助磨剂的作用及作用机理研究

  在磨矿过程中 , 原料通常都不是单一的矿物 。 不同的矿物 , 在后续的作业中粒度要求不完全一样 。 有些药剂对不同的矿物具有选择性磨碎作用 。试验 表明 [10 ] ,磁铁矿和石英混合 ,添加 200 g/ t CaO ,矿浆 浓度 ≥ %时 ,磁铁矿的选择性磨碎效果非常明显 。 75

  表面覆有薄膜后 , 其硬度小于表面十分光滑的固体 。于 是系统地考察了周围介质对物料破坏过程中力学性

  利和加拿大一些铜矿和铁矿完成工业试验 。试验结 果证明是一种效果好 、 适应能力强 、 对浮选 、 、 脱水 直至 精矿烧结 、 团矿均无不利影响的助磨剂 。助磨剂 XF

  化学添加剂能降低岩矿的硬度 , 可根据物质结 构及吸附学说进行解释 , 因为处于固体内部的质点 受到四周质点的相互作用 ,能量处于平衡状态 ,而位 于表层的质点向内方向受到强的作用力 , 但向外方 向 ,受空气分子的作用力极弱 , 由于这样 , 矿物表层 的质点便表现出有剩余的键能存在 ( 即表面自由 能) 。从热力学观点看 ,矿物表面由于存在不饱和键 能 ,必然要吸附周围物质使之得到补偿以降低表面 能 ,由于能量降低是一个自发过程 ,故矿物表面发生 化学药剂的吸附亦是自发进行的过程 。 粉磨时 ,磨机内被磨物料受到不同应力的作用 , 导致形成裂纹并扩展 , 然后被粉碎 。从颗粒断裂的 过程来看 ,根据裂纹扩展条件 ,助磨剂分子在新生表 面的吸附能够大大减少裂纹扩展所需的外应力 , 阻止新 生裂纹的重新闭合 ,促进裂纹的扩展 。

  地在生产的全部过程中使用助磨剂 , 使磨机生产能力显著 提高 。 1975 年第十一届国际选矿会议发表了前苏联 和保加利亚共同对保加利亚乌尔梯若夫矿床铁矿石 进行的研究 [4 ] ,用低分子脂肪酸作助磨剂 ,促进了中 矿颗粒的解离 ,有利于选择性磨矿 ,使精矿铁含量增 加 1 %～ 1. 5 % ; 回收率增加 2 %～ 3 % ; 同时还提高 了磨矿机的解决能力 。1977 年在十二届国际选矿 会议上公布了克里派尔使用助磨剂 XF - 4272 的研 究结果 [5～7 ] 。克里派尔全面地考察了助磨剂与矿浆 浓度 、 矿浆粘度和磨矿速率之间的关系 。XF - 4272 为一种聚合物 ,具有分散作用 。该药剂已在美国 、 智

  近年来的研究表明 , 水蒸气及某些化学添加剂 对细粒间有一种穿透力 , 它可降低细粒物料的粘附 性 ,使细粒物料团聚得到疏松 、 分裂以至分散 , 从而 阻止细粒的团聚 , 亦可使物料不易粘附在研磨体和 衬板的表面上 ,这样能有效地减弱或消除糊球现象 , 破坏物料的垫层作用 ,提高粉磨效率 。 关于粉磨过程中物料的积聚现象和助磨剂的作 用 ,Beke [11 ] 作过深入研究 。他提出 ,粉磨过程中 , 物 料聚集的形成和发展有两个阶段 , 开始是小颗粒由 于表面张力而具有较强的积聚力 , 粘附在大颗粒上 或相互间粘附 ,这样形成的松散的积聚体 ,有人叫做 “结团”表面活性剂能把它们解散 ; 在这种松散积聚 , 体的基础上 ,进一步受机械应力作用 ,可发生类似于 金属焊接那样的过程 ,使结构发生变化 ,晶格歪扭和 变形 ,这种坚固的积聚体靠表面活性剂是不能解开 的 ,只能等它们生长到一定尺寸后 ,再度被粉磨 。物 料的粉磨进入到这后一阶段后 , 机械能将使物料发 生积聚与粉碎 ,它本身交替地转换成表面能与结合 能 。掺加助磨剂以后 ,在第一阶段就起作用 ,将结团 解开 ,使第二阶段不出现或少出现 。

  效果 提高磨矿机解决能力 10 % 或提高磨矿细度 7. 5 % 提高磨矿机解决能力 5 %

  为了提升产品在应用中的分散性和流动性 , 有 些物料粉碎时也要加入助磨剂进行改性 。例如 : 在 粉碎氧化铁系颜料时加入 0. 5 %～1 %硬脂酸助剂 , 不仅增产 26 % ,而且所粉碎的铁红颜料制造油漆的 分散时间也缩短了 50 % 。对于一种助磨剂加入到 被粉碎物料之中 ,有几率发生上述某一种作用 ,也可能 是几种作用的联合 。

  为了提高磨矿效率 , 可以在磨矿过程中添加化 学药剂 ,通过药剂改变磨矿环境或物料表面的物理 化学等方面的特性 。在磨机内添加的化学药剂称之 为助磨剂 。 助磨剂 ( 也称粉碎助剂) 是微粉碎和超微粉碎作 业的一种辅助材料 , 由于多是一些有机或无机的化 学药品 ,故亦可称化学粉碎助剂 。它的添加量甚微 , 但收益颇大 ,或者提高粉碎产品细度 ; 或者在一定的 动力消耗下提高磨机生产能力 ; 或者能够改善粉体 物料的性能 ,如流动性 、 填充性 、 分散性 、 贮存稳定性 等 ; 或者防止物料凝聚和粘壁等等 。

  能的影响 。对水 、 无机盐 、 表面活性剂的试验研究结 果表明 : 方解石硬度降低程度与加入物浓度的关系 曲线 ,具有吸附等温线特征 。他还着重研究了表面 活性剂的吸附能力对降低固体强度的效应 。列宾捷 尔的这一研究成果奠定了一门新兴边缘学科 —— —物 理化学的力学基础 。在此之后 , 很多研究者先后开 展了各种化学药剂对固体力学性能影响的探讨 。并 对其作用机理及应用条件等方面进行了研究 。最为 突出的是 1965 年韦斯特伍德及其同事[2 ] 研究了水 、 甲苯 、 庚烷直至十六烷的同系物和卤化铝水溶液对 合金扁钻头穿透新劈开 MgO 和 CaF2 速率的影响 ,认 为硬度的变化是由于吸附引起表面电子状态的变 化 。这种变化导致晶格中位错和缺陷点之间特殊的 相互作用 。

  助磨剂种类繁多 ,助磨效果差异很大 ,应用较多 的就有百余种 。按其在常温下的存在状态一般可分 为液体 、 气体和固体三种 。液体助磨剂有胺类 、 醇 类、 某些无机盐类及水 ; 气体助磨剂有水蒸气 、 丙酮 气体和惰性气体等 ; 固体助磨剂有胶体炭黑 、 硬脂酸 钙、 无机盐氰亚铁酸钾 、 硬脂酸等 。

  作用机理一文中 [8 ] , 详细探讨了十二烷基卤化胺对 石英磨细时的作用机理 。研究根据结果得出 : 在 pH =

  助磨剂强化促进粉磨 ,其作用机理相当复杂 ,尽 管国内外对此进行了大量的研究 ,但是还不够深入 。 关于助磨剂的作用机理 , 主要有两种观点 : 一是 “吸 附降低硬度” 学说 ,认为助磨剂分子在颗粒上的吸附 降低了颗粒的表面能或者引起表面层晶格的位置迁 移 ,产生点或线的缺陷 , 以此来降低颗粒的强度和硬 度 ; 同时 ,阻止新生裂纹的闭合 ,促进裂纹的扩展 ; 二 是 “矿浆流变学调节” 学说 , 助磨剂通过调节矿浆的 流变学性质和矿粒的可流动性等 ,降低矿浆的粘度 , 促进颗粒的分散 , 来提升矿浆的可流动性阻止矿 粒在研磨介质及磨机衬板上的粘附及颗粒之间的团 聚。

  摘 : 在磨矿过程中 , 添加一定的助磨剂 , 能大大的提升磨矿效率 , 提高磨矿生产能力 , 减少磨矿能 要 耗 。助磨剂的作用和作用机理尚处于研究之中 , 有待于进一步的完善 。介绍了助磨剂的 种类 、 作用和国内外助磨剂的研究现状 ,并浅析了助磨剂的作用机理 。 关键词 : 助磨剂 ; 磨矿 ; 能耗 中图分类号 : TD921. 4 文献标识码 :A

  [5] K R. limpel . 论化学助磨剂的使用及其对矿石在湿磨中选择性磨

  被粉碎物料颗粒吸附一层单分子膜的助磨剂 后 ,吸附分子与矿物颗粒表面缺陷组织之间的电子 转移 ,使有些离子晶型的物料的显微硬度降低 ,加快 塑性变形 ,促进粉碎过程 。

  当矿物颗粒表面吸附了助磨剂分子后 , 表面能 大幅度下降 ,相应的物料抗张强度也降低 。

  制 pH 值 , 添加助磨剂 , 球的磨损明显降低 , 主要原 因是助磨剂的添加某些特定的程度上排除和抑制了氧的作 用 ,消除了电化学腐蚀反应 。

  的强度 ,防止凝聚和粘壁现象的发生 ,同时还可以改 善产品的应用性能 。 (3) 关于助磨剂的作用机理 ,主要有两种观点 , 一种认为助磨剂降低物料硬度 , 另一种则认为助磨 剂的引入改变了矿浆的流变学特性和矿粒的可流动 性 。究竟哪种作用为主体 ,视详细情况而定 。

  由于受范德华力和静电力的作用 , 很容易凝聚 和包球 。但是 ,新生表面一旦吸附助磨剂 ,其活性顿 时下降 ,从而减小凝聚性 、 粘壁性 、 提高了流动性 ,有 利于粉碎 ,更加有助于分级 , 这种有效的分散 、 解聚作 用是助磨剂的重要的功能 。

  在湿磨过程中氧的存在 , 将显著加速球Βιβλιοθήκη Baidu腐蚀 和磨损 ,磨机中球和衬板局部的电化学腐蚀也是很 严重的 。研究表明

  得较大改善 ,但易絮凝 。 我国对助磨剂的应用研究始于 20 世纪 60 年 代 。杨家杖子钼矿选厂于 1967 年开始 ,将水玻璃加 到与原矿磨矿机组成闭路的分级机返砂中 , 提高了 磨矿分级效率 ,改善了浮选指标 。