幾種助磨劑在長石濕法磨礦中的應用效果研究

李三華，張甲寶

（1.湖南環境生物職業技術學院，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，其基本結構單元是四面體，晶體結構呈架狀，主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、BaO、Fe2O3等，長石的熔點低，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，向磨機系統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]。根據其物理化學性質，可分為有機助磨劑和無機助磨劑兩大類；根據添加時的物質狀態，助磨劑又可分為固態、液態或氣態三大類。磨礦作業是選礦的重要一環，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，受到業內人士的廣泛關注，也是一個亟待解決的難題。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用效果，優選出最佳助磨劑種類及最佳添加量，對工業生產具有重要的指導作用[4-5]。

2 試驗原料、設備及試驗方法

2.1 試驗原料

試驗原料選用湖南衡山石碑村的鈉長石，其原料化學成分見表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。

原礦經破碎、除鐵、洗礦，入磨粒度控制在10mm以下進行磨礦、過篩后，最后通過電磁高梯度磁選機得鈉長石精礦，磨礦、除鐵試驗所選用助磨劑的物理化學性質見表2。

表1 原料化學成分 (單位：%)

表2 助磨劑物理化學性質

2.2 試驗設備

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

2.3 試驗方法

試驗原料每批次均取粒徑為10mm以下、質量相同的鈉長石50t。根據試驗條件要求，加入一定量的研磨介質、助磨劑和水。采用MQG2430格子型連續式球磨機進行磨礦——分級構成小閉路循環，通過核子秤來控制進料速度，通過流量計控制進水量，從而控制球磨機內的礦漿濃度，磨礦時及時取樣，采用200目標準篩對磨礦產品進行粒度分析、檢測磨礦效率。

3 試驗結果及討論

3.1 磨礦濃度的影響

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

表3 磨礦濃度對細度的影響

從表3中的試驗數據看出，在研磨介質相同，又不加任何助磨劑情況下，磨礦濃度為78%時，磨礦細度最好。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量(干基)的0.10%，在球磨介質相同的情況下，控制相同的進料速度和相同的磨礦濃度(均為78%)，每次取200g料漿做磨礦細度對比試驗。其助磨劑品種對磨礦細度的影響見表4。

表4 助磨劑種類對磨礦細度的影響

從表4中的試驗數據可以看出，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，磨礦細度(-200目)均有不同程度的提高，其中添加六偏磷酸鈉時的助磨效果最好。

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，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行了大量的試驗研究，每次取200g料漿試驗結果見表5。

表5 六偏磷酸鈉用量對磨礦細度的影響

由表5可以看出，當六偏磷酸鈉用量為0.15%時，磨礦細度最高，磨礦效果最好，若再增加助磨劑的用量，磨礦細度不升反降。因此六偏磷酸鈉最佳用量為鈉長石質量的0.15%。

3.4 助磨劑品種及用量對除鐵效果的影響

在除鐵試驗中，選擇不同的助磨劑，在研磨介質相同的情況下，磨礦濃度為78%時，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中的試驗數據可以看出，加入六偏磷酸鈉用量為0.15%，除鐵的礦漿濃度為25%時，除鐵效果最理想，精礦的鐵含量降低到0.070%。

3.5 助磨劑對后續作業的影響

(1) 助磨劑對鈉長石分級的影響。

助磨劑對鈉長石的礦漿有一定的分散作用，改善了礦漿的流動性，在相同濃度下可以提高分級機的分級效率，減少“過磨”現象，一般情況下，分級效率可提高25%～30%。因此，加入助磨劑后，通過提高分級效率，可大幅度提高球磨機的臺時產量，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，能消除研磨介質與球磨機襯板的黏附現象，還可在短時間內消除磨機的“脹肚”現象。

(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，由于加入0.15%六偏磷酸鈉作助磨劑，使泥漿的粘度減小，流動性增加，礦漿的分散作用得到加強，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；同時減少了礦漿在磁選機中的阻力，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加強的作用。

4 結語

(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量的0.15%。

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

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