分散剂对磨矿实效的影响

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本文作者：王泽红1邓善芝1于福家1韩跃新1高太1,2作者单位：1东北大学资源与土木工程学院2鞍钢集团矿业公司齐大山选矿厂

试验物料及试验方法

1试验物料

1)来源及制备

针对我国铝土矿的资源特点，试验采取了典型的铝硅比为5左右的铝土矿，矿样取自山西孝义。由于所取的矿样粒度较粗，难以达到试验用磨矿设备的给料粒度要求，故需要对其进行处理。将所取的铝土矿矿样，分别进行颚式破碎机粗碎、颚式破碎机中碎和对辊破碎机粉碎，使其粒度达到2．0mm以下，粉碎后的试样分别进行混匀和分装，供磨矿试验使用。

2)性质

对混匀后的试验原矿取样分析，其化学成分分析结果见表1。可知：试验所用矿样的铝硅比为4．77，属低品位铝土矿；TFe含量为18．32％，偏高；其次为TiO2和MnO2。XRD分析表明，试验原料中，主要含铝矿物为一水硬铝石，其他矿物主要有高岭石、绿泥石、钛磁铁矿等。

2试验方法

试验所用的磨机为实验室型Φ100mm×150mm球磨机，有效容积1．18L；试验所用的助磨剂为DA分散剂，用去离子水稀释至10％使用。在前期大量探索性试验和优化试验的基础上，确定了助磨剂试验的最佳磨矿条件，即：介质充填率为40％，介质配比为Φ30mm∶Φ20mm∶Φ15mm＝31％∶23％∶46％，料球比为0．75，磨矿浓度为85％，磨矿时间为35min。本研究将在此最佳条件下，研究助磨剂DA分散剂加入前后磨矿效率的变化情况。每次试验用物料230g。试验时，首先加入所需水量的1／3，然后加入物料，再加入所需的助磨剂溶液，最后加入剩余水量。

3产品检测

磨矿产品用0．074mm的筛子湿筛，筛上产品烘干后称重，计算－0．074mm产率；磨矿产品的矿浆黏度采用NDJ－8S数字显示黏度计测量；矿浆pH值采用酸度计测量；矿物表面电位采用Zeta－plus电位分析仪测量；颗粒的表面形貌采用日立S－3500n扫描电镜检测；助磨剂的吸附特性采用型号为PerkinElmerSpectrumOneFT－IRSpectrometer的红外光谱仪检测。

DA分散剂对磨矿效率的影响

磨矿效率是指磨机单位能耗生产率，也就是磨机每消耗1kW•h能量所处理的物料量。在生产实践中，磨矿效率既可以表示为每消耗1kW•h能量所处理的新给料的吨数，也可以表示为每消耗1kW•h能量所产生的－0．074mm粒级的吨数。在本研究中，当磨矿条件相同时，磨机的磨矿效率与磨矿产品中－0．074mm的含量成正比，即磨矿产品中－0．074mm的含量越大，磨矿效率越高。在前文所述的最佳磨矿条件下，研究了DA分散剂用量对磨矿产品中－0．074mm含量的影响，结果如图1所示。由图1可知，磨矿产品中－0．074mm粒级含量随DA分散剂用量的增加先增大后减小：当不加DA分散剂时，磨矿产品中－0．074mm的含量为47．80％；当DA分散剂用量为0．5％时，磨矿产品中－0．074mm的含量达到最大值51．44％，与不加药剂相比，－0．074mm粒级含量提高了3．64个百分点；之后，随着DA分散剂用量的增大，－0．074mm的含量反而下降，但幅度较小。综上所述，当DA分散剂用量为0．5％时，磨矿效率最高。

机理分析

1DA分散剂在铝土矿表面的吸附特性

未添加DA分散剂和加入DA分散剂后磨矿产品的红外光谱图，如图2所示。由红外光谱分析结果可知，加入助磨剂后，矿物颗粒表面羟基吸收峰发生偏移，Al－O振动峰与Si－O键伸缩振动吸收峰也发生了较大的偏移。上述结果说明，助磨剂DA分散剂在矿物颗粒表面形成氢键且有化学吸附存在。

2DA分散剂对矿浆黏度的影响

DA分散剂用量不同时，磨矿矿浆黏度的变化如图3所示。由图可知：当没有加入DA分散剂时，矿浆黏度最大，为1080Pa•s；加入DA分散剂后，矿浆黏度随其用量的增加迅速降低，当药剂用量为0．5％时，矿浆黏度最低。这说明DA分散剂的使用降低了磨矿矿浆黏度。对应图1可知，当矿浆黏度低时，磨矿产品中－0．074mm的含量也高，即磨矿效率最大。说明降低矿浆黏度有利于提高磨矿效率。

3DA分散剂对矿浆电位的影响

加入DA分散剂前后铝土矿表面电位随溶液pH值的变化，如图4所示。铝土矿自然状态时pH值为7．1，由图4可知，此时的电位为－28mV，而加入DA分散剂后，铝土矿电位变为－34mV。这表明，DA分散剂的使用，使得铝土矿颗粒表面电荷绝对值增加。颗粒表面电荷绝对值增加时，颗粒间双电层间的排斥能显著增大，使矿浆更加容易分散，从而降低了磨矿产品的矿浆黏度，有利于提高磨矿效率。

4DA分散剂对颗粒形貌的影响

图5中A、B分别为磨矿过程中未添加DA分散剂和添加DA分散剂条件下，铝土矿磨矿产品中－0．15＋0．042mm粒级的SEM图像。对比图5A和图5B可知，磨矿过程中添加DA分散剂后，改变了磨矿产品的颗粒形貌，使颗粒趋向于圆形化，这样有利于减少矿浆流动的阻力，从而改善矿浆的流动性。对放大1000倍的铝土矿磨矿产品的SEM图像（限于篇幅，未放置该图像）分析可知，加入DA分散剂前后的颗粒表面并没有显著的差别，可见DA分散剂并没有造成颗粒表面裂隙或者表面缺陷。同时我们发现，不加药剂的磨矿产品中，矿粒表面吸附着这大量的微细粒；而加入药剂后的磨矿产品中，矿粒表面吸附微细粒很少。这说明，DA分散剂的加入，强化了矿浆的分散性，降低了矿浆的黏度。因此，DA分散剂对铝土矿的作用，主要是由于对矿浆分散作用的加强，而对矿物颗粒表面硬度的影响较小。

结论

1）一水硬铝石与主要含硅矿物之间嵌布关系复杂，彼此紧密镶嵌，解离较难，采用助磨剂是提高磨矿效率、降低磨矿能耗的有效措施之一。2）在铝土矿磨矿过程中，使用DA分散剂可提高磨矿效率。在其他磨矿参数相同的条件下，可使磨矿产品中－0．074mm的含量提高3．64个百分点。3）DA分散剂在铝土矿表面形成氢键，产生物理吸附和化学吸附，降低了磨矿矿浆的黏度，改变了铝土矿表面的电位，改善了颗粒形貌。上述诸因素共同作用，提高了铝土矿的磨矿效率。4）DA分散剂作为铝土矿的助磨剂，主要是对矿浆分散作用加强，降低矿浆的黏度，对铝土矿表面硬度的影响很小。