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      分散劑對磨礦實效的影響

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      分散劑對磨礦實效的影響

      本文作者:王澤紅1鄧善芝1于福家1韓躍新1高太1,2作者單位:1東北大學資源與土木工程學院2鞍鋼集團礦業公司齊大山選礦廠

      試驗物料及試驗方法

      1試驗物料

      1)來源及制備

      針對我國鋁土礦的資源特點,試驗采取了典型的鋁硅比為5左右的鋁土礦,礦樣取自山西孝義。由于所取的礦樣粒度較粗,難以達到試驗用磨礦設備的給料粒度要求,故需要對其進行處理。將所取的鋁土礦礦樣,分別進行顎式破碎機粗碎、顎式破碎機中碎和對輥破碎機粉碎,使其粒度達到2.0mm以下,粉碎后的試樣分別進行混勻和分裝,供磨礦試驗使用。

      2)性質

      對混勻后的試驗原礦取樣分析,其化學成分分析結果見表1。可知:試驗所用礦樣的鋁硅比為4.77,屬低品位鋁土礦;TFe含量為18.32%,偏高;其次為TiO2和MnO2。XRD分析表明,試驗原料中,主要含鋁礦物為一水硬鋁石,其他礦物主要有高嶺石、綠泥石、鈦磁鐵礦等。

      2試驗方法

      試驗所用的磨機為實驗室型Φ100mm×150mm球磨機,有效容積1.18L;試驗所用的助磨劑為DA分散劑,用去離子水稀釋至10%使用。在前期大量探索性試驗和優化試驗的基礎上,確定了助磨劑試驗的最佳磨礦條件,即:介質充填率為40%,介質配比為Φ30mm∶Φ20mm∶Φ15mm=31%∶23%∶46%,料球比為0.75,磨礦濃度為85%,磨礦時間為35min。本研究將在此最佳條件下,研究助磨劑DA分散劑加入前后磨礦效率的變化情況。每次試驗用物料230g。試驗時,首先加入所需水量的1/3,然后加入物料,再加入所需的助磨劑溶液,最后加入剩余水量。

      3產品檢測

      磨礦產品用0.074mm的篩子濕篩,篩上產品烘干后稱重,計算-0.074mm產率;磨礦產品的礦漿黏度采用NDJ-8S數字顯示黏度計測量;礦漿pH值采用酸度計測量;礦物表面電位采用Zeta-plus電位分析儀測量;顆粒的表面形貌采用日立S-3500n掃描電鏡檢測;助磨劑的吸附特性采用型號為PerkinElmerSpectrumOneFT-IRSpectrometer的紅外光譜儀檢測。

      DA分散劑對磨礦效率的影響

      磨礦效率是指磨機單位能耗生產率,也就是磨機每消耗1kW•h能量所處理的物料量。在生產實踐中,磨礦效率既可以表示為每消耗1kW•h能量所處理的新給料的噸數,也可以表示為每消耗1kW•h能量所產生的-0.074mm粒級的噸數。在本研究中,當磨礦條件相同時,磨機的磨礦效率與磨礦產品中-0.074mm的含量成正比,即磨礦產品中-0.074mm的含量越大,磨礦效率越高。在前文所述的最佳磨礦條件下,研究了DA分散劑用量對磨礦產品中-0.074mm含量的影響,結果如圖1所示。由圖1可知,磨礦產品中-0.074mm粒級含量隨DA分散劑用量的增加先增大后減小:當不加DA分散劑時,磨礦產品中-0.074mm的含量為47.80%;當DA分散劑用量為0.5%時,磨礦產品中-0.074mm的含量達到最大值51.44%,與不加藥劑相比,-0.074mm粒級含量提高了3.64個百分點;之后,隨著DA分散劑用量的增大,-0.074mm的含量反而下降,但幅度較小。綜上所述,當DA分散劑用量為0.5%時,磨礦效率最高。

      機理分析

      1DA分散劑在鋁土礦表面的吸附特性

      未添加DA分散劑和加入DA分散劑后磨礦產品的紅外光譜圖,如圖2所示。由紅外光譜分析結果可知,加入助磨劑后,礦物顆粒表面羥基吸收峰發生偏移,Al-O振動峰與Si-O鍵伸縮振動吸收峰也發生了較大的偏移。上述結果說明,助磨劑DA分散劑在礦物顆粒表面形成氫鍵且有化學吸附存在。

      2DA分散劑對礦漿黏度的影響

      DA分散劑用量不同時,磨礦礦漿黏度的變化如圖3所示。由圖可知:當沒有加入DA分散劑時,礦漿黏度最大,為1080Pa•s;加入DA分散劑后,礦漿黏度隨其用量的增加迅速降低,當藥劑用量為0.5%時,礦漿黏度最低。這說明DA分散劑的使用降低了磨礦礦漿黏度。對應圖1可知,當礦漿黏度低時,磨礦產品中-0.074mm的含量也高,即磨礦效率最大。說明降低礦漿黏度有利于提高磨礦效率。

      3DA分散劑對礦漿電位的影響

      加入DA分散劑前后鋁土礦表面電位隨溶液pH值的變化,如圖4所示。鋁土礦自然狀態時pH值為7.1,由圖4可知,此時的電位為-28mV,而加入DA分散劑后,鋁土礦電位變為-34mV。這表明,DA分散劑的使用,使得鋁土礦顆粒表面電荷絕對值增加。顆粒表面電荷絕對值增加時,顆粒間雙電層間的排斥能顯著增大,使礦漿更加容易分散,從而降低了磨礦產品的礦漿黏度,有利于提高磨礦效率。

      4DA分散劑對顆粒形貌的影響

      圖5中A、B分別為磨礦過程中未添加DA分散劑和添加DA分散劑條件下,鋁土礦磨礦產品中-0.15+0.042mm粒級的SEM圖像。對比圖5A和圖5B可知,磨礦過程中添加DA分散劑后,改變了磨礦產品的顆粒形貌,使顆粒趨向于圓形化,這樣有利于減少礦漿流動的阻力,從而改善礦漿的流動性。對放大1000倍的鋁土礦磨礦產品的SEM圖像(限于篇幅,未放置該圖像)分析可知,加入DA分散劑前后的顆粒表面并沒有顯著的差別,可見DA分散劑并沒有造成顆粒表面裂隙或者表面缺陷。同時我們發現,不加藥劑的磨礦產品中,礦粒表面吸附著這大量的微細粒;而加入藥劑后的磨礦產品中,礦粒表面吸附微細粒很少。這說明,DA分散劑的加入,強化了礦漿的分散性,降低了礦漿的黏度。因此,DA分散劑對鋁土礦的作用,主要是由于對礦漿分散作用的加強,而對礦物顆粒表面硬度的影響較小。

      結論

      1)一水硬鋁石與主要含硅礦物之間嵌布關系復雜,彼此緊密鑲嵌,解離較難,采用助磨劑是提高磨礦效率、降低磨礦能耗的有效措施之一。2)在鋁土礦磨礦過程中,使用DA分散劑可提高磨礦效率。在其他磨礦參數相同的條件下,可使磨礦產品中-0.074mm的含量提高3.64個百分點。3)DA分散劑在鋁土礦表面形成氫鍵,產生物理吸附和化學吸附,降低了磨礦礦漿的黏度,改變了鋁土礦表面的電位,改善了顆粒形貌。上述諸因素共同作用,提高了鋁土礦的磨礦效率。4)DA分散劑作為鋁土礦的助磨劑,主要是對礦漿分散作用加強,降低礦漿的黏度,對鋁土礦表面硬度的影響很小。

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