李三華，張甲寶

（1.湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005；2.湖南超牌科技有限公司，湖南 長沙 410000）

1 前言

長石是鉀、鈉、鈣和少量鋇等堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物，其基本結(jié)構(gòu)單元是四面體，晶體結(jié)構(gòu)呈架狀，主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、BaO、Fe2O3等，長石的熔點(diǎn)低，一般在1 100℃～1 300℃，長石常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔劑，并可降低燒成溫度，是玻璃和陶瓷工業(yè)的一種主要原料，長石硬度高，莫氏硬度在6～6.5，磨礦難度較大[1]。

助磨劑是礦物在磨碎過程中，向磨機(jī)系統(tǒng)添加一種或多種能夠顯著提高磨礦效率或降低能耗的化學(xué)藥劑的總稱。其作用是減少礦漿水分，降低礦漿粘度，提高磨礦效率，降低能耗[2-3]。根據(jù)其物理化學(xué)性質(zhì)，可分為有機(jī)助磨劑和無機(jī)助磨劑兩大類；根據(jù)添加時(shí)的物質(zhì)狀態(tài)，助磨劑又可分為固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)三大類。磨礦作業(yè)是選礦的重要一環(huán)，其能耗最大，約占總能耗的60%以上，如何改善磨礦條件，提高磨礦效率，降低能耗，受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，也是一個(gè)亟待解決的難題。本文主要對比研究了四種助磨劑(六偏磷酸鈉、9400分散劑、三乙醇胺、偏硅酸鈉)在衡山鈉長石磨礦中的應(yīng)用效果，優(yōu)選出最佳助磨劑種類及最佳添加量，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)作用[4-5]。

2 試驗(yàn)原料、設(shè)備及試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料選用湖南衡山石碑村的鈉長石，其原料化學(xué)成分見表1，主要礦物為鈉長石，含有少量的鉀長石、粘土礦物和石英；另外還含有微量的褐鐵礦、白云母、黑云母、蛇紋石、黃鐵礦、磁鐵礦和鈦鐵礦等有害雜質(zhì)。

原礦經(jīng)破碎、除鐵、洗礦，入磨粒度控制在10mm以下進(jìn)行磨礦、過篩后，最后通過電磁高梯度磁選機(jī)得鈉長石精礦，磨礦、除鐵試驗(yàn)所選用助磨劑的物理化學(xué)性質(zhì)見表2。

表1 原料化學(xué)成分 (單位：%)

表2 助磨劑物理化學(xué)性質(zhì)

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)場地選擇在湖南天一礦業(yè)有限公司馬跡選礦廠，設(shè)備為山東煙臺(tái)鑫海機(jī)械有限公司生產(chǎn)的球磨機(jī)，型號(hào)為MQG2430格子型球磨機(jī)，研磨介質(zhì)為剛玉球，粒徑為25～70mm(密度3.65g／cm3)，磨礦粒度的檢測用200目不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)篩，礦漿粘度的檢測用NDJ-7粘度計(jì)，除鐵設(shè)備選用佛山星源機(jī)械有限公司生產(chǎn)的高梯度磁選機(jī)，型號(hào)為XYDC-Z13K(專利號(hào)：ZL200620056677.8)的一種新型磁選除鐵設(shè)備[6-7]。

2.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)原料每批次均取粒徑為10mm以下、質(zhì)量相同的鈉長石50t。根據(jù)試驗(yàn)條件要求，加入一定量的研磨介質(zhì)、助磨劑和水。采用MQG2430格子型連續(xù)式球磨機(jī)進(jìn)行磨礦——分級(jí)構(gòu)成小閉路循環(huán)，通過核子秤來控制進(jìn)料速度，通過流量計(jì)控制進(jìn)水量，從而控制球磨機(jī)內(nèi)的礦漿濃度，磨礦時(shí)及時(shí)取樣，采用200目標(biāo)準(zhǔn)篩對磨礦產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析、檢測磨礦效率。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 磨礦濃度的影響

球磨機(jī)內(nèi)的礦漿濃度和粘度是非常重要的工藝參數(shù)，它直接影響到產(chǎn)品的粒徑分布、磨礦細(xì)度及磨礦效率。一般來說磨礦細(xì)度隨著磨礦濃度的增加而增大，當(dāng)?shù)V漿濃度超過一定值(臨界點(diǎn))時(shí)，磨礦細(xì)度反而降低，原因是濃度過高，礦漿在球磨機(jī)內(nèi)得不到充分的分散；濃度過低，球磨介質(zhì)與物料得不到有效接觸，磨礦效果差[8]。在磨礦系統(tǒng)中選擇合適的助磨劑、確定最佳的用量，對提高球磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、降低能耗、降低生產(chǎn)成本、提高分級(jí)效率、減少過磨現(xiàn)象以及對除鐵工藝十分有利。本試驗(yàn)在不加任何助磨劑的情況下做磨礦濃度對細(xì)度的影響試驗(yàn)，每次取200g料漿其磨礦濃度對細(xì)度的影響見表3。

表3 磨礦濃度對細(xì)度的影響

從表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，在研磨介質(zhì)相同，又不加任何助磨劑情況下，磨礦濃度為78%時(shí)，磨礦細(xì)度最好。因此，最終確定磨礦濃度為78%。

3.2 最佳助磨劑的確定

在磨礦試驗(yàn)中，分別加入四種助磨劑(六偏磷酸鈉、9400分散劑、三乙醇胺、偏硅酸鈉)，助磨劑的用量均為鈉長石質(zhì)量(干基)的0.10%，在球磨介質(zhì)相同的情況下，控制相同的進(jìn)料速度和相同的磨礦濃度(均為78%)，每次取200g料漿做磨礦細(xì)度對比試驗(yàn)。其助磨劑品種對磨礦細(xì)度的影響見表4。

表4 助磨劑種類對磨礦細(xì)度的影響

從表4中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在相同的磨礦條件下，加入幾種助磨劑對鈉長石的磨礦都有助磨作用，磨礦細(xì)度(-200目)均有不同程度的提高，其中添加六偏磷酸鈉時(shí)的助磨效果最好。

3.3 六偏磷酸鈉最佳用量的確定

由于六偏磷酸鈉的助磨效果最好，因此選擇六偏磷酸鈉做助磨劑的用量試驗(yàn)，在磨礦速度相同的情況下，磨礦濃度均控制在78%，對六偏磷酸鈉的用量進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，每次取200g料漿試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 六偏磷酸鈉用量對磨礦細(xì)度的影響

由表5可以看出，當(dāng)六偏磷酸鈉用量為0.15%時(shí)，磨礦細(xì)度最高，磨礦效果最好，若再增加助磨劑的用量，磨礦細(xì)度不升反降。因此六偏磷酸鈉最佳用量為鈉長石質(zhì)量的0.15%。

3.4 助磨劑品種及用量對除鐵效果的影響

在除鐵試驗(yàn)中，選擇不同的助磨劑，在研磨介質(zhì)相同的情況下，磨礦濃度為78%時(shí)，除鐵礦漿料濃度選擇為25%，助磨劑品種、用量對除鐵的影響見表6。

表6 助磨劑品種及用量對除鐵的影響 (單位：%)

從表6中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，加入六偏磷酸鈉用量為0.15%，除鐵的礦漿濃度為25%時(shí)，除鐵效果最理想，精礦的鐵含量降低到0.070%。

3.5 助磨劑對后續(xù)作業(yè)的影響

(1) 助磨劑對鈉長石分級(jí)的影響。

助磨劑對鈉長石的礦漿有一定的分散作用，改善了礦漿的流動(dòng)性，在相同濃度下可以提高分級(jí)機(jī)的分級(jí)效率，減少“過磨”現(xiàn)象，一般情況下，分級(jí)效率可提高25%～30%。因此，加入助磨劑后，通過提高分級(jí)效率，可大幅度提高球磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，降低磨礦成本。

(2) 助磨劑對研磨過程控制的影響。

加入六偏磷酸鈉作助磨劑后，降低了礦漿的粘度，能消除研磨介質(zhì)與球磨機(jī)襯板的黏附現(xiàn)象，還可在短時(shí)間內(nèi)消除磨機(jī)的“脹肚”現(xiàn)象。

(3) 助磨劑對鈉長石濕法除鐵的影響。

對于濕法磁選來說，選用XYDC-Z13K高梯度磁選機(jī)，由于加入0.15%六偏磷酸鈉作助磨劑，使泥漿的粘度減小，流動(dòng)性增加，礦漿的分散作用得到加強(qiáng)，可以避免鈉長石對磁性礦物的包裹，使鈉長石與磁性礦物更好地分離；同時(shí)減少了礦漿在磁選機(jī)中的阻力，使磁性礦物更好地被吸附。因此，六偏磷酸鈉的加入對鈉長石除鐵提純有促進(jìn)加強(qiáng)的作用。

4 結(jié)語

(1) 在鈉長石濕法磨礦中，加入六偏磷酸鈉、偏硅酸鈉、9400分散劑、三乙醇胺等助磨劑，都能提高磨礦細(xì)度。其中，六偏磷酸鈉的助磨效果最好，其最佳用量為鈉長石質(zhì)量的0.15%。

(2) 助磨劑只有在濃度達(dá)到一定范圍時(shí)，才有明顯的助磨作用，濃度過高或過低，效果都不理想，本試驗(yàn)最適宜的磨礦濃度為78%，磨礦細(xì)度最佳。

(3) 合理選擇和使用助磨劑，能提高礦漿的分散性和流動(dòng)性，提高分級(jí)效率，消除球磨介質(zhì)與襯板的黏附現(xiàn)象，可以使“脹肚”現(xiàn)象在短時(shí)間內(nèi)消除，從而顯著提高磨礦效率，降低能耗；同時(shí)除鐵的礦漿濃度為25%時(shí)，能提高除鐵效率，可穩(wěn)定獲得Fe2O3含量小于0.07%的精礦。