分散劑對(duì)磨礦實(shí)效的影響

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本文作者：王澤紅1鄧善芝1于福家1韓躍新1高太1,2作者單位：1東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院2鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司齊大山選礦廠(chǎng)

試驗(yàn)物料及試驗(yàn)方法

1試驗(yàn)物料

1)來(lái)源及制備

針對(duì)我國(guó)鋁土礦的資源特點(diǎn)，試驗(yàn)采取了典型的鋁硅比為5左右的鋁土礦，礦樣取自山西孝義。由于所取的礦樣粒度較粗，難以達(dá)到試驗(yàn)用磨礦設(shè)備的給料粒度要求，故需要對(duì)其進(jìn)行處理。將所取的鋁土礦礦樣，分別進(jìn)行顎式破碎機(jī)粗碎、顎式破碎機(jī)中碎和對(duì)輥破碎機(jī)粉碎，使其粒度達(dá)到2．0mm以下，粉碎后的試樣分別進(jìn)行混勻和分裝，供磨礦試驗(yàn)使用。

2)性質(zhì)

對(duì)混勻后的試驗(yàn)原礦取樣分析，其化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。可知：試驗(yàn)所用礦樣的鋁硅比為4．77，屬低品位鋁土礦；TFe含量為18．32％，偏高；其次為T(mén)iO2和MnO2。XRD分析表明，試驗(yàn)原料中，主要含鋁礦物為一水硬鋁石，其他礦物主要有高嶺石、綠泥石、鈦磁鐵礦等。

2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)所用的磨機(jī)為實(shí)驗(yàn)室型Φ100mm×150mm球磨機(jī)，有效容積1．18L；試驗(yàn)所用的助磨劑為DA分散劑，用去離子水稀釋至10％使用。在前期大量探索性試驗(yàn)和優(yōu)化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了助磨劑試驗(yàn)的最佳磨礦條件，即：介質(zhì)充填率為40％，介質(zhì)配比為Φ30mm∶Φ20mm∶Φ15mm＝31％∶23％∶46％，料球比為0．75，磨礦濃度為85％，磨礦時(shí)間為35min。本研究將在此最佳條件下，研究助磨劑DA分散劑加入前后磨礦效率的變化情況。每次試驗(yàn)用物料230g。試驗(yàn)時(shí)，首先加入所需水量的1／3，然后加入物料，再加入所需的助磨劑溶液，最后加入剩余水量。

3產(chǎn)品檢測(cè)

磨礦產(chǎn)品用0．074mm的篩子濕篩，篩上產(chǎn)品烘干后稱(chēng)重，計(jì)算－0．074mm產(chǎn)率；磨礦產(chǎn)品的礦漿黏度采用NDJ－8S數(shù)字顯示黏度計(jì)測(cè)量；礦漿pH值采用酸度計(jì)測(cè)量；礦物表面電位采用Zeta－plus電位分析儀測(cè)量；顆粒的表面形貌采用日立S－3500n掃描電鏡檢測(cè)；助磨劑的吸附特性采用型號(hào)為PerkinElmerSpectrumOneFT－IRSpectrometer的紅外光譜儀檢測(cè)。

DA分散劑對(duì)磨礦效率的影響

磨礦效率是指磨機(jī)單位能耗生產(chǎn)率，也就是磨機(jī)每消耗1kW•h能量所處理的物料量。在生產(chǎn)實(shí)踐中，磨礦效率既可以表示為每消耗1kW•h能量所處理的新給料的噸數(shù)，也可以表示為每消耗1kW•h能量所產(chǎn)生的－0．074mm粒級(jí)的噸數(shù)。在本研究中，當(dāng)磨礦條件相同時(shí)，磨機(jī)的磨礦效率與磨礦產(chǎn)品中－0．074mm的含量成正比，即磨礦產(chǎn)品中－0．074mm的含量越大，磨礦效率越高。在前文所述的最佳磨礦條件下，研究了DA分散劑用量對(duì)磨礦產(chǎn)品中－0．074mm含量的影響，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，磨礦產(chǎn)品中－0．074mm粒級(jí)含量隨DA分散劑用量的增加先增大后減小：當(dāng)不加DA分散劑時(shí)，磨礦產(chǎn)品中－0．074mm的含量為47．80％；當(dāng)DA分散劑用量為0．5％時(shí)，磨礦產(chǎn)品中－0．074mm的含量達(dá)到最大值51．44％，與不加藥劑相比，－0．074mm粒級(jí)含量提高了3．64個(gè)百分點(diǎn)；之后，隨著DA分散劑用量的增大，－0．074mm的含量反而下降，但幅度較小。綜上所述，當(dāng)DA分散劑用量為0．5％時(shí)，磨礦效率最高。

機(jī)理分析

1DA分散劑在鋁土礦表面的吸附特性

未添加DA分散劑和加入DA分散劑后磨礦產(chǎn)品的紅外光譜圖，如圖2所示。由紅外光譜分析結(jié)果可知，加入助磨劑后，礦物顆粒表面羥基吸收峰發(fā)生偏移，Al－O振動(dòng)峰與Si－O鍵伸縮振動(dòng)吸收峰也發(fā)生了較大的偏移。上述結(jié)果說(shuō)明，助磨劑DA分散劑在礦物顆粒表面形成氫鍵且有化學(xué)吸附存在。

2DA分散劑對(duì)礦漿黏度的影響

DA分散劑用量不同時(shí)，磨礦礦漿黏度的變化如圖3所示。由圖可知：當(dāng)沒(méi)有加入DA分散劑時(shí)，礦漿黏度最大，為1080Pa•s；加入DA分散劑后，礦漿黏度隨其用量的增加迅速降低，當(dāng)藥劑用量為0．5％時(shí)，礦漿黏度最低。這說(shuō)明DA分散劑的使用降低了磨礦礦漿黏度。對(duì)應(yīng)圖1可知，當(dāng)?shù)V漿黏度低時(shí)，磨礦產(chǎn)品中－0．074mm的含量也高，即磨礦效率最大。說(shuō)明降低礦漿黏度有利于提高磨礦效率。

3DA分散劑對(duì)礦漿電位的影響

加入DA分散劑前后鋁土礦表面電位隨溶液pH值的變化，如圖4所示。鋁土礦自然狀態(tài)時(shí)pH值為7．1，由圖4可知，此時(shí)的電位為－28mV，而加入DA分散劑后，鋁土礦電位變?yōu)椋?4mV。這表明，DA分散劑的使用，使得鋁土礦顆粒表面電荷絕對(duì)值增加。顆粒表面電荷絕對(duì)值增加時(shí)，顆粒間雙電層間的排斥能顯著增大，使礦漿更加容易分散，從而降低了磨礦產(chǎn)品的礦漿黏度，有利于提高磨礦效率。

4DA分散劑對(duì)顆粒形貌的影響

圖5中A、B分別為磨礦過(guò)程中未添加DA分散劑和添加DA分散劑條件下，鋁土礦磨礦產(chǎn)品中－0．15＋0．042mm粒級(jí)的SEM圖像。對(duì)比圖5A和圖5B可知，磨礦過(guò)程中添加DA分散劑后，改變了磨礦產(chǎn)品的顆粒形貌，使顆粒趨向于圓形化，這樣有利于減少礦漿流動(dòng)的阻力，從而改善礦漿的流動(dòng)性。對(duì)放大1000倍的鋁土礦磨礦產(chǎn)品的SEM圖像（限于篇幅，未放置該圖像）分析可知，加入DA分散劑前后的顆粒表面并沒(méi)有顯著的差別，可見(jiàn)DA分散劑并沒(méi)有造成顆粒表面裂隙或者表面缺陷。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，不加藥劑的磨礦產(chǎn)品中，礦粒表面吸附著這大量的微細(xì)粒；而加入藥劑后的磨礦產(chǎn)品中，礦粒表面吸附微細(xì)粒很少。這說(shuō)明，DA分散劑的加入，強(qiáng)化了礦漿的分散性，降低了礦漿的黏度。因此，DA分散劑對(duì)鋁土礦的作用，主要是由于對(duì)礦漿分散作用的加強(qiáng)，而對(duì)礦物顆粒表面硬度的影響較小。

結(jié)論

1）一水硬鋁石與主要含硅礦物之間嵌布關(guān)系復(fù)雜，彼此緊密鑲嵌，解離較難，采用助磨劑是提高磨礦效率、降低磨礦能耗的有效措施之一。2）在鋁土礦磨礦過(guò)程中，使用DA分散劑可提高磨礦效率。在其他磨礦參數(shù)相同的條件下，可使磨礦產(chǎn)品中－0．074mm的含量提高3．64個(gè)百分點(diǎn)。3）DA分散劑在鋁土礦表面形成氫鍵，產(chǎn)生物理吸附和化學(xué)吸附，降低了磨礦礦漿的黏度，改變了鋁土礦表面的電位，改善了顆粒形貌。上述諸因素共同作用，提高了鋁土礦的磨礦效率。4）DA分散劑作為鋁土礦的助磨劑，主要是對(duì)礦漿分散作用加強(qiáng)，降低礦漿的黏度，對(duì)鋁土礦表面硬度的影響很小。