纳米碳管应用于粉矿团块以增加其机械强度的制作方法
【专利摘要】本发明涉及将纳米碳管用于粉矿团块以增加其机械强度的应用。本发明还涉及一种通过应用所述纳米碳管来制备具有增强的机械强度的矿团块的方法。
【专利说明】纳米碳管应用于粉矿团块以增加其机械强度
【技术领域】
[0001] 本发明涉及将纳米碳管用于粉矿团块以增强其机械强度的应用。本发明还涉及一 种制备具有增强的机械强度的矿团块的工艺及具有纳米碳管的团块产物。
【背景技术】
[0002] 现今，纳米技术正在若干个研究领域中实施，主要是工程学、化学、物理学及生物 学。基于纳米级的各种革新产物已在世界范围市场中商业化。纳米碳管技术现在是世界上 许多研究团队所研究的最热门的课题之一，这是因为其具有优异的机械性质、电性质及热 性质。这些特殊性质是归因于纳米管的尺寸与结构的组合。纳米管为具有纳米直径的圆柱 形几何形状的结晶结构，仅由碳原子组成。纳米碳管可能具有的用途不计其数，且现今主要 开发的应用是关于材料强化。基于此可能性背景，本发明涉及纳米碳管的应用，目的是增加 团块产物的机械强度。
[0003] 矿团块产物的物理强度是冶金反应器的主要质量要求之一且对工艺的生产率及 成本具有直接影响。纳米碳管技术开创了应用于粉矿造块路径的广泛可能性，其起复合网 的作用，向团块产物提供高物理强度以及其它特征。
[0004] 当前技术提供各种矿冷造块技术。这些技术是基于使用例如水泥、砂浆、有机粘结 剂及碳酸化残余物等粘结剂使粉矿造块。与这些粘结剂相联合，存在若干种添加剂以加速 造块固化且改善其物理性质。若干项专利展示了利用硅酸钠以及其它添加剂的针对应用于 炼钢及冶金工业的工业残余物的造块技术。然而，尚未报导将纳米碳管用作硅酸盐基质的 强化物以增加造块产物的机械强度的应用。
[0005] 文件US2002152839描述了含有微粒铁材料的成形体，例如铸球、坯块及类似物， 其具有足以经受高达至少l〇〇〇°C的温度的强度。它们可以使用完全水合的高氧化铝水泥作 为粘结剂来获得。可以通过添加少量膨润土、硅粉或其它合适的补充胶合材料及超塑化剂 来进一步增强球粒在高温下的强度。
[0006] 文件US2005061207描述了自还原、冷接合球粒，其包含铁矿浓缩物、碳还原剂及 作为粘结剂的具有特殊要求的细粉状波特兰（Portland)水泥熔渣。将所述组分组合在一 起以形成混合物。当将混合物放到造球盘或旋转鼓中且添加水时产生球粒。
【发明内容】
[0007] 本发明将团块制造过程中的一些问题减到最少，例如：需要大量添加粘结剂；由 冷路径制成的团块的机械强度低；因运输及处理而产生大量细粉；因热冲击而产生大量细 粉；及受源自于某些粘结剂的非所需元素污染。本发明将投放各种类型粘结剂的需要减到 最小，不加入任何新的污染物（被视为有益于团块的碳除外），显著增加团块的机械强度， 减少因运输及处理而产生的细粉，及允许将此产物用于需要负载高强度的反应器中。
[0008] 下表将本发明与常规技术路径进行对比，从而凸显出主要差异：
[0009]
【权利要求】
1. 一种将纳米碳管用于粉矿团块以增加机械强度的应用，其包含： 通过机械混合或使用超声波处理器将纳米碳管分散到基质中； 进行与所述矿的机械混合；及 造块。
2. -种制备具有高机械强度的矿团块的方法，其包含： 将纳米碳管分散到基质中； 制备所述混合物； 造粒或压块或挤压； 筛分所述球粒/坯块； 干燥；及 筛分。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述基质包含至少一种粘结剂。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述粘结剂为液态硅酸钠。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述纳米碳管的所述分散是通过机械混合或通 过使用超声波处理设备来进行的，所述造粒是用盘或鼓进行的，且所述干燥在约150°C到 200°C之间的传送带烘炉中进行。
6. 根据权利要求2所述的方法，其中所述纳米碳管是以可以变化至多5%的比例合并 到所述硅酸盐中。
7. 根据权利要求3所述的方法，其中所述基质包含添加剂，例如木薯及玉米淀粉，及微 米硅石。
8. -种团块产物，其包含粉矿、粘结剂及纳米碳管。
9. 一种纳米碳管的用途，其用于对粉矿进行造块以增加其机械强度。
10. 根据权利要求9所述的用途，其中所述粉矿是选自铁粉矿、镍粉矿、锰粉矿及其混 合物。
【文档编号】C22B1/243GK104053797SQ201280050694
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2011年9月8日
【发明者】佛雷维欧·迪·卡斯特罗·杜特拉, 汉弥尔顿·波多·皮曼达, 法德琳·甘萨加·迪·勒桑蒂 申请人:淡水河谷公司