石英堅硬、耐磨,特別是需要細磨時(shí),單純依靠介質(zhì)的研磨作用很難獲得理想細度的粉磨產(chǎn)品,因此在石英粉磨的過(guò)程中往往加入一定量的助磨劑用以改善研磨效果。
助磨劑是指能夠顯著(zhù)提高粉磨效率或降低粉磨過(guò)程能耗和鋼耗而在粉磨過(guò)程中加入的化學(xué)添加劑(氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的化學(xué)物質(zhì))。通常認為,加入助磨劑可以降低石英顆粒的硬度、降低石英的表面張力、改善磨礦料漿的流動(dòng)性。
在助磨劑的選擇和應用上,目前主要有三乙醇胺、DA分散劑、硬脂酸、氯化銨、氯化鈉、酒精、油酸鈉、硅酸鈉、十二胺等,也有用脂肪醇聚氧乙基醚和十二烷基三甲基氯化銨進(jìn)行試驗。
1、硝酸鐵和黃原酸鉀
G.Akdogan與D.Johns采用硝酸鐵和黃原酸鉀作為助磨劑,認為助磨劑的濃度和礦漿pH值對石英粉磨效果具有直接的影響。
2、三乙醇胺、甘醇
S·Sohon等研究了三乙醇胺、甘醇及二甘醇、油酸、油酸鈉、亞硫酸鹽廢液以及十二烷基苯磺酸對石英磨礦的影響,發(fā)現添加0.05%三乙醇胺和0.025%甘醇對改善磨礦有一定作用,但沒(méi)有一種助磨劑有顯著(zhù)的助磨效果,事實(shí)上,0.1%油酸鈉及0.1%三乙醇胺似乎對石英的磨礦起負作用。
3、醇類(lèi)添加劑
M.Hasegawa等在實(shí)驗室振動(dòng)棒磨機上研究了具有不同烷基的醇類(lèi)對石英超細磨的影響,結果表明,醇類(lèi)添加劑對石英超細磨具有良好的促進(jìn)作用,粉磨產(chǎn)品的比表面積隨添加劑用量的增加而增大。
4、氯化銨
劉鳳春等分別以氯化鈉、氯化銨、油酸鈉、三乙醇胺為助磨劑進(jìn)行了石英粉磨對比試驗,結果表明,在其它條件相同時(shí),氯化銨對石英的粉磨效果最好,有效使用助磨劑,可提高磨礦效率,節約能耗,提高生產(chǎn)能力。在磨礦其他條件相同的情況下(磨礦時(shí)間為30min,磨礦濃度為50%),加入助磨劑可節約磨礦時(shí)間50%以上。
5、三乙醇胺
郝保紅等研究了干磨、濕磨以及添加助磨劑三乙醇胺對粉石英超細磨礦的影響,結果表明,在提高磨礦效率方面,三乙醇胺磨礦>濕式磨礦>干式磨礦的作用效果,在粉碎極限方面,三乙醇胺磨礦<濕磨<干磨的作用效果。磨礦產(chǎn)品測試表明不同磨礦環(huán)境對粒度、晶體結構以及化學(xué)鍵的影響不一樣,其中以添加三乙醇胺的影響最大,濕磨次之,干磨最小。
6、十二胺、DA分散劑、硅酸鈉和氯化銨
印萬(wàn)忠等利用攪拌磨研究了助磨劑十二胺、DA分散劑、硅酸鈉和氯化銨在超細SiO2粉磨過(guò)程中的助磨作用,研究表明,DA分散劑和硅酸鈉有顯著(zhù)的助磨效果,其中DA分散劑在最佳用量1.5%條件下,粉磨產(chǎn)品的d50由0.3342μm降低到了0.2860μm,d97由0.5688μm降低到了0.5040μm。
7、焦磷酸鈉
王瑛瑋等采用自行研制的離心強制循環(huán)超細粉碎設備,在石英與水質(zhì)量比為3:7、助磨劑焦磷酸鈉用量0.5%、磨礦時(shí)間3h的條件下,制備出了顆粒粒徑60nm以下的納米級超細石英粉體,石英粉體的結晶度顯著(zhù)降低。
8、六偏磷酸鈉和硅酸鈉
毛勇等選擇六偏磷酸鈉和硅酸鈉為單一助磨劑,并按質(zhì)量比為1:1形成組合助磨劑,研究三種助磨劑及用量對石英磨礦效果的影響,結果表明:
?。?)組合助磨劑在最佳的添加量0.5%時(shí),與不添加助磨劑和添加單一助磨劑硅酸鈉及六偏磷酸鈉相比,-0.043mm粒級的含量分別提高了9.90個(gè)百分點(diǎn)、3.34個(gè)百分點(diǎn)和2.23個(gè)百分點(diǎn),明顯提高石英的磨礦效率。
?。?)礦漿黏度檢測發(fā)現,組合助磨劑明顯降低了礦漿的黏度,能促進(jìn)礦漿的分散性與流動(dòng)性;紅外光譜、溶液化學(xué)計算及XPS表面元素分析可知,磨礦礦漿pH值為9.89時(shí),磨礦用水中的鈣離子吸附在石英表面,在石英表面產(chǎn)生Si-O-Ca+活性位點(diǎn),組合助磨劑以HPO42-和HSiO3-為主要活性物,基團負電性比單一助磨劑強,在被Ca2+活化的石英表面會(huì )產(chǎn)生較強的化學(xué)吸附;吸附能計算表明,組合助磨劑在活化石英表面的吸附作用比兩種單一助磨劑強,其會(huì )通過(guò)吸附作用降低石英表面硬度及抗拉強度,能明顯提高石英的粉磨效率。
?。?)硅酸鈉與六偏磷酸鈉在石英粉過(guò)程中可能存在協(xié)同效應,硅酸鈉能明顯降低礦漿的黏度,而六偏磷鈉在石英表面的吸附作用比硅酸鈉強,因此其會(huì )明顯降低石英的比表面能,而組合助磨劑兼具二者優(yōu)點(diǎn),因此助磨效果最好。
9、丙三醇和焦磷酸鈉
王澤紅等采用批次濕式球磨試驗,系統研究了丙三醇和焦磷酸鈉兩種助磨劑對0.074~2mm石英純礦物磨礦動(dòng)力學(xué)行為的影響。結果表明:石英磨礦過(guò)程符合m階磨礦動(dòng)力學(xué)模型,隨丙三醇和焦磷酸鈉質(zhì)量分數的增加,動(dòng)力學(xué)參數k先減小后增大,動(dòng)力學(xué)參數m先增大后減小,助磨劑的質(zhì)量分數為0.3%~0.5%時(shí)達到最大值;在相同磨礦條件下,0.45~1mm粒級的磨礦速度最大。
10、無(wú)機與有機助磨劑對比
高偉采用無(wú)機助磨劑(氯化銨、硝酸鐵、硅酸鈉)和有機助磨劑(油酸、黃原酸鉀、聚丙烯酸鈉),在所確定的適宜磨礦參數的基礎上,研究了助磨劑用量對石英粉磨效果的影響,結果表明:不同助磨劑對石英粉磨效果的影響不同,但均有一適宜的用量,在該用量下,粉磨效果從高到低的排序為硅酸鈉(1.0%)>氯化銨(2.0%)>硝酸鐵(0.5%)>黃原酸鉀(0.5%)>聚丙烯酸鈉(2.0%)>水>油酸(1.0%);石英粉磨產(chǎn)品中-0.043mm粒級含量分別為74.02%、72.54%、71.11%、71.06%、70.83%、68.51%、59.97%。
整體而言,在試驗所選擇的助磨劑及其用量范圍內,無(wú)機類(lèi)助磨劑的作用效果優(yōu)于有機類(lèi)助磨劑。在無(wú)機類(lèi)助磨劑中,助磨效果最好且高于水的助磨劑是硅酸鈉;在有機類(lèi)助磨劑中,助磨效果最好且高于水的助磨劑是黃原酸鉀。同時(shí)發(fā)現,油酸在石英的磨礦過(guò)程中起負作用,添加量為1.0%時(shí)磨礦效果最差,磨礦產(chǎn)品中-0.043mm粒級含量低至59.97%。

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