圭亞那瓷土礦磨礦試驗(yàn)研究

張兄明，張英亮（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

圭亞那瓷土礦磨礦試驗(yàn)研究

張兄明，張英亮
（中材地質(zhì)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(xì)研磨加工工藝，從磨礦濃度、磨礦時(shí)間、介質(zhì)充填率三方面確定了最佳磨礦方案。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)添加助磨劑，能夠達(dá)到細(xì)磨的目的。

【關(guān)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(chǎn)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(chǔ)量較為豐富，為世界主要黃金生產(chǎn)國(guó)之一；另外該國(guó)鋁礬土蘊(yùn)藏量豐富，約有3.6億t，品位高、雜質(zhì)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(dāng)作尾礦廢棄，通過(guò)對(duì)廢棄的瓷土礦檢測(cè)，其礦物成分為絹云母，含量＞95%，基本不含其他雜質(zhì)礦物成分，是一種優(yōu)質(zhì)的造紙?jiān)稀?/p>

由于當(dāng)?shù)丶庸ぜ夹g(shù)條件有限，影響了瓷土礦的開發(fā)，圭亞那急需瓷土礦的超細(xì)研磨技術(shù)。為此，筆者采集了試驗(yàn)樣品，在查明原礦物質(zhì)組成的前提下，開展了一系列的磨礦試驗(yàn)工作，通過(guò)添加助磨劑磨礦，收到了較理想的試驗(yàn)效果，在磨礦時(shí)間為18h的情況下，-2μm粒級(jí)的含量達(dá)到了60%～70%，達(dá)到了圭亞那礦產(chǎn)資源委員會(huì)提出的要求。

2　原礦性質(zhì)研究

2.1 電鏡分析

該樣品外觀呈灰綠色，質(zhì)地均勻，致密結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；經(jīng)掃描電子顯微鏡檢測(cè)，絹云母微晶呈鱗片狀，直徑1～6.5μm，多數(shù)為1～3μm之間。

2.2 X-射線衍射分析

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

2.3 白度、硬度

礦石的白度經(jīng)測(cè)試為82.2%，莫氏硬度約為2.5。

2.4 化學(xué)成分分析

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

原礦檢測(cè)結(jié)果表明：該礦石呈灰綠色，質(zhì)地均勻，具滑感；且粒度細(xì)，白度高。從X-射線衍射分析結(jié)果：絹云母含量＞95%；掃描電鏡分析結(jié)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(xué)成分分析結(jié)果看，滿足造紙涂料的要求。在物性測(cè)試的基礎(chǔ)上，計(jì)劃對(duì)該樣品進(jìn)行磨礦效果試驗(yàn)，力圖將產(chǎn)品中-2μm粒級(jí)含量達(dá)到要求。

3　磨礦試驗(yàn)

原礦按照Q=kd2(k取0.1)，經(jīng)破碎縮分制備成試驗(yàn)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(yàn)采用瓷磨機(jī)，同時(shí)磨礦介質(zhì)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(guò)低，磨礦介質(zhì)與被磨物料之間接觸甚少，物料無(wú)法磨細(xì)；相反濃度過(guò)高，介質(zhì)被礦漿包裹，流變性變差，同樣無(wú)法磨細(xì)。因此，濃度大小只有通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定，本次試驗(yàn)選定磨礦時(shí)間為22h，助磨劑用量1kg/t，介質(zhì)充填率為50%，磨礦濃度設(shè)定為：50%、55%、60%、65%、70%。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

圖2　磨礦濃度試驗(yàn)流程

表1　磨礦濃度試驗(yàn)結(jié)果

從表1的結(jié)果可以看出：隨著磨礦濃度的增加，-2μm粒級(jí)的含量呈上升趨勢(shì)，尤以濃度從60%變化到65%時(shí)，-2μm粒級(jí)的產(chǎn)率增加幅度最大，但當(dāng)濃度為70%，-2μm粒級(jí)的產(chǎn)率開始下降，說(shuō)明當(dāng)?shù)V漿濃度過(guò)高時(shí)，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(shí)間

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

試驗(yàn)條件：磨礦濃度65%，介質(zhì)充填率50%，助磨劑用量1kg/t，磨礦時(shí)間(h)：12、14、16、18、20、22h。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　磨礦時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由表2試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著時(shí)間增加，-2μm粒級(jí)的含量逐漸增加，特別是磨礦時(shí)間為18h時(shí)，-2μm的含量增加的幅度較多，所以確定磨礦時(shí)間為18h。

3.3 介質(zhì)充填率

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

試驗(yàn)條件：磨礦濃度65%，磨礦時(shí)間18h，助磨劑用量1kg/t，介質(zhì)充填率(%)：40、45、50、55、60。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3　介質(zhì)充填率試驗(yàn)結(jié)果

從表3試驗(yàn)結(jié)果看出：介質(zhì)充填率為50%時(shí)，-2μm含量最高，說(shuō)明選擇充填率為50%最佳。

4　助磨劑種類和用量試驗(yàn)

助磨劑是向磨碎過(guò)程添加的、占物料總量1%以下的化學(xué)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(shí)降低顆粒的表面自由能和強(qiáng)度，促使粉碎裂紋擴(kuò)大，改變顆粒的分散度，降低料漿的粘度。本次試驗(yàn)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(yàn)選定磨礦濃度65%，磨礦時(shí)間18h，介質(zhì)充填率50%，三乙醇胺用量0.5、1.0、1.5、2.0kg/t。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4　三乙醇胺用量試驗(yàn)結(jié)果

從表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出：當(dāng)三乙醇胺用量為1.0kg/t時(shí)，-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(yàn)選定磨礦濃度65%，磨礦時(shí)間18h，介質(zhì)充填率50%，六偏磷酸鈉用量0.5、1.0、1.5、2.0kg/t。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5　六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

從表5試驗(yàn)結(jié)果可以看出：當(dāng)六偏磷酸鈉用量為1.5kg/t時(shí)，-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(yàn)選定磨礦濃度65%，磨礦時(shí)間18h，介質(zhì)充填率50%，十二胺用量0.01、0.02、0.03、0.04kg/t。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6　十二胺用量試驗(yàn)結(jié)果

從表6試驗(yàn)結(jié)果可以看出：隨著十二胺用量增加，-2μm含量逐步增加。當(dāng)十二胺用量為0.03kg/t時(shí)，-2μm含量最多，因此，選擇用量為0.03kg/t為宜。4.4 助磨劑試驗(yàn)小結(jié)

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(dá)到預(yù)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(jì)算和比較匯總見表7。

表7　不同助磨劑成本對(duì)比表

由表7中的數(shù)據(jù)表明：三種助磨劑用量均為前述試驗(yàn)中推薦的-2μm含量最佳點(diǎn)，比較而言，十二胺的用量極低，價(jià)格也較低，效果也很好。因此，推薦磨礦時(shí)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(shí)間，又可以增加-2μm含量。

現(xiàn)將推薦的助磨劑十二胺及最佳用量(0.03kg/t原礦)時(shí)的磨礦產(chǎn)物化學(xué)分析結(jié)果見表8；其-2μm含量為65.33%。

表8　添加十二胺磨礦獲得產(chǎn)品化學(xué)分析結(jié)果

從表8的分析結(jié)果可以看出，添加十二胺作為助磨劑磨礦后的產(chǎn)品質(zhì)量滿足圭亞那礦產(chǎn)資源委員會(huì)提出的要求。

5　結(jié)語(yǔ)

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

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

(3) 經(jīng)過(guò)磨礦后獲得的產(chǎn)品質(zhì)量滿足圭亞那礦產(chǎn)資源委員會(huì)提出的要求，試驗(yàn)結(jié)果可以為圭亞那瓷土礦的開發(fā)提供依據(jù)。

【市場(chǎng)動(dòng)態(tài)】

【試驗(yàn)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(hào)】1007-9386(2015)01-0009-02

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【中圖分類號(hào)】P619.231；TD973.1