质的主要成份的多少,而作为起到粘结作用的膨润土,其主要成 份是蒙脱石,而蒙脱石的含量多少并不能代表生产过程中的粘结力的高低,膨润土粘结力的 高低是由胶质价和膨胀容来决定的。在上世纪五六十年代,德国铸造业在使用膨润土时,确 定蒙脱石与吸兰量的换算系数为 0.442,即吸兰量除以 0.442 后的数值为膨润土的蒙脱石量。 之后随着科学技术的发展,发现 0.442 这个系数并不能很准确地表达二者之间的关系,为此 对这一系数进行了修正, 系数修正值为 2.084, 即吸兰量乘以 2.084 后的数值为膨润土的蒙脱 石量,这样才较为准确地体现了二者之间的关系。这两个系数的确定,同时也造成了蒙脱石 数值的差异。例如:吸兰量为 38.0 时,按 0.442 换算蒙脱石为 85.97%,按 2.084 换算蒙脱石 为 79.19%,二者之间相差了 6.78%。中国的很多企业都在使用德国技术进行生产,所以要求 蒙脱石这一指标也比较多,在各行业都已确定 2.084 为换算系数的情况下,中国的各铸造企 业依然在沿用 0.442 这个系数。所以当有客户要求蒙脱石这一指标时,就要知道蒙脱石这一 结果是由哪个系数换算的。 (2) 落下次数冶炼厂家在冶炼铁精粉之前,需要对由铁精粉制成的球进行试验。这个 试验主要是考察制成的球下落几次后才能破碎,来确定生产工艺的适宜性。一般来说,厂家 要求在 0.5m 高度下,球下落后破碎的次数在 5 次甚至是 7 次以上。当制成的球达不到这一要 求时,说明在制球工艺中,所加入的添加剂和其它的如铁精粉的细度达不到要求。具体到膨 润土上就是膨润土的粘结力不够,也就是说膨润土的胶质价和膨胀容没在达到该生产工艺所 要求的产品指标。如果膨润土已达到要求,那么就有可能是铁精粉的细度不够,或者是制球 时所加入的水分不是最佳水分状态。一般来说,在制球时膨润土的加入量应控制在 1.0-3.0% 之间,这主要取决于膨润土的粘结能力。为了提高膨润土产品的粘结力,膨润土生产厂家普 遍采用加入碱来实现其粘结性能。随着技术的提高,厂家在使用膨润土产品时要求其粘结力 性能也有所增加。这样膨润土生产厂家不得不提高碱的加入量来提高膨润土的粘结能力。这 样在制成的膨润土产品中,并不是所有的碱都已参与了膨润土的性能转换,有大部分的碱没 有真正参与到转换中来,而是游离在膨润土产品。由于工业碳酸钠属于强碱,对铁粉的冶炼 有着很大的负作用,需要加入其它酸性物质来进行中和并造渣,给冶炼过程增加了额外的负 担,造成生产的浪费和不必要的不可预知的困难。所以现在的厂家已经认识到了这一点,开 始控制膨润土产品的粘结力。主要是控制膨润土产品中胶质价的值的范围。其所要求的膨润 土的胶质价的指标在其所要求的范围内就是合格产品,否则就是不合格产品。

(3) 球的光滑度厂家在制成球后,有时也观察球的表面光滑度。有的表面光滑,有地 表面粗糙,这主要是粒度问题。这里即有膨润土的粒度问题,也有铁精粉的粒度问题,只要 解决了这两个粒度,该问题也就解决了。 (4) 吸水率膨润土产品的吸水率,在制球上也反映了膨润土的粘结性能。吸水率高, 粘结力高。根据不同的工艺条件,不同的生产厂家有不同的吸水率的要求。厂家一般要求膨 润土产品的吸水率都是 20min 的吸水率,这是因为厂家要求在最快的时间内能够充分发挥膨 润土的粘结作用。 (5) 爆裂温度铁粉制球后,要对其进行冶炼。现在的冶炼厂家在冶炼时主要是使用回 转窑和竖炉两种冶炼工艺。在冶炼过程中,由于炉内的温度较高,而冶炼的过程时间较长, 这就要求在冶炼过程中,球子要具有较高的爆裂温度。回转窑一般为 300 多度,竖炉一般为 450-550 多度。如果球子的爆裂温度较低,那么在冶炼过程中,球子提前爆裂成碎块,造成炉 内堵塞,空气不流通,不利于铁粉的冶炼。所以厂家在确认爆裂温度时,根据工艺的不同, 一般都确定一个转鼓指数,也就是球子的抗碎 (指球子破裂) 、抗磨指数 (指球子成小碎块): 其中要求其抗碎指数要大于 85%,抗碎指数要大于 15%。这个性能指标与膨润土的品质没有直 接的关系,如果有也就是膨润土的粘结力的问题。 (6) 耐火度耐火度指的是物质从固态变为液态进而转变为软熔态时的临界温度。也就 是说铁粉在由铁刚转变为铁水时还没有进行铁与渣分离时的温度。这个指标与膨润土的质量 无关。 (7) 烧失量烧失量指的是物质在 1000℃高温下灼烧 1h 后物质的损失量。作为冶炼用的 膨润土,由于其各项指标较低,在 600℃左右时就已成为死土,再也起不到相应的作用,所以 在生产使用时应该不存在烧失这一问题。现在有的厂家有烧失量这一指标,由于没有与厂家 沟通上,不知道这一指标的具体特性。 (8) 抗压强度厂家在制成球后,一般要对球进行抗压试验,以检验球子的抗压性。不 同的厂家,不同的工艺有不同的标准。它的单位为 kgf/个,也就是每一个球能够承受多大的 千克力的压力。在试验时一般取 10-20 个球进行试验,最后平均求得球子的抗压强度值。这 个指标与膨润土基本无关,若有也是膨润土的粘结力问题。 (9) 还原性能铁粉在冶炼时,有一个还原性能指标,也就是说在冶炼时,由于炉内要 加入白云石、萤石、焦炭等辅助冶炼的物质,这样在炉内就形成一定的还原气氛,厂家就需 要控制这种炉内环境,以解决冶炼后铁块中的氧化亚铁的问题。这一指标与膨润土质量没有

关系。


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