納米碳管應(yīng)用于粉礦團塊以增加其機械強度的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及將納米碳管用于粉礦團塊以增加其機械強度的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及一種通過應(yīng)用所述納米碳管來制備具有增強的機械強度的礦團塊的方法。
【專利說明】納米碳管應(yīng)用于粉礦團塊以增加其機械強度

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將納米碳管用于粉礦團塊以增強其機械強度的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及一 種制備具有增強的機械強度的礦團塊的工藝及具有納米碳管的團塊產(chǎn)物。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今，納米技術(shù)正在若干個研究領(lǐng)域中實施，主要是工程學、化學、物理學及生物 學?；诩{米級的各種革新產(chǎn)物已在世界范圍市場中商業(yè)化。納米碳管技術(shù)現(xiàn)在是世界上 許多研究團隊所研究的最熱門的課題之一，這是因為其具有優(yōu)異的機械性質(zhì)、電性質(zhì)及熱 性質(zhì)。這些特殊性質(zhì)是歸因于納米管的尺寸與結(jié)構(gòu)的組合。納米管為具有納米直徑的圓柱 形幾何形狀的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，僅由碳原子組成。納米碳管可能具有的用途不計其數(shù)，且現(xiàn)今主要 開發(fā)的應(yīng)用是關(guān)于材料強化。基于此可能性背景，本發(fā)明涉及納米碳管的應(yīng)用，目的是增加 團塊產(chǎn)物的機械強度。
[0003] 礦團塊產(chǎn)物的物理強度是冶金反應(yīng)器的主要質(zhì)量要求之一且對工藝的生產(chǎn)率及 成本具有直接影響。納米碳管技術(shù)開創(chuàng)了應(yīng)用于粉礦造塊路徑的廣泛可能性，其起復合網(wǎng) 的作用，向團塊產(chǎn)物提供高物理強度以及其它特征。
[0004] 當前技術(shù)提供各種礦冷造塊技術(shù)。這些技術(shù)是基于使用例如水泥、砂漿、有機粘結(jié) 劑及碳酸化殘余物等粘結(jié)劑使粉礦造塊。與這些粘結(jié)劑相聯(lián)合，存在若干種添加劑以加速 造塊固化且改善其物理性質(zhì)。若干項專利展示了利用硅酸鈉以及其它添加劑的針對應(yīng)用于 煉鋼及冶金工業(yè)的工業(yè)殘余物的造塊技術(shù)。然而，尚未報導將納米碳管用作硅酸鹽基質(zhì)的 強化物以增加造塊產(chǎn)物的機械強度的應(yīng)用。
[0005] 文件US2002152839描述了含有微粒鐵材料的成形體，例如鑄球、坯塊及類似物， 其具有足以經(jīng)受高達至少l〇〇〇°C的溫度的強度。它們可以使用完全水合的高氧化鋁水泥作 為粘結(jié)劑來獲得?？梢酝ㄟ^添加少量膨潤土、硅粉或其它合適的補充膠合材料及超塑化劑 來進一步增強球粒在高溫下的強度。
[0006] 文件US2005061207描述了自還原、冷接合球粒，其包含鐵礦濃縮物、碳還原劑及 作為粘結(jié)劑的具有特殊要求的細粉狀波特蘭（Portland)水泥熔渣。將所述組分組合在一 起以形成混合物。當將混合物放到造球盤或旋轉(zhuǎn)鼓中且添加水時產(chǎn)生球粒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明將團塊制造過程中的一些問題減到最少，例如：需要大量添加粘結(jié)劑；由 冷路徑制成的團塊的機械強度低；因運輸及處理而產(chǎn)生大量細粉；因熱沖擊而產(chǎn)生大量細 粉；及受源自于某些粘結(jié)劑的非所需元素污染。本發(fā)明將投放各種類型粘結(jié)劑的需要減到 最小，不加入任何新的污染物（被視為有益于團塊的碳除外），顯著增加團塊的機械強度， 減少因運輸及處理而產(chǎn)生的細粉，及允許將此產(chǎn)物用于需要負載高強度的反應(yīng)器中。
[0008] 下表將本發(fā)明與常規(guī)技術(shù)路徑進行對比，從而凸顯出主要差異：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種將納米碳管用于粉礦團塊以增加機械強度的應(yīng)用，其包含： 通過機械混合或使用超聲波處理器將納米碳管分散到基質(zhì)中； 進行與所述礦的機械混合；及 造塊。
2. -種制備具有高機械強度的礦團塊的方法，其包含： 將納米碳管分散到基質(zhì)中； 制備所述混合物； 造?；驂簤K或擠壓； 篩分所述球粒/坯塊； 干燥；及 篩分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基質(zhì)包含至少一種粘結(jié)劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述粘結(jié)劑為液態(tài)硅酸鈉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述納米碳管的所述分散是通過機械混合或通 過使用超聲波處理設(shè)備來進行的，所述造粒是用盤或鼓進行的，且所述干燥在約150°C到 200°C之間的傳送帶烘爐中進行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述納米碳管是以可以變化至多5%的比例合并 到所述硅酸鹽中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述基質(zhì)包含添加劑，例如木薯及玉米淀粉，及微 米硅石。
8. -種團塊產(chǎn)物，其包含粉礦、粘結(jié)劑及納米碳管。
9. 一種納米碳管的用途，其用于對粉礦進行造塊以增加其機械強度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其中所述粉礦是選自鐵粉礦、鎳粉礦、錳粉礦及其混 合物。
【文檔編號】C22B1/243GK104053797SQ201280050694
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月8日
【發(fā)明者】佛雷維歐·迪·卡斯特羅·杜特拉, 漢彌爾頓·波多·皮曼達, 法德琳·甘薩加·迪·勒桑蒂 申請人:淡水河谷公司