几种助磨剂在长石湿法磨矿中的应用效果研究

李三华，张甲宝

（1.湖南环境生物职业技术学院，湖南 衡阳 421005；2.湖南超牌科技有限公司，湖南 长沙 410000）

1 前言

长石是钾、钠、钙和少量钡等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，其基本结构单元是四面体，晶体结构呈架状，主要成分为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、BaO、Fe2O3等，长石的熔点低，一般在1 100℃～1 300℃，长石常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔剂，并可降低烧成温度，是玻璃和陶瓷工业的一种主要原料，长石硬度高，莫氏硬度在6～6.5，磨矿难度较大[1]。

助磨剂是矿物在磨碎过程中，向磨机系统添加一种或多种能够显著提高磨矿效率或降低能耗的化学药剂的总称。其作用是减少矿浆水分，降低矿浆粘度，提高磨矿效率，降低能耗[2-3]。根据其物理化学性质，可分为有机助磨剂和无机助磨剂两大类；根据添加时的物质状态，助磨剂又可分为固态、液态或气态三大类。磨矿作业是选矿的重要一环，其能耗最大，约占总能耗的60%以上，如何改善磨矿条件，提高磨矿效率，降低能耗，受到业内人士的广泛关注，也是一个亟待解决的难题。本文主要对比研究了四种助磨剂(六偏磷酸钠、9400分散剂、三乙醇胺、偏硅酸钠)在衡山钠长石磨矿中的应用效果，优选出最佳助磨剂种类及最佳添加量，对工业生产具有重要的指导作用[4-5]。

2 试验原料、设备及试验方法

2.1 试验原料

试验原料选用湖南衡山石碑村的钠长石，其原料化学成分见表1，主要矿物为钠长石，含有少量的钾长石、粘土矿物和石英；另外还含有微量的褐铁矿、白云母、黑云母、蛇纹石、黄铁矿、磁铁矿和钛铁矿等有害杂质。

原矿经破碎、除铁、洗矿，入磨粒度控制在10mm以下进行磨矿、过筛后，最后通过电磁高梯度磁选机得钠长石精矿，磨矿、除铁试验所选用助磨剂的物理化学性质见表2。

表1 原料化学成分 (单位：%)

表2 助磨剂物理化学性质

2.2 试验设备

试验场地选择在湖南天一矿业有限公司马迹选矿厂，设备为山东烟台鑫海机械有限公司生产的球磨机，型号为MQG2430格子型球磨机，研磨介质为刚玉球，粒径为25～70mm(密度3.65g／cm3)，磨矿粒度的检测用200目不锈钢标准筛，矿浆粘度的检测用NDJ-7粘度计，除铁设备选用佛山星源机械有限公司生产的高梯度磁选机，型号为XYDC-Z13K(专利号：ZL200620056677.8)的一种新型磁选除铁设备[6-7]。

2.3 试验方法

试验原料每批次均取粒径为10mm以下、质量相同的钠长石50t。根据试验条件要求，加入一定量的研磨介质、助磨剂和水。采用MQG2430格子型连续式球磨机进行磨矿——分级构成小闭路循环，通过核子秤来控制进料速度，通过流量计控制进水量，从而控制球磨机内的矿浆浓度，磨矿时及时取样，采用200目标准筛对磨矿产品进行粒度分析、检测磨矿效率。

3 试验结果及讨论

3.1 磨矿浓度的影响

球磨机内的矿浆浓度和粘度是非常重要的工艺参数，它直接影响到产品的粒径分布、磨矿细度及磨矿效率。一般来说磨矿细度随着磨矿浓度的增加而增大，当矿浆浓度超过一定值(临界点)时，磨矿细度反而降低，原因是浓度过高，矿浆在球磨机内得不到充分的分散；浓度过低，球磨介质与物料得不到有效接触，磨矿效果差[8]。在磨矿系统中选择合适的助磨剂、确定最佳的用量，对提高球磨机的台时产量、降低能耗、降低生产成本、提高分级效率、减少过磨现象以及对除铁工艺十分有利。本试验在不加任何助磨剂的情况下做磨矿浓度对细度的影响试验，每次取200g料浆其磨矿浓度对细度的影响见表3。

表3 磨矿浓度对细度的影响

从表3中的试验数据看出，在研磨介质相同，又不加任何助磨剂情况下，磨矿浓度为78%时，磨矿细度最好。因此，最终确定磨矿浓度为78%。

3.2 最佳助磨剂的确定

在磨矿试验中，分别加入四种助磨剂(六偏磷酸钠、9400分散剂、三乙醇胺、偏硅酸钠)，助磨剂的用量均为钠长石质量(干基)的0.10%，在球磨介质相同的情况下，控制相同的进料速度和相同的磨矿浓度(均为78%)，每次取200g料浆做磨矿细度对比试验。其助磨剂品种对磨矿细度的影响见表4。

表4 助磨剂种类对磨矿细度的影响

从表4中的试验数据可以看出，在相同的磨矿条件下，加入几种助磨剂对钠长石的磨矿都有助磨作用，磨矿细度(-200目)均有不同程度的提高，其中添加六偏磷酸钠时的助磨效果最好。

3.3 六偏磷酸钠最佳用量的确定

由于六偏磷酸钠的助磨效果最好，因此选择六偏磷酸钠做助磨剂的用量试验，在磨矿速度相同的情况下，磨矿浓度均控制在78%，对六偏磷酸钠的用量进行了大量的试验研究，每次取200g料浆试验结果见表5。

表5 六偏磷酸钠用量对磨矿细度的影响

由表5可以看出，当六偏磷酸钠用量为0.15%时，磨矿细度最高，磨矿效果最好，若再增加助磨剂的用量，磨矿细度不升反降。因此六偏磷酸钠最佳用量为钠长石质量的0.15%。

3.4 助磨剂品种及用量对除铁效果的影响

在除铁试验中，选择不同的助磨剂，在研磨介质相同的情况下，磨矿浓度为78%时，除铁矿浆料浓度选择为25%，助磨剂品种、用量对除铁的影响见表6。

表6 助磨剂品种及用量对除铁的影响 (单位：%)

从表6中的试验数据可以看出，加入六偏磷酸钠用量为0.15%，除铁的矿浆浓度为25%时，除铁效果最理想，精矿的铁含量降低到0.070%。

3.5 助磨剂对后续作业的影响

(1) 助磨剂对钠长石分级的影响。

助磨剂对钠长石的矿浆有一定的分散作用，改善了矿浆的流动性，在相同浓度下可以提高分级机的分级效率，减少“过磨”现象，一般情况下，分级效率可提高25%～30%。因此，加入助磨剂后，通过提高分级效率，可大幅度提高球磨机的台时产量，降低磨矿成本。

(2) 助磨剂对研磨过程控制的影响。

加入六偏磷酸钠作助磨剂后，降低了矿浆的粘度，能消除研磨介质与球磨机衬板的黏附现象，还可在短时间内消除磨机的“胀肚”现象。

(3) 助磨剂对钠长石湿法除铁的影响。

对于湿法磁选来说，选用XYDC-Z13K高梯度磁选机，由于加入0.15%六偏磷酸钠作助磨剂，使泥浆的粘度减小，流动性增加，矿浆的分散作用得到加强，可以避免钠长石对磁性矿物的包裹，使钠长石与磁性矿物更好地分离；同时减少了矿浆在磁选机中的阻力，使磁性矿物更好地被吸附。因此，六偏磷酸钠的加入对钠长石除铁提纯有促进加强的作用。

4 结语

(1) 在钠长石湿法磨矿中，加入六偏磷酸钠、偏硅酸钠、9400分散剂、三乙醇胺等助磨剂，都能提高磨矿细度。其中，六偏磷酸钠的助磨效果最好，其最佳用量为钠长石质量的0.15%。

(2) 助磨剂只有在浓度达到一定范围时，才有明显的助磨作用，浓度过高或过低，效果都不理想，本试验最适宜的磨矿浓度为78%，磨矿细度最佳。

(3) 合理选择和使用助磨剂，能提高矿浆的分散性和流动性，提高分级效率，消除球磨介质与衬板的黏附现象，可以使“胀肚”现象在短时间内消除，从而显著提高磨矿效率，降低能耗；同时除铁的矿浆浓度为25%时，能提高除铁效率，可稳定获得Fe2O3含量小于0.07%的精矿。