羅立群，劉 成，葉遠(yuǎn)林，雷嚴(yán)明

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430070)

礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展基礎(chǔ)和戰(zhàn)略源泉，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展由高速增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變，礦產(chǎn)資源開發(fā)與加工過程中對環(huán)保的要求日益提升[1]。礦產(chǎn)資源加工過程中粉體物料的制粒與造球應(yīng)用廣泛，黏結(jié)劑在散體物料制球中起到重要的橋聯(lián)作用與團(tuán)聚作用，作用和地位愈加突出。鐵礦造塊與球團(tuán)是鋼鐵冶金工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，球團(tuán)黏結(jié)劑作為球團(tuán)礦中重要組成部分，對于球團(tuán)礦質(zhì)量的影響較大，黏結(jié)劑的種類和用量會影響整個球團(tuán)礦質(zhì)量和冶金性能。黏結(jié)劑用量過大會降低球團(tuán)品位，理想的黏結(jié)劑需具有用量小、黏結(jié)性強、對粉料影響小等特點。目前，球團(tuán)工藝的應(yīng)用已拓寬至冶煉尾渣、高爐煙灰、型煤制備礦山尾礦等提取加工與綜合利用過程[2-3]。因此，研究與總結(jié)黏結(jié)劑在粉料制球中的作用及應(yīng)用現(xiàn)狀，對于指導(dǎo)和開發(fā)粉體物料制粒的黏結(jié)劑，提升粉料團(tuán)粒性能具有重要的實際意義。

1 球團(tuán)黏結(jié)劑的分類

冶金工業(yè)中的球團(tuán)礦是將礦粉等細(xì)粒物料與黏結(jié)劑混合后經(jīng)礦粉在造球機內(nèi)滾動成型或壓球機壓力成型制成球團(tuán)后進(jìn)行焙燒，待固結(jié)-冷卻后經(jīng)過篩分成為均勻圓潤穩(wěn)定的團(tuán)塊狀產(chǎn)品[4]。球團(tuán)黏結(jié)劑在其中起到促進(jìn)球團(tuán)成型及提升球團(tuán)強度的作用，根據(jù)其物化性質(zhì)分為三大類：無機黏結(jié)劑、有機黏結(jié)劑和復(fù)合黏結(jié)劑。各類黏結(jié)劑的特性與功能對比見表1。

表1 常見黏結(jié)劑的特性與功能比較Table 1 Comparison of properties and functions of common binders

1.1 無機黏結(jié)劑

無機黏結(jié)劑是國內(nèi)外使用最廣泛的一類黏結(jié)劑，常用的無機黏結(jié)劑主要包括膨潤土、水泥、水玻璃、消石灰等，均包含鈣、鎂、硅等元素。

膨潤土具有良好的黏結(jié)性和耐水性，其主要成分是蒙脫石。膨潤土的黏結(jié)效果好，在球團(tuán)制備中，為了使物料成球，須有黏結(jié)劑橋聯(lián)輔助[5]。此外，膨潤土不僅保證了良好的生球性能，還可以改善后續(xù)的預(yù)熱和焙燒過程，獲得更高的強度。但膨潤土有一個顯著的缺點，即成渣率高，會降低球團(tuán)品位，對后續(xù)高爐生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)質(zhì)量和能耗指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。降低膨潤土用量的方法一般為膨潤土鈉化、原料潤磨、膨潤土有機改性或膨潤土與有機黏結(jié)劑的復(fù)合等措施。需要指出的是，石灰在球團(tuán)中的應(yīng)用較為廣泛，石灰在球團(tuán)中的作用主要為黏結(jié)劑，同時還可作為堿性添加劑和熔劑，但相比于膨潤土，石灰的黏結(jié)效果更差，用量更大。

1.1.1 膨潤土的鈉化改性

膨潤土可分為鈣基膨潤土和鈉基膨潤土。作為球團(tuán)黏結(jié)劑，鈉基膨潤土的各項指標(biāo)都優(yōu)于鈣基膨潤土，為了降低球團(tuán)礦中膨潤土的用量，可將鈣基膨潤土進(jìn)行鈉化處理，即鈣基膨潤土加入鈉化劑處理后得到鈉基膨潤土。

膨潤土的鈉化方法一般分為濕法、干法和半干法，其鈉化制備工藝流程如圖1所示。濕法改性工藝又稱為懸浮液法，在水介質(zhì)中添加鈉鹽并不斷攪拌，使膨潤土充分分散、膨脹而實現(xiàn)鈉化；干法加工工藝是將碳酸鈉干粉加入膨潤土中經(jīng)擠壓而鈉化，常用的干法鈉化有堆場鈉化法、輪碾鈉化法、雙螺旋混合擠壓鈉化法等，工業(yè)上多用擠壓鈉化法，該方法簡單、投資少、易生產(chǎn)；半干法工藝鈉化，是加入碳酸鈉溶液碾壓，相比于干法工藝和濕法工藝，具有鈉化效率高、效果好等優(yōu)點[6]。

圖1 鈣基膨潤土鈉化生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Flow chart of calcium bentonite sodium production

經(jīng)鈉化改性后的膨潤土，制備球團(tuán)的黏結(jié)效果明顯改善。李彩霞等[7]對某鈣基膨潤土用半干法鈉化制備球團(tuán)黏結(jié)劑，通過造球試驗發(fā)現(xiàn)，利用半干法鈉化后的鈣基膨潤土可有效降低球團(tuán)中膨潤土的用量，使用鈉化膨潤土配比1.3%時生球下落強度大于4次/0.5 m，抗壓強度大于10 N/個，滿足球團(tuán)性能要求。王新江等[8]以湖北鄂州某鈣基膨潤土為原料采用雙螺旋擠壓鈉化改性工藝進(jìn)行鈉化改性處理后用作球團(tuán)黏結(jié)劑，試驗表明鈉化改性后的膨潤土配比由原來的4.00%降到2.54%，鐵精礦的成球性能、生球和成品球團(tuán)的質(zhì)量和產(chǎn)量都大幅度提升。HAYAKAWA等[9]將質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的Na2CO3與鈣基膨潤土充分混合后經(jīng)高壓輥磨處理得到鈉基膨潤土，并對鈉化膨潤土采用離心自然沉淀法進(jìn)行提純，得到的鈉基膨潤土純度較高，黏度值從1 500 MPa·s提高至9 900 MPa·s，表明黏結(jié)性能顯著提高。

1.1.2 混合料潤磨與高壓輥磨預(yù)處理

混合料潤磨預(yù)處理的目的主要有以下三方面：①提高混合料細(xì)度，改善混合料的粒度組成，增加礦物比表面積，增強礦物表面活性；②混合料在潤磨時，通過搓碾、擠壓來增大混合料的塑性；③潤磨使黏結(jié)劑與礦物接觸更加緊密，增強膨潤土與礦粒之間的附著力[10]。

混合料潤磨有一定的混碾作用，可以將粒子間的水分?jǐn)D壓至顆粒表面，使得顆粒表面充分濕潤，隔離分散的顆粒更加密實的結(jié)合，提高充填密度，從而提升物料的成球性能。 潤磨預(yù)處理可以提高球團(tuán)強度，同時球團(tuán)的爆裂溫度隨之下降，其影響如圖2所示[11]。

圖2 潤磨預(yù)處理對生球下落強度、抗壓強度和爆裂溫度的影響Fig.2 Effects of wet-grinding pretreatment on the falling strength,compressive strength and shock temperature of green balls

黃柱成等[12]通過觀察干球顯微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，潤磨預(yù)處理的干球結(jié)構(gòu)較致密，膨潤土被包裹在顆粒集團(tuán)中間，黏附效果更好，能夠減少膨潤土的用量，但潤磨后生球的爆裂溫度明顯降低。黃柱成等認(rèn)為，造成生球爆裂溫度降低的原因是在潤磨后，生球內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得緊密，在干燥過程中水分向外擴散時受到的阻力增大而造成生球爆裂溫度降低。

高壓輥磨機可以改變混合料的粒度組成，相比于潤磨和球磨，高壓輥磨預(yù)處理能節(jié)省20%～50%的能耗[13]，特別是處理鏡鐵礦這類堅硬礦石，且高壓輥磨機處理能力大，能明顯提高生球強度，降低膨潤土用量。近年來，許多學(xué)者[14-15]在研究潤磨與高壓輥磨機預(yù)處理對球團(tuán)性能的影響時發(fā)現(xiàn)，高壓輥磨預(yù)處理在改變鐵精礦粒度的同時改變了鐵精礦的形狀和結(jié)構(gòu)，增加了其晶格缺陷和礦物表面活性，增強礦粒之間、礦粒與黏結(jié)劑之間作用力，加強并改善了鐵精礦的成球性能和焙燒性能。

1.2 有機黏結(jié)劑

有機黏結(jié)劑主要指由C、H、O元素組成的有機高分子化合物、聚合物及其鹽類，其中常見的有機黏結(jié)劑有羧甲基纖維素鈉(CMC)、膨化淀粉、腐植酸鈉、海藻酸鈉、木質(zhì)酸鹽類等。有機黏結(jié)劑相比于無機黏結(jié)劑具有用量小、帶入有害雜質(zhì)少、添加方便、高溫易分解、不會降低球團(tuán)品位等優(yōu)點。

有機黏結(jié)劑如膨化淀粉、羧甲基纖維素等高聚物中內(nèi)含有多種支鏈結(jié)構(gòu)和大量—COO—和—OH基團(tuán)，使其具有良好的水溶性和內(nèi)聚性，有機黏結(jié)劑中的部分官能團(tuán)可與鐵精礦中的鐵離子或亞鐵離子結(jié)合并吸附在礦物表面，有機黏結(jié)劑中的親水基團(tuán)則使鐵精礦的親水性更強，有利于球團(tuán)的成球[16]。有機黏結(jié)劑用量小，且在高溫焙燒過程中會與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而分解，基本沒有殘留物，對球團(tuán)礦中的鐵品位幾乎沒有影響。同時焙燒過程中有機黏結(jié)劑與空氣中的氧氣反應(yīng)生成的氣體會提高球團(tuán)礦的孔隙率，使球團(tuán)強度降低。

KOTTA等[17]使用糊精與膨潤土進(jìn)行造球?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，含1%糊精的干球下落強度和抗壓強度都低于1%膨潤土，孔隙率相差2%～3%；ANAND等[18]以蜜糖為黏結(jié)劑制備鐵礦球團(tuán)發(fā)現(xiàn)，使用糖蜜黏結(jié)劑可以減少干燥過程中的水分消耗，且糖蜜的加入降低了孔隙率，因為糖蜜促進(jìn)了顆粒間的結(jié)合。

有機黏結(jié)劑的種類較多，來源廣泛，但其價格比較昂貴，熱穩(wěn)定性較差，機械強度較低?？紤]到成本以及生產(chǎn)要求，目前對有機黏結(jié)劑的實際應(yīng)用較少，多處于實驗室研究階段，未大規(guī)模投入實際生產(chǎn)。一般與無機黏結(jié)劑復(fù)合使用較多，使用有機黏結(jié)劑代替部分無機黏結(jié)劑，降低無機黏結(jié)劑對球團(tuán)質(zhì)量的影響。

1.3 復(fù)合黏結(jié)劑

有機黏結(jié)劑的熱穩(wěn)定性差，且機械強度較低，單獨使用無法滿足球團(tuán)強度要求，目前并不能完全替代膨潤土[19]，需要與膨潤土配合使用才能滿足球團(tuán)強度需求。復(fù)合黏結(jié)劑是將有機黏結(jié)劑和無機黏結(jié)劑按一定比例組合而成的黏結(jié)劑，如膨潤土與淀粉的復(fù)合黏結(jié)劑，以及腐植酸對膨潤土的改性等[19]，有機黏結(jié)劑對鐵礦球團(tuán)品位影響較小，膨潤土與有機黏結(jié)劑的復(fù)合使用可以有效降低膨潤土的用量(表2)。

表2 各類復(fù)合黏結(jié)劑的復(fù)合效果Table 2 Composite effect of various composite binders

膨潤土的有機復(fù)合主要是有機黏結(jié)劑中的羥基、羧基等官能團(tuán)吸附在膨潤土表面，提高了膨潤土與鐵精礦間的連接作用，同時有機黏結(jié)劑中的親水基團(tuán)可以改善鐵精礦的親水性有利于提高生球強度[24]。

李彩霞等[25]使用羧甲基纖維素鈉與膨潤土的有機復(fù)合造球，發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素鈉中的—COO—可與鐵精礦粉表面發(fā)生強烈的化學(xué)吸附作用，而其他親水性基團(tuán)可有效增強膨潤土的親水性，改善了鐵精礦的成球性，提升膨潤土的黏結(jié)效果。有機復(fù)合后膨潤土的用量為0.8%時，生球下落強度即可達(dá)到3.6 次/(0.5 m)。 丁斌[26]通過對木質(zhì)素磺酸鈉在球團(tuán)礦中的作用機理試驗發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素磺酸鈉能明顯改善鐵精礦的成球，木質(zhì)素磺酸鈉分子結(jié)構(gòu)中的有機鏈具有膠接性，羥基、羧基、磺酸基等官能團(tuán)與鐵精礦表面發(fā)生強烈的吸附作用，改善了鐵精礦的造球性能，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%木質(zhì)素磺酸鈉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.75%的碳酸鈣即可滿足球團(tuán)強度的要求。

2 黏結(jié)劑的作用機理

黏結(jié)劑能改善物料成球性能，提高球團(tuán)強度，降低焙燒球團(tuán)粉化率。黏結(jié)劑與礦物間的作用方式有以下五種[27]：①物理吸附，以顆粒間范德華力為主；②化學(xué)吸附，指黏結(jié)劑與礦物表面間形成的共價鍵、離子鍵、氫鍵，增強顆粒之間的作用力，以此提高球團(tuán)強度；③靜電作用，主要因礦物表面所帶電性不同而產(chǎn)生的相互吸引和相互排斥的作用力；④擴散作用，指具有相容性的兩種聚合物相互緊密接觸時，由于分子的布朗運動或鏈段擺動產(chǎn)生相互擴散現(xiàn)象，擴散作用使得黏結(jié)劑與礦物表面相互交織，從而產(chǎn)生相互作用力；⑤機械連鎖作用，由于礦物表面的不規(guī)則以及粒度大小不同而產(chǎn)生的礦物顆粒間嚙合作用。上述作用方式促進(jìn)了散料物料顆粒之間的黏合與團(tuán)聚，加強了顆粒之間的凝聚作用。

2.1 膨潤土對球團(tuán)影響機理

膨潤土提高球團(tuán)強度的原因是膨潤土粒度很小、比表面積大、分散性好、親水性很強，遇水后迅速高度分散成單體填充在散粒物料的空隙中，降低了球團(tuán)中的孔隙率，促使母球形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時在黏結(jié)劑的吸附水層，能使生球在受到?jīng)_擊作用時球團(tuán)物料顆粒之間相互滑動，從而產(chǎn)生塑性變形不至于碎裂，提高生球的下落強度[25]。

球團(tuán)中膨潤土的添加可以提高生球強度和干球的爆裂溫度。生球在干燥時發(fā)生爆裂的原因主要是水在球團(tuán)內(nèi)發(fā)生遷移，使得球團(tuán)內(nèi)部壓力增大，當(dāng)增大到一定壓力時則會發(fā)生爆裂。內(nèi)壓力按波伊索爾斯定理增加，按式(1)計算。

(1)

式中：P為內(nèi)壓力；K為科澤恩常數(shù)；η為水的黏度；V為流速(脫水速度)；ρ為原料密度；S為比表面；ε為氣孔率；R為球團(tuán)半徑。

由于膨潤土的吸水能力較強，密度小于原料密度，膨潤土的加入使得球團(tuán)的脫水速度降低，原料密度減小，根據(jù)式(1)可知球團(tuán)內(nèi)壓力減小，從而使球團(tuán)干燥時不易爆裂。薛正良等[28]分析了膨潤土在球團(tuán)中的作用方式，并通過考察生球水分、生球氣孔率和干球氣孔率對爆裂溫度的影響，認(rèn)為生球的爆裂溫度與黏結(jié)劑的黏結(jié)強度、水溶液的黏度和干球氣孔的關(guān)系最大，膨潤土提高生球爆裂溫度的原因，主要是形成了較強的固結(jié)相膠泥連接橋。

2.2 水泥與水玻璃的固化機理

水泥是粉狀水硬性無機凝膠材料，能在空氣中或水中硬化，與水混合后通過物理化學(xué)變化可由漿體固結(jié)成塊狀，同時可將散粒物料膠結(jié)在一起，是一種良好的礦物膠凝材料，擁有良好的黏結(jié)性能，且硬化后具有較高的強度[29]。水泥黏結(jié)劑與水混合后會發(fā)生水化反應(yīng)和結(jié)晶硬化，生成水化硅酸鈣凝膠，從而產(chǎn)生固結(jié)作用，水泥的固化反應(yīng)式見式(2)～式(5)。

3CaO·SiO2+mH2O=

yCaO·SiO2·nH2O+(3-y)Ca(OH)2

(2)

2CaO·SiO2+H2O=2CaO·SiO2·H2O

(3)

3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

(4)

4CaO·Al2O·Fe2O3+7H2O=

3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

(5)

水泥水化初期生成了許多膠體晶體如Ca(OH)2包裹在礦物表面，這些固相質(zhì)點產(chǎn)生的物理引力使礦粒間相互黏結(jié)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是由具有較弱的引力在接觸點進(jìn)行無秩序的連結(jié)而形成的，結(jié)構(gòu)強度較低。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥顆粒表面開始析出新的、更穩(wěn)定的水化物晶體，這些晶體不斷長大，產(chǎn)生多種引力使礦粒間黏結(jié)更加牢固，形成緊密的結(jié)構(gòu)。一般水泥的養(yǎng)護(hù)期需要4～6周，養(yǎng)護(hù)周期長，且水泥的使用量大，帶入大量的雜質(zhì)降低了球團(tuán)品位。

在無機黏結(jié)劑中水玻璃也是一種常見黏結(jié)劑，水玻璃與礦粉經(jīng)攪拌機攪拌混合后，散粒物料表面包裹一層薄薄的水玻璃膜，即黏結(jié)膜。礦粒之間通過黏結(jié)膜連接起來形成黏結(jié)橋(圖4)，增強礦粒之間的黏結(jié)力[30]。水玻璃俗稱泡花堿，化學(xué)式為Na2O·nSiO2，其黏結(jié)效果通過固化和脫水兩個過程實現(xiàn)，在空氣中的化學(xué)反應(yīng)式見式(6)和式(7)。

Na2O·nSiO2+CO2+mH2O=

Na2CO3+nSiO2·mH2O

(6)

nSiO2·mH2O=nSiO2+mH2O

(7)

水玻璃能夠與水和CO2發(fā)生反應(yīng)生成硅酸凝膠，被水玻璃包裹的散粒物料之間相互黏結(jié)，隨后再通過干燥脫水進(jìn)而固化。由于空氣中CO2濃度較低，水玻璃的固結(jié)速度很慢，且水玻璃在固結(jié)時體積收縮，導(dǎo)致水玻璃的固化強度不高，若要提高水玻璃的固化速度和強度，一般需要加入硬化劑，如氯化銨、聚合氯化鋁、結(jié)晶氯化鋁和氯化鎂等(圖3)。

2.3 有機黏結(jié)劑的黏結(jié)機理

由于有機黏結(jié)劑相比于無機黏結(jié)劑對球團(tuán)品位影響較小，許多學(xué)者對有機黏結(jié)劑用作球團(tuán)黏結(jié)劑的作用方式進(jìn)行了相關(guān)研究[31-33]。性能優(yōu)異的有機黏結(jié)劑具有以下特點：①分子結(jié)構(gòu)中的極性官能團(tuán)可以與礦物表面發(fā)生強烈的化學(xué)吸附作用；②具有增強礦物表面親水性的親水基團(tuán)；③分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易發(fā)生斷裂，具有良好的黏結(jié)性。根據(jù)以上特點，可以將其分子結(jié)構(gòu)構(gòu)建為“X—P—K”形式[34]，其中，X為能吸附在礦物表面的極性基團(tuán)，P為有機鏈架，K為親水基團(tuán)。有機黏結(jié)劑分子中的相互作用如圖4所示。

1-親水基與水分子間的作用；2-兩極性基間的作用；3-兩非極性基間的作用；4-極性基與礦物表面的作用；5-極性基與非極性基間的作用圖4 有機黏結(jié)劑的各種作用示意圖Fig.4 Schematic diagram of various functions of organic binders

極性基團(tuán)與礦物表面主要以化學(xué)吸附形式作用，使得有機分子在礦物表面吸附更加牢固，而有機分子中的親水基團(tuán)在礦物表面強化了礦物表面的親水性，使得礦物間的接觸更加緊密，非極性基間具有膠接性，使分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，可以改善球團(tuán)性能。

MORAES等[35]使用兩種鐵精礦探究有機黏結(jié)劑與礦物的相互作用關(guān)系，發(fā)現(xiàn)鐵精礦與黏結(jié)劑的相互作用與鐵礦結(jié)構(gòu)中存在的—OH基團(tuán)的數(shù)量有關(guān)，鐵精礦與黏結(jié)劑相互作用促進(jìn)了礦物表面—OH基團(tuán)與黏結(jié)劑產(chǎn)生的—COO—對稱基團(tuán)之間氫鍵的形成。李宏煦等[36]對市售食用紅薯淀粉進(jìn)行羧甲基化，制備出羧甲基淀粉鈉，并對羧甲基淀粉納提高球團(tuán)強度的機理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)羧甲基淀粉鈉中富含—COO—基團(tuán)，易與鐵精礦表面發(fā)生鍵合，提高了鐵精礦表面化學(xué)能，從而提高球團(tuán)強度。

3 球團(tuán)黏結(jié)劑的應(yīng)用

球團(tuán)礦具有粒度均一、鐵品位高、強度高、冶金性能好等優(yōu)點。球團(tuán)黏結(jié)劑已普遍應(yīng)用于鐵礦冶煉、合金冶煉球團(tuán)、化工過程、煤炭成型等領(lǐng)域。在鋼鐵冶金球團(tuán)領(lǐng)域，硅鋁合金的制備中使用粉煤灰與碳質(zhì)還原劑制備球團(tuán)后，再經(jīng)高溫冶煉獲得硅鋁合金，雷敏軍[37]以粉煤灰為原料，添加4%水玻璃制得球團(tuán)，球團(tuán)氣孔率為32.27%，抗壓強度達(dá)到8.46 MPa，球團(tuán)綜合性能較好。球團(tuán)工藝還應(yīng)用于制酸工藝，如磷酸的火法制酸制磷工藝，王學(xué)文等[38]以黃磷生產(chǎn)篩下粉礦與低品位磷礦為原料，濕法磷酸淤渣酸及BE材料為黏結(jié)劑制備黃磷入爐烘干球團(tuán)，黏結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，所制得球團(tuán)強度達(dá)到240 N/個以上，熱穩(wěn)定性良好，熔點低于1 470 ℃，滿足電爐法黃磷生產(chǎn)要求；吳玉元[39]使用磷精礦造球，在膨潤土用量為2.5%、焙燒溫度為1 100 ℃、焙燒時間20 min的條件下，成品球的抗壓強度可達(dá)1 045 N/個。

在型煤制備、煤制活性炭造塊等過程中加入黏結(jié)劑提高產(chǎn)品強度，多數(shù)以煤焦油作為黏結(jié)劑，其在造粒過程中起到黏合和骨架的作用[40]。 劉倩倩等[41]將馬鈴薯渣粉碎成粉再加入糊化劑用以制備型煤，型煤結(jié)構(gòu)平整致密，抗壓強度達(dá)到3 339.6 N/個。因煤焦油的燃燒產(chǎn)物具有致癌性，目前多采用羥甲基纖維素(CMC)、淀粉、酚醛樹脂和聚乙烯醇等清潔型黏結(jié)劑，如杜廣裕等[42]以羥甲基纖維素為黏結(jié)劑，制備柱狀破碎炭，制備的活性炭產(chǎn)品比表面積高，吸附性能好。

目前，散粒物料制粒與球團(tuán)黏結(jié)劑也廣泛應(yīng)用于其他原料制備球團(tuán)工藝，球團(tuán)黏結(jié)劑在各類散粒原料中的應(yīng)用見表3。 回轉(zhuǎn)窯、 冶金爐等工藝產(chǎn)生的煙塵中含有高含量的鐵、鉛、鋅等多種有價金屬，具有高收益的回收價值，用球團(tuán)工藝進(jìn)行有價金屬的回收效果良好，后續(xù)在冶煉尾渣、礦山尾礦的球團(tuán)工藝中的應(yīng)用也將越來越廣泛。

表3 球團(tuán)黏結(jié)劑在各類散粒原料中的應(yīng)用Table 3 Application of pellet binder in various granular raw materials

4 結(jié) 論

1) 散粒物料制粒與造球的黏結(jié)劑多以膨潤土為主，且多為鈣基膨潤土鈉化改性后應(yīng)用，一般用量為1%～3%，并采用混合料潤磨、高壓輥磨處理措施提高球團(tuán)強度，降低膨潤土用量。

2) 有機黏結(jié)劑用量少且高溫易分解，不會降低球團(tuán)品位，對球團(tuán)冶金性能影響較小，但存在機械強度低、價格較高等不足，難以完全取代膨潤土，暫未大規(guī)模投入工業(yè)化生產(chǎn)。因此，有機黏結(jié)劑與無機黏結(jié)劑復(fù)合使用，替代部分無機黏結(jié)劑或?qū)o機黏結(jié)劑改性降低其用量，具有發(fā)展前景。

3) 黏結(jié)劑可通過五種作用改善物料成球性能。膨潤土密度小，具有良好的黏結(jié)性和耐水性，可以降低球團(tuán)的脫水速度，提高爆裂溫度；水泥和水玻璃主要通過固化和脫水來提高球團(tuán)強度；有機黏結(jié)劑中的基團(tuán)以改善物料表面的親水性，提高物料表面化學(xué)能來提高球團(tuán)強度。

4) 粉料的團(tuán)粒化有利于減少散粒物料的冶金過程粉塵對環(huán)境的危害與影響，不但增加透氣性、燒結(jié)性能，而且可以減少粉塵、改善環(huán)境，契合環(huán)保要求，粉料的團(tuán)?；瘧?yīng)用將日益拓展。