摘要     粘结剂在矿物加工领域的一个重要用途就是矿粉成型，由于无机粘结剂与有机粘结剂在矿粉成型过程中都存在优点和不足，因此复合粘结剂成了粘结剂研究开发的一个重要方向。

关键词     矿粉  粘结剂  发展

l     前言

  粘结剂的用途极为广泛，据报道世界粘结剂的销售年均增长5％，北美和欧洲约占75％，但增长最快的地区是远东和拉美发展中国家，预计我国今后几年粘结剂产量的增长将保持在11％以上。目前，我国的粘结剂产业已形成门类较齐全的体系，但与发达国家相比，还存在以下差距和问题：

  a)产量小，有的产品质量差，品种系列化不够。

  b)对引进的工艺技术和装置的消化、吸收、改进提高不够。

  c)缺少优质或专用单体、助剂、添加剂等。

  d)应用研究较缺乏，技术含量较低。

2    矿粉成型粘结剂的分类

     粘结剂在矿物加工领域的一个重要用途就是矿粉成型，特别是粉料的冷固成型。有关粘结剂的分类，从不同的角度有不同的分类方法，按主要成分的物质类别可以分为有机粘结剂，无机粘结剂及复合粘结剂嘲。如表所示。

  对矿粉成型粘结剂的研究，是一个古老而又新兴的课题。早在球团工艺刚刚兴起的时候，人们就开始探索，可以说直到现在还未能找到一种很理想的用于矿粉成型的粘结剂。

  矿粉成型按工艺温度可分为高温成型和冷固结成型两大类。前者是将物料进行高温焙烧后，通过固相或液相进行固结。粘结剂在高温成型中的作用，主要是提高团块(球团)的过程强度与热性能，最终强度是靠高温来实现的。冷固结成型时团块(球团)的过程强度和最终强度都依赖粘结剂来维持，所以它对粘结剂的要求很高。但冷固结成型工艺简单、流程短、投资少、能耗低，所以被广泛应用于冶金、化工、煤炭、耐火材料、建材等行业。

  高温成型粘结剂主要有膨润土、石灰、KLP、佩利多等，用于冷固结成型的粘结剂主要有水玻璃、水泥、沥青、腐植酸盐、羧甲基纤维素、淀粉等。在铁矿球团工艺刚刚兴起的时候人们就发现膨润土是一种有效的粘结剂，实际上，膨润土除了是一种有效粘结剂之外，它还有助于球团的形成以及具有保持水分的能力，因此．膨润十成了铁矿球团中最主要的粘结剂。但由于世界范围内可做球团粘结剂的膨润土的储量不足，其价格逐年上涨。如六十年代中期，美国膨润土的价格为11 $／t，现在上涨到100～120$／t。后来人们又发现了石灰、水玻璃、水泥等一系列无机粘结剂。不过所有的无机粘结剂都必然存在使铁精矿中有害元素增加的副作用，而且有可能使球团冶金性能变差，甚至造成环境污染。

3   矿粉成型粘结剂的发展

    无机粘结剂存在一些无法克服的不足，迫使人们寻求新的粘结剂。人类对天然高分子物质的利用有着悠久的历史。早在20世纪初，人们对于天然高分子物质应用、改性以及实现高分子化合物的合成已经取得了很大的成果。但是，无论是天然的高分子还是人工合成的化合物，对其结构，人们还不是很清楚。然而，工业上需要更多的高分子化合物的理论来指导生产进行，所以这一方面的研究亟待深人，人们期待着一个系统的理论的诞生。

    长期以来，人们对某些高分子物质的研究取得了一定的成果，但对其内部结构研究还较肤浅。1913年，通过威尔斯仄特和崔曼斯特等人的研究，得出了淀粉的通式为(C₆H₁₀O₅)n，它可以做粘结剂，而且知道淀粉的水解物是葡萄糖，然而，直到1922年，霍厄塞仍然认为淀粉溶液具有橡胶的性质，这是由于它们的环状二聚体通过”部分价键”而聚集在一起的原因。除了淀粉以外，人们先后开发了煤焦油、沥青、纸浆废液、丙烯酰胺、佩利多、Alcotac、KLP等有机粘结剂。有机粘结剂一个固有的优点就是它们在球团焙烧过程中被挥发或烧掉了，而且大部分能使球团矿的机械强度有明显改善，有些还能使球团冶金性能变好。

    我国高分子科学是在新中国成立后建立而发展的。高分子化学研究涉及合成高分子的各种聚合反应、聚合方法等，80年代已有了很大的发展，卢凤才等对杂环高分子研究，在基础研究方面：从分子结构出发，设计合成路线，改进合成方法，合成新单体，从而合成了聚苯基喹口恶啉、聚苯基一1，2，4一三嗪、聚一1，3，5一三嗪、聚吡咙、聚酰亚胺、聚酰胺一酰亚胺和含噻唑聚西佛碱等百余种新型杂环高分子；在性能研究方面：研究耐高温水解性、高分子络合物的催化性等；在机理研究方面：研究高分子的高温水解反应时，从量化计算及实验两方面证实以耐热著称的聚酰亚胺(Du Pont的Kapton—H膜)在高温水中完全分解，而聚苯基喹口恶啉却具有突出的耐高温水解性。

    我国广东南方化工厂开发出有机粘结剂KLP已在实验室和工业实验中取得了一定的效果。KLP是羧甲基纤维素钠(CMC)为主配方，加入增强剂、增粘剂、改性剂、耐湿剂和防腐剂。具有较强的粘性、活性和吸附性。由于它独有的特性，在球团生产中可部分或全部代替膨润土，加入少量KLP既可获得高的生球强度，而不会导致球团矿品位的贫化，其存在的问题就是成本太高。

    国外开发的有机粘结剂有佩利多，Alcotac等，都已在许多厂家得到商业性的应用。前者以羧甲基纤维素为基础，后者以丙烯胺，丙烯酸异分之聚合物为基础。它们的特点是能溶于水，能显著增加水的粘度，从而改善细精矿的造球过程，在干燥时降低水的蒸发速度，提高了生球的爆裂温度，干燥后粘结剂在许多矿石颗粒接触处形成薄膜状的固相连接桥，提高了干球的强度。但有机粘结剂在使用中都存在着共同的问题：

    (1)配加时由于用量太少，操作上难于控制和混匀。

    (2)有机物分解温度较低，生球经高温干燥、水分蒸发后，粘结剂也将大部分分解挥发，固结作用自然下降。

    (3)一般都价格太高。

这些问题限制了有机粘结剂的推广应用，无机粘结剂与有机粘结剂在矿粉成型过程中都有优点和不足，于是就有人考虑将两者结合起来，扬长避短开法出复合粘结剂并获得成功。Murr开发的有机粘结剂与石灰混合，同时提高了生球和干球的强度并在工业上获得了应用。此外开发出的粘土与胶化淀粉，消石灰与糊精或废糖浆，羧甲基纤维素钠(CMC)与三聚磷酸盐，高聚物与膨润土等复合粘结剂都取得了较好的效果。中南大学研制的F粘结剂也属于此列，并已成功应用于煤粉成型和铁精矿冷固结成型方面。复合粘结剂既能起粘结作用，提高球团的强度，又能起熔剂作用，调整球团矿碱度并改善球团还原性，因此复合粘结剂是粘结剂研究开发的一个重要方向．