圭亞那瓷土礦磨礦試驗研究

張兄明，張英亮（中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

圭亞那瓷土礦磨礦試驗研究

張兄明，張英亮
（中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

【摘 要】本文介紹了圭亞那瓷土礦特征以及超細研磨加工工藝，從磨礦濃度、磨礦時間、介質充填率三方面確定了最佳磨礦方案。研究發現，通過添加助磨劑，能夠達到細磨的目的。

【關鍵詞】瓷土礦；磨礦；助磨劑；圭亞那

1　概況

圭亞那位于南美洲東北部，礦產資源豐富，主要礦種有黃金、鋁礬土、鉆石、錳、鉬、銅、鉭、鎢、鎳、鈾等。其中黃金儲量較為豐富，為世界主要黃金生產國之一；另外該國鋁礬土蘊藏量豐富，約有3.6億t，品位高、雜質少，是少有的含鐵量較低的鋁土礦。

圭亞那鋁土礦埋藏較深，鋁土礦礦床普遍伴生瓷土礦，目前開采中，這部分瓷土礦被當作尾礦廢棄，通過對廢棄的瓷土礦檢測，其礦物成分為絹云母，含量＞95%，基本不含其他雜質礦物成分，是一種優質的造紙原料。

由于當地加工技術條件有限，影響了瓷土礦的開發，圭亞那急需瓷土礦的超細研磨技術。為此，筆者采集了試驗樣品，在查明原礦物質組成的前提下，開展了一系列的磨礦試驗工作，通過添加助磨劑磨礦，收到了較理想的試驗效果，在磨礦時間為18h的情況下，-2μm粒級的含量達到了60%～70%，達到了圭亞那礦產資源委員會提出的要求。

2　原礦性質研究

2.1 電鏡分析

該樣品外觀呈灰綠色，質地均勻，致密結構，塊狀構造；經掃描電子顯微鏡檢測，絹云母微晶呈鱗片狀，直徑1～6.5μm，多數為1～3μm之間。

2.2 X-射線衍射分析

樣品經X-射線衍射分析結果為：礦石的礦物成分為絹云母，含量＞95%，基本不含其他雜質礦物成分。

2.3 白度、硬度

礦石的白度經測試為82.2%，莫氏硬度約為2.5。

2.4 化學成分分析

原礦化學成分(%)為：SiO247.44、Al2O335.70、Fe2O30.19、SO30.028。

原礦檢測結果表明：該礦石呈灰綠色，質地均勻，具滑感；且粒度細，白度高。從X-射線衍射分析結果：絹云母含量＞95%；掃描電鏡分析結果表明絹云母微晶呈鱗片狀，這些都是作為造紙涂料必不可少的條件；從化學成分分析結果看，滿足造紙涂料的要求。在物性測試的基礎上，計劃對該樣品進行磨礦效果試驗，力圖將產品中-2μm粒級含量達到要求。

3　磨礦試驗

原礦按照Q=kd2(k取0.1)，經破碎縮分制備成試驗樣，其破碎縮分流程見圖1。

圖1　原礦破碎—縮分流程

為了避免鐵污染，本試驗采用瓷磨機，同時磨礦介質為高鋁球，并按照一定的配比裝球。

3.1 磨礦濃度

磨礦濃度是影響磨礦效率的重要因素之一，濃度過低，磨礦介質與被磨物料之間接觸甚少，物料無法磨細；相反濃度過高，介質被礦漿包裹，流變性變差，同樣無法磨細。因此，濃度大小只有通過試驗結果來確定，本次試驗選定磨礦時間為22h，助磨劑用量1kg/t，介質充填率為50%，磨礦濃度設定為：50%、55%、60%、65%、70%。試驗流程見圖2，試驗結果見表1。

圖2　磨礦濃度試驗流程

表1　磨礦濃度試驗結果

從表1的結果可以看出：隨著磨礦濃度的增加，-2μm粒級的含量呈上升趨勢，尤以濃度從60%變化到65%時，-2μm粒級的產率增加幅度最大，但當濃度為70%，-2μm粒級的產率開始下降，說明當礦漿濃度過高時，礦漿的流變性變差，磨礦效率降低。因此，磨礦濃度選擇60%～65%較為適宜。

3.2 磨礦時間

磨礦時間也是影響磨礦效率的主要指標之一，時間的選擇既要使被磨物料的粒度達到要求，又要盡可能使磨礦介質和能耗降低。

試驗條件：磨礦濃度65%，介質充填率50%，助磨劑用量1kg/t，磨礦時間(h)：12、14、16、18、20、22h。試驗結果見表2。

表2　磨礦時間試驗結果

由表2試驗結果表明：隨著時間增加，-2μm粒級的含量逐漸增加，特別是磨礦時間為18h時，-2μm的含量增加的幅度較多，所以確定磨礦時間為18h。

3.3 介質充填率

為了避免鐵污染，本試驗采用瓷磨機，球介質充填的多少直接影響磨礦效率，既要使被磨物料磨細，又要降低介質的損耗，因此，介質的充填率也是影響磨礦效果的因素之一。

試驗條件：磨礦濃度65%，磨礦時間18h，助磨劑用量1kg/t，介質充填率(%)：40、45、50、55、60。試驗結果見表3。

表3　介質充填率試驗結果

從表3試驗結果看出：介質充填率為50%時，-2μm含量最高，說明選擇充填率為50%最佳。

4　助磨劑種類和用量試驗

助磨劑是向磨碎過程添加的、占物料總量1%以下的化學藥劑，以提高磨碎效率、降低能耗。助磨劑的主要作用在于磨礦時降低顆粒的表面自由能和強度，促使粉碎裂紋擴大，改變顆粒的分散度，降低料漿的粘度。本次試驗選擇三乙醇胺、十二胺和六偏磷酸鈉作為助磨劑。

4.1 三乙醇胺用量

試驗選定磨礦濃度65%，磨礦時間18h，介質充填率50%，三乙醇胺用量0.5、1.0、1.5、2.0kg/t。試驗結果見表4。

表4　三乙醇胺用量試驗結果

從表4試驗結果可以看出：當三乙醇胺用量為1.0kg/t時，-2μm含量最多，如果要使用該藥劑，選擇用量為1.0kg/t為宜。

4.2 六偏磷酸鈉用量

試驗選定磨礦濃度65%，磨礦時間18h，介質充填率50%，六偏磷酸鈉用量0.5、1.0、1.5、2.0kg/t。試驗結果見表5。

表5　六偏磷酸鈉用量試驗結果

從表5試驗結果可以看出：當六偏磷酸鈉用量為1.5kg/t時，-2μm含量最多，因此，選擇用量為1.5kg/t為宜。

4.3 十二胺用量

試驗選定磨礦濃度65%，磨礦時間18h，介質充填率50%，十二胺用量0.01、0.02、0.03、0.04kg/t。試驗結果見表6。

表6　十二胺用量試驗結果

從表6試驗結果可以看出：隨著十二胺用量增加，-2μm含量逐步增加。當十二胺用量為0.03kg/t時，-2μm含量最多，因此，選擇用量為0.03kg/t為宜。4.4 助磨劑試驗小結

從上述三種助磨劑用量的情況看：磨礦效果都很好，均可以達到預期的效果。盡管如此，各種藥劑的用量和成本不同，三種助磨劑成本的計算和比較匯總見表7。

表7　不同助磨劑成本對比表

由表7中的數據表明：三種助磨劑用量均為前述試驗中推薦的-2μm含量最佳點，比較而言，十二胺的用量極低，價格也較低，效果也很好。因此，推薦磨礦時添加十二胺(用量為0.03kg/t原礦)為助磨劑，既可以減少磨礦時間，又可以增加-2μm含量。

現將推薦的助磨劑十二胺及最佳用量(0.03kg/t原礦)時的磨礦產物化學分析結果見表8；其-2μm含量為65.33%。

表8　添加十二胺磨礦獲得產品化學分析結果

從表8的分析結果可以看出，添加十二胺作為助磨劑磨礦后的產品質量滿足圭亞那礦產資源委員會提出的要求。

5　結語

(1) 圭亞那瓷土礦質地較純，化學成分SiO2、Al2O3、Fe2O3含量均滿足造紙標準，白度較高，是造紙涂料的理想原料。

(2) 原礦經過添加助磨劑十二胺(用量0.03kg/t原礦)磨礦18h后-2μm含量達到了理想的效果，從沉降結果和粒度測試結果都可以證明這一點。

(3) 經過磨礦后獲得的產品質量滿足圭亞那礦產資源委員會提出的要求，試驗結果可以為圭亞那瓷土礦的開發提供依據。

【市場動態】

【試驗研究】

Experimental Study on Clay Mineral Grinding in Guyana

ZHANG Xiong-ming, ZHANG Ying-liang
(Sinoma Geological Engineering Exploration Academy Limited, Beijing 100102, China)

Abstract:This article describes the characteristics of Guyana clay mineral and the superfine grinding process, from the grinding concentration, grinding time, medium filling rate of three aspects to determine the optimum grinding scheme. The study found that by adding grinding agent, the goal of fine grinding can be achieved.

Key words:clay mineral; grinding; grinding agent; Guyana

【收稿日期】2014-12-05

【文章編號】1007-9386(2015)01-0009-02

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.231；TD973.1