磨礦對(duì)礦物浮選行為的影響及助磨劑的作用

毛勇， 王澤紅， 田鵬程， 高偉， 周鵬飛

東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110819

磨礦是選礦工藝的主要組成部分，磨礦作業(yè)的目的是使脈石礦物與目標(biāo)礦物充分實(shí)現(xiàn)單體解離，并為后續(xù)選別作業(yè)提供粒度適宜的物料。選礦廠的能耗和鋼材主要消耗在磨礦階段，據(jù)統(tǒng)計(jì)，磨礦過程的電耗大約占選礦廠總電耗的50%～60%；磨礦過程鋼球的消耗量約為0.5～1.5 kg/t礦石；襯板的磨損也很嚴(yán)重，磨耗平均為0.25 kg/t礦石，壽命只有3～9個(gè)月[1]。磨礦作業(yè)對(duì)后續(xù)選別作業(yè)，特別是浮選作業(yè)的影響很大。從整個(gè)磨礦-浮選體系來看，磨礦是個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)及物理化學(xué)過程，會(huì)引起礦物的表面性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、粒度及其組成、礦漿溶液化學(xué)等性質(zhì)發(fā)生一系列的變化，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致一系列的問題，如細(xì)磨引起的礦泥罩蓋、被磨礦物氧化速度加快和磨礦效率低下等問題[2]。礦物的浮選行為主要由礦物表面性質(zhì)和礦漿性質(zhì)所決定，而這兩個(gè)決定性的因素會(huì)受分選作業(yè)之前磨礦過程的影響。

為了降低磨礦能耗和提高磨礦效率，人們做了大量的研究工作，其中在磨礦過程中添加助磨劑就是一種有效的方法。我們把在磨礦過程中，能顯著提高磨礦效率和降低能耗的化學(xué)添加劑稱為助磨劑。應(yīng)用助磨劑可在不增加任何設(shè)備、不改變現(xiàn)有生產(chǎn)流程的前提下，顯著提高磨礦效率，增加磨機(jī)生產(chǎn)能力，降低磨礦能耗和鋼耗，是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施[3]。助磨劑在水泥工業(yè)、磷肥生產(chǎn)和陶瓷制造中都有廣泛的應(yīng)用，在礦物加工領(lǐng)域應(yīng)用較少，目前的研究主要集中在鐵礦石和鋁土礦的助磨效果上。

本文重點(diǎn)論述了磨礦對(duì)礦物浮選行為的影響，以及磨礦過程中添加的助磨劑對(duì)整個(gè)磨礦-浮選體系的影響，并對(duì)助磨劑在選礦領(lǐng)域的應(yīng)用提出了新的研究方向。

1 磨礦對(duì)礦物浮選行為的影響

1.1 磨礦方式

不同的磨礦方式對(duì)浮選的影響不同，目前的研究主要集中在干磨與濕磨、球磨、高壓輥磨、水射流磨礦以及不同的磨礦工藝上，不同的磨礦方式直接影響礦物顆粒表面的晶格缺陷程度，從而影響礦物表面離子的溶解和反應(yīng)活性，進(jìn)而影響礦物的浮選行為[4]。

1.1.1 干磨與濕磨

干磨與濕磨對(duì)礦物浮選的影響主要是針對(duì)硫化礦研究的，硫化礦經(jīng)干磨后表面變得粗糙，無定型化程度較高，容易形成晶格缺陷，但是與濕磨相比，干磨更容易引起顆粒團(tuán)聚，因此物料經(jīng)過干磨與濕磨后，會(huì)產(chǎn)生不同的浮選行為[5]。

Feng D研究了干磨與濕磨對(duì)南非Merensky Reef 復(fù)雜硫化礦浮選行為的影響，相同條件下與濕磨后產(chǎn)品相比，干磨后的顆粒浮選泡沫更穩(wěn)定、浮選速度更快，濕磨后礦物表面較光滑，而干磨后礦物表面較粗糙，礦物表面能量會(huì)以晶體缺陷的形式儲(chǔ)存，這樣增加了捕收劑SIBX(異丁基鈉黃藥)與硫化礦作用的活性位點(diǎn)，因此硫化礦經(jīng)干磨后比濕磨浮選效果更好，但是硫化礦的浮選是個(gè)復(fù)雜的體系，還應(yīng)該考慮到氧化程度對(duì)磨礦-浮選體系的影響[6]。

1.1.2 球磨與水射流磨礦

球磨過程中由于磨礦介質(zhì)的存在，會(huì)改變礦物的表面電性，影響浮選藥劑在礦物表面上的吸附，而水射流磨礦可以減弱這種影響，可以保持一些礦物的天然可浮性。馮宏杰等研究了水射流磨礦和球磨磨礦(鐵介質(zhì)球和瑪瑙介質(zhì)球)對(duì)閃鋅礦浮選的影響，結(jié)果表明閃鋅礦在不同的磨礦方式下浮選回收率大小為: 水射流磨礦最大，瑪瑙介質(zhì)球磨次之，鐵介質(zhì)球磨最??；浮選速度為：水射流磨礦最快，鐵介質(zhì)球磨最慢。作者認(rèn)為導(dǎo)致上述結(jié)果的主要原因是：水射流磨礦可使閃鋅礦瞬間粉碎解離，從而保持了閃鋅礦良好的天然可浮性[7]。梁朝勝比較了不同磨礦方式對(duì)閃鋅礦抑制劑作用效果的影響,在無抑制劑時(shí)，水射流磨礦產(chǎn)品的浮選回收率大于球磨(鐵介質(zhì))；在抑制劑存在條件下，抑制劑對(duì)水射流磨礦后的閃鋅礦的抑制效果比球磨效果好。這主要?dú)w因于閃鋅礦表面與鐵球發(fā)生了反應(yīng)，生成大量親水性的羥基鐵化合物，不利于抑制劑與閃鋅礦表面產(chǎn)生作用[8]。

1.1.3 不同的磨礦工藝

高壓輥磨-球磨產(chǎn)品的礦物平均單體解離度比顎式破碎-球磨產(chǎn)品的高，因此前者往往表現(xiàn)出較好的浮選指標(biāo)。許云鵬研究了高壓輥磨和球磨條件下方解石顆粒的浮選行為，結(jié)果表明，當(dāng)磨礦細(xì)度較低時(shí)，高壓輥磨制備的方解石在使用油酸鈉和十二胺作捕收劑時(shí)，浮選指標(biāo)比其它磨礦方式好[9]。馬英強(qiáng)以某含金銅礦石為研究對(duì)象，在磨礦細(xì)度-74 μm占75%條件下，高壓輥磨-球磨產(chǎn)品浮選獲得的含金銅精礦產(chǎn)率較顎式破碎-球磨提高0.14%，金品位提高0.64 g/t，金回收率提高2.80個(gè)百分點(diǎn)，銅品位提高0.73個(gè)百分點(diǎn)，銅回收率提6.19個(gè)百分點(diǎn)[10]。

1.2 磨礦介質(zhì)

磨礦介質(zhì)對(duì)浮選影響的研究主要集中在鐵介質(zhì)、陶瓷介質(zhì)、瑪瑙介質(zhì)和鋯石球上。磨礦過程中磨礦介質(zhì)與礦粒連續(xù)碰撞，介質(zhì)成分會(huì)對(duì)礦物表面性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。江宏強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，采用陶瓷介質(zhì)磨礦后，方鉛礦浮選效果均優(yōu)于鐵介質(zhì)磨礦；同時(shí),相比于鐵介質(zhì)磨礦,陶瓷介質(zhì)磨礦后方鉛礦的浮選速度更快,說明瓷磨更有利于方鉛礦的快速浮選[11]。呼振峰研究了磨礦介質(zhì)對(duì)長石和石英浮選行為的影響，在油酸鈉作捕收劑的條件下，磨礦介質(zhì)是鋯石球時(shí)，石英和長石浮選回收率都很差；磨礦介質(zhì)是鐵球時(shí)，石英和長石才存在選擇性分離的可能[12]。李茂林研究了不同磨礦介質(zhì)對(duì)方鉛礦礦漿化學(xué)性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，不同的磨礦介質(zhì)會(huì)對(duì)礦漿的pH值、礦漿電位、礦漿中溶解氧含量、Pb2+和Fe3+濃度造成較大的差異,從而影響方鉛礦的浮選行為[13]。聶夢(mèng)宇研究了閃鋅礦在不同磨礦介質(zhì)下可浮性的差異，結(jié)果表明，在相同藥劑條件下,陶瓷介質(zhì)濕磨后閃鋅礦的可浮性比鋼球介質(zhì)好;不同的磨礦介質(zhì)對(duì)閃鋅礦最佳浮選pH值幾乎沒有影響。陶瓷介質(zhì)濕磨后閃鋅礦表面較為平整,表面覆蓋的金屬氧化物較少[14]。

1.3 磨礦細(xì)度

磨礦作業(yè)的主要作用就是給后續(xù)浮選作業(yè)提供合格的粒度產(chǎn)品，磨礦細(xì)度對(duì)浮選的影響至關(guān)重要，礦漿中礦物的粒度及其組成直接影響浮選的回收率。入浮物料太粗，有用礦物的單體解離度不高，顆粒太大不易被泡沫浮起，最終造成目的礦物回收率低下; 入浮顆粒太細(xì)會(huì)導(dǎo)致浮選藥劑的選擇性降低，不僅會(huì)造成精礦品位的低下，還會(huì)大大增加浮選藥劑的用量[15]。而對(duì)于大多數(shù)礦石而言，磨礦細(xì)度-74 μm含量直接影響浮選回收指標(biāo)，適宜的磨礦細(xì)度不僅決定了浮選回收率，還能降低磨機(jī)的能耗和鋼耗。沈傳剛研究了鉬礦石磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，在磨礦細(xì)度-74 μm占65%的條件下，可以獲得較好的綜合回收率和精礦品位。后續(xù)的工業(yè)試驗(yàn)表明，將現(xiàn)場(chǎng)的磨礦細(xì)度-74 μm占60.13%優(yōu)化到65.22%后，鉬的回收率提高了0.83個(gè)百分點(diǎn)，鉬精礦品位提高了0.78個(gè)百分點(diǎn)，并且降低了球磨機(jī)的電耗和鋼耗[16]。楊穩(wěn)權(quán)對(duì)不同類型膠磷礦進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，細(xì)磨有利于磷礦物與脈石礦物單體充分解離，提高精礦的回收率，過細(xì)會(huì)增加磨礦成本和藥劑消耗，最適宜的磨礦細(xì)度是-0.074 mm粒級(jí)含量93%以上，此時(shí)精礦產(chǎn)率為89.98%[17]。章曉林發(fā)現(xiàn)不同的磨礦細(xì)度對(duì)鈦精礦的浮選指標(biāo)影響很大,-0.074 mm含量為85%時(shí)的鈦精礦TiO2回收率為55%[18]。

1.4 藥劑

1.4.1 浮選藥劑

生產(chǎn)實(shí)踐證明，如果將浮選使用的調(diào)整劑和捕收劑等提前加入到磨機(jī)中，使其與礦物解離過程中產(chǎn)生的新鮮表面充分接觸，延長作用時(shí)間，可達(dá)到改善磨礦指標(biāo)和提高藥效，進(jìn)而可保持或改善浮選指標(biāo)[3]。卜顯忠等在研究銅鋅分離時(shí)，將相同用量的石灰分別加入到浮選槽或球磨機(jī)中，試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰提前加入到磨機(jī)內(nèi)能顯著提高銅鋅礦物浮選效果，銅的回收率增加4.75個(gè)百分點(diǎn)，銅精礦鋅含量降低0.47個(gè)百分點(diǎn)。機(jī)理分析表明，石灰加入磨機(jī)中產(chǎn)生的氫氧化鈣粒子在磨礦過程中起到助磨劑的作用，導(dǎo)致有用礦物解離度提高，增加了易浮粒級(jí)-0.075+0.044 mm的含量，進(jìn)而提高了浮選指標(biāo)[19]。何向文將膠磷礦調(diào)整劑YP1和YP11提前加入到磨機(jī)中，并與直接添加到浮選槽作對(duì)比，結(jié)果表明，調(diào)整劑加入到磨機(jī)后，精礦P2O5的回收率提高4.82個(gè)百分點(diǎn)，尾礦P2O5含量降低1.52個(gè)百分點(diǎn)；這兩種調(diào)整劑具有良好的分散效果，能減弱礦泥對(duì)浮選的不利影響，加入到磨機(jī)中改善了礦漿的流變性和顆粒表面的電性，降低了膠磷礦礦漿黏度，從而提高了浮選效果[20]。

1.4.2 助磨劑

有些捕收劑提前加入到磨機(jī)中，增加了捕收劑和礦物表面接觸反應(yīng)的時(shí)間，有利于氣泡礦化，從而提高了浮選回收率[21]；還有一些藥劑加入球磨機(jī)可起到提高磨礦效率和降低能耗的作用，即起到了助磨劑的作用。助磨劑的加入會(huì)改變磨礦環(huán)境，會(huì)對(duì)礦物的表面性質(zhì)和溶液化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生重要影響，因此對(duì)浮選過程也會(huì)產(chǎn)生影響，但是相應(yīng)的機(jī)理研究幾乎沒有報(bào)道[22]。梁冰以ZJ-02助磨劑對(duì)鞍山式微細(xì)粒貧赤鐵礦進(jìn)行磨礦及浮選研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，助磨劑用量在0.3%時(shí)，可以改善微細(xì)粒貧赤鐵礦的磨礦效率，對(duì)后續(xù)浮選沒有不利的影響，但隨著ZJ-02用量增大，精礦品位明顯降低[23]。王澤紅研究了不同助磨劑在油酸鈉和十二胺作捕收劑的條件下，對(duì)石英浮選行為的影響，研究結(jié)果表明，在球磨機(jī)中添加丙酮、氯化銨和氯化鈉三種助磨劑后，磨礦產(chǎn)品石英的浮選回收率均有所下降，而添加三乙醇胺后石英的回收率分別提高了5.83個(gè)百分點(diǎn)和4.94個(gè)百分點(diǎn)[24]。

2 磨礦影響礦物浮選體系的機(jī)理分析

礦物的浮選分離主要受礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)和礦漿性質(zhì)的影響，礦物的表面性質(zhì)主要包括硬度及強(qiáng)度、表面形貌、潤濕性、表面電性和表面張力等；礦漿的性質(zhì)主要包括黏度、pH值、電位和礦漿組分等，而礦物的表面性質(zhì)和礦漿性質(zhì)在很大程度上受磨礦作業(yè)的影響，在整個(gè)磨礦-浮選體系中，礦物的表面性質(zhì)和礦漿性質(zhì)主要是磨礦過程中的電化學(xué)、溶液化學(xué)以及機(jī)械力化學(xué)共同作用的結(jié)果[25]。磨礦過程對(duì)浮選影響的機(jī)理研究主要集中在硫化礦上，對(duì)于氧化礦及硅酸鹽礦物報(bào)道較少。

2.1 電化學(xué)作用

磨礦過程的電化學(xué)作用主要是針對(duì)硫化礦物進(jìn)行研究的，大部分硫化礦物是半導(dǎo)體，在磨礦體系中，單一硫化礦物形成局部電池，不同的硫化礦物以及礦物與磨礦介質(zhì)之間形成伽伐尼電偶，從而造成礦物表面電位發(fā)生改變[26]。當(dāng)磨礦介質(zhì)是鐵介質(zhì)時(shí)，由腐蝕電化學(xué)的宏觀表現(xiàn)為金屬表面的破壞可知，磨礦過程伴隨著金屬腐蝕，是一個(gè)陽極氧化并伴隨著表面氧化劑吸收陽極電子的陰極過程[20]，同時(shí)氫氧化物會(huì)罩蓋在礦物表面上，影響浮選藥劑在礦物表面上的吸附，這會(huì)對(duì)浮選指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。另外，在磨礦過程中硫化礦物的自身氧化也是電化學(xué)作用的結(jié)果，氧使礦物的表面正電性增加，有利于捕收劑在礦物表面吸附；硫化礦物自身氧化也會(huì)導(dǎo)致無捕收劑浮選[27]。硫化礦物的氧化產(chǎn)物受礦漿體系以及礦物表面的氧化程度影響，氧化產(chǎn)物的種類將顯著影響浮選指標(biāo)[28]。采用不同的磨礦介質(zhì)以及磨礦方式，硫化礦物的氧化產(chǎn)物以及電化學(xué)作用不同，從而導(dǎo)致礦物的浮選行為不同，由此可知，自磨可以減弱介質(zhì)與硫化礦物之間的電化學(xué)作用，有利于硫化礦物的浮選[29]。

2.2 溶液化學(xué)作用

礦物在溶液中會(huì)發(fā)生溶解，鹽類礦物有較大的溶解度，在它們的飽和水溶液中溶解了大量的晶格離子；鹽類礦物的礦漿還具有一定的緩沖作用，pH值會(huì)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，這些都會(huì)對(duì)浮選產(chǎn)生一定的影響[30]。不同的磨礦環(huán)境會(huì)對(duì)鹽類礦物在溶液中的溶解平衡產(chǎn)生不同的影響，改變礦漿的pH值、動(dòng)電位和離子濃度，從而影響鹽類礦物的浮選[31]。Sui CC發(fā)現(xiàn)在黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦的體系中，礦漿溶液中金屬離子的產(chǎn)物將受到磨礦介質(zhì)、礦漿pH和捕收劑存在與否的影響[32]。 Corin KC發(fā)現(xiàn)，磨礦介質(zhì)會(huì)改變硫化礦礦漿的pH值、礦漿電位和溶解氧含量，還原性更高的介質(zhì)更容易被氧化，消耗更多的氧，降低了礦漿中溶解氧含量，而磨礦介質(zhì)的形狀對(duì)浮選影響較小[33]。

2.3 機(jī)械力化學(xué)作用

在磨礦過程中礦物受到機(jī)械力作用，化學(xué)組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，稱為機(jī)械力化學(xué)激活。Balaz等研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)會(huì)促進(jìn)硫化礦物的氧化分解，形成缺金屬表面，并有S0、金屬氧化物、硫酸鹽和碳酸鹽等生成[34]。磨礦方式或時(shí)間的不同會(huì)引起礦物晶體缺陷，礦物的晶體缺陷越多，其化學(xué)性質(zhì)越活潑[35]。磨礦還會(huì)使礦物的晶格鍵斷裂，使礦物表面產(chǎn)生大量的不飽和鍵，促使礦物同周圍環(huán)境中的介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，改變礦物的表面性質(zhì)[36]。胡岳華等研究表明，隨著磨礦介質(zhì)和機(jī)械力改變，方鉛礦的電位會(huì)發(fā)生改變，而電極電位是影響硫化礦物浮選的決定性因素[37]。

3 助磨劑對(duì)磨礦-浮選體系的影響

助磨劑能提高磨礦產(chǎn)品中合格粒級(jí)的含量，進(jìn)而提高磨礦效率，降低磨礦能耗。助磨劑在磨礦過程中的作用機(jī)理主要以兩大學(xué)派為主導(dǎo)，即吸附降低硬度學(xué)說和以降低礦漿黏度為主導(dǎo)的流變學(xué)理論[38]。吸附降低硬度學(xué)說的主要觀點(diǎn)是：礦物表面存在著大量的不飽和鍵能，可通過吸附其周邊物質(zhì)來降低自己表面能量，使自身達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而助磨劑分子的加入正好彌補(bǔ)了這一能量，使得礦物顆粒晶格產(chǎn)生了缺陷，從而降低顆粒的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)阻止新生裂紋的閉合，促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展。以降低礦漿黏度為主導(dǎo)的流變學(xué)理論認(rèn)為：助磨劑通過改善礦漿的流變學(xué)特性，降低了礦漿的黏度，促進(jìn)顆粒的分散，同時(shí)阻止顆粒在研磨介質(zhì)及襯板上的黏附及顆粒之間的團(tuán)聚作用，從而提高磨礦效率[39-40]。助磨劑的加入改變了礦物的表面性質(zhì)和礦漿性質(zhì)，進(jìn)而影響整個(gè)磨礦-浮選體系。

3.1 助磨劑對(duì)磨礦產(chǎn)品粒度及粒度組成的影響

3.1.1 單一助磨劑

助磨劑目前使用較多的是一些鹽類和醇胺類化學(xué)藥劑，如六偏磷酸鈉、油酸鈉和三乙醇胺等。羅春華在鋁土礦磨礦過程中分別添加無水碳酸鈉、六偏磷酸鈉和RC等助磨劑，與不加助磨劑相比，磨礦細(xì)度-0.075+0.038 mm含量分別提高了0.58個(gè)百分點(diǎn)、0.5個(gè)百分點(diǎn)和0.35個(gè)百分點(diǎn)；磨礦細(xì)度-0.038 mm含量分別降低了0.12個(gè)百分點(diǎn)、0.12個(gè)百分點(diǎn)和0.21個(gè)百分點(diǎn)，可見無水碳酸鈉、六偏磷酸鈉和RC對(duì)鋁土礦-0.075 mm粒級(jí)有較好的助磨作用，對(duì)小于0.038 mm的物料有阻磨作用，有利于選擇性磨礦[41]。鄧善芝研究了聚丙烯酸鈉、順丁烯二酸酐、DA分散劑和六偏磷酸銨四種助磨劑在磨礦質(zhì)量濃度為85%、球料比為0.75、介質(zhì)質(zhì)量配比為m(Φ30 mm):m(Φ20 mm):m(Φ15mm)=31%:23%:46%的條件下，助磨劑用量對(duì)鋁土礦粉磨效率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，四種助磨劑分別在最佳用量0.7%、0.5%、0.5%和0.5%時(shí)，磨礦產(chǎn)品中-0.074 mm含量分別提高了5.45個(gè)百分點(diǎn)、4.64個(gè)百分點(diǎn)、3.64個(gè)百分點(diǎn)和3.73個(gè)百分點(diǎn)[42]。李煉在研究助磨劑對(duì)赤鐵礦磨礦效率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在磨礦質(zhì)量濃度為70%時(shí)，加入碳酸鈉、六偏磷酸銨和焦磷酸銨三種助磨劑，明顯改善了磨機(jī)排礦產(chǎn)品粒級(jí)，即-0.074 mm含量分別提高了5.53個(gè)百分點(diǎn)、8.26個(gè)百分點(diǎn)和6.6個(gè)百分點(diǎn)；-0.038 mm含量分別提高了2.89個(gè)百分點(diǎn)、5.72個(gè)百分點(diǎn)和6.09個(gè)百分點(diǎn)。而適量的石灰和氫氧化鈣對(duì)磨機(jī)排礦產(chǎn)品粒級(jí)含量的改善不明顯[3]。蔡先炎研究了鮞狀赤鐵礦在500 ℃的溫度加熱處理下，添加油酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和十二烷基磺酸鈉三種助磨劑對(duì)其解離度的影響，在最佳磨礦條件下與未經(jīng)熱處理的礦石相比，磨礦產(chǎn)品中-0.074 mm粒級(jí)的含量分別提高8.70個(gè)百分點(diǎn)、7.20個(gè)百分點(diǎn)和5.80個(gè)百分點(diǎn)；磁鐵礦的解離度分別提高了16.62個(gè)百分點(diǎn)、10.60個(gè)百分點(diǎn)和11.80個(gè)百分點(diǎn)，這三種助磨劑都具有明顯的助磨效果[43]。

3.1.2 復(fù)配助磨劑

單一助磨劑有時(shí)候并不能顯著改善磨礦效率，近年來關(guān)于復(fù)配助磨劑的研究，也有一些報(bào)道。徐冬林研究了NM-3、乙酸銨和焦磷酸鈉三種助磨劑復(fù)配對(duì)赤鐵礦磨礦效率的影響，正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三種助磨劑同時(shí)加入磨機(jī)時(shí)起阻磨作用，當(dāng)加入0.30%的NM-3和0.134%的乙酸銨時(shí)，磨礦產(chǎn)品-0.074 mm粒級(jí)含量與不加助磨劑相比提高了9.98個(gè)百分點(diǎn)，NM-3和乙酸銨復(fù)配起到了助磨的作用[44]。李三華研究了兩種不同的復(fù)配助磨劑對(duì)鈉長石磨礦效果的影響，結(jié)果表明，偏磷酸銨與偏磷酸鈉復(fù)配，比三乙醇胺和三異丙醇胺復(fù)配對(duì)鈉長石的助磨效果好，在前者條件下磨礦產(chǎn)品-0.074 mm粒級(jí)含量比不加助磨劑提高了12.60個(gè)百分點(diǎn)，后者提高了8.45個(gè)百分點(diǎn)[45]。李海蘭將六偏磷酸鈉和無水碳酸鈣助磨劑混合使用，研究其對(duì)攀枝花釩鈦磁鐵礦的磨礦效果，結(jié)果表明，這兩種助磨劑在1:1的質(zhì)量配比下，磨礦產(chǎn)品中-0.074 mm粒級(jí)含量為75.36%，比不加助磨劑提高了7.36個(gè)百分點(diǎn)[46]。

3.2 助磨劑對(duì)礦物表面性質(zhì)的影響

在磨礦過程中加入適量的助磨劑，可以改變礦物顆粒的硬度及強(qiáng)度、表面形貌、表面電位以及表面能量，進(jìn)而改變物料的易粉碎性及分散性，從而提高磨礦效率和降低能耗，并會(huì)對(duì)后續(xù)的浮選作業(yè)產(chǎn)生影響。

3.2.1 顆粒硬度及強(qiáng)度

不同助磨劑對(duì)礦石的作用效果不同，這樣可以擴(kuò)大礦石各種機(jī)械強(qiáng)度的差異，強(qiáng)化礦物之間的選擇性磨碎作用，為后續(xù)的浮選作業(yè)提供合適的入選粒度，有利于實(shí)現(xiàn)礦物的選擇性分離[41]。王懷研究了不同助磨劑對(duì)鋁土礦球磨邦德功指數(shù)和單軸抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，加入Z-64D、Z-D162C和六偏磷酸鈉后，鋁土礦的球磨邦德功指數(shù)比不加助磨劑時(shí)的分別下降了3.79%、3.28%和4.80%，單軸抗壓強(qiáng)度分別下降了42.79%、43.52%和45.21%，這三種助磨劑都能降低礦石的硬度及強(qiáng)度[1]。

3.2.2 礦物表面形貌

王澤紅結(jié)合磨礦產(chǎn)品的SEM圖，分析了DA助磨劑對(duì)鋁土礦顆粒形貌的影響，添加DA助磨劑后，顆粒的整體外形趨于球形，有利于降低顆粒流動(dòng)時(shí)的阻力，提高礦漿的流動(dòng)性[47]。李國峰研究了Z-164D對(duì)鮞狀赤鐵礦表面性質(zhì)的影響[48]，與不加助磨劑相比，Z-164D的添加使得磨礦產(chǎn)品表面凹凸不平，在磨礦過程中由于助磨劑的侵蝕，使得赤鐵礦表面出現(xiàn)了裂縫，提高了磨礦效率。

3.2.3 礦物表面電位

助磨劑能改善礦漿的流動(dòng)性，主要是由于助磨劑分子增大了礦物顆粒表面電位的絕對(duì)值，增大了雙電層的排斥力和空間位阻效應(yīng)，促進(jìn)了礦物顆粒的分散。李煉研究了六偏磷酸鈉對(duì)赤鐵礦表面電位的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入六偏磷酸鈉后礦漿的pH值迅速下降，礦物顆粒的表面電位向負(fù)值移動(dòng)，且絕對(duì)值增大，促進(jìn)了顆粒分散，降低了礦漿的黏度[3]。鄧善芝研究了助磨劑六偏磷酸鈉對(duì)鋁土礦顆粒表面電性的影響，添加六偏磷酸鈉后，礦漿電位由-28 mV下降到了-82 mV，礦漿中的帶電離子增多，使得礦物顆粒表面的動(dòng)電位增加，由擴(kuò)展的DLVO理論可知，增大電位的絕對(duì)值，可以增大雙電層的排斥力，因此提高了礦漿的分散性[42]。

3.2.4 礦物表面能量

礦物顆粒表面有大量的不飽和鍵能，在磨礦過程中，其通過吸附周圍物質(zhì)來降低自己的能量，使表面趨于穩(wěn)定，助磨劑的加入補(bǔ)償了這一能量，降低了礦物表面的自由能。王澤紅研究了助磨劑對(duì)云母表面破裂能的影響，云母在10 mmol/L的檸檬酸鈉溶液中，與其在水中相比，云母破裂能降低了約20%，即助磨劑吸收了接近20%的破裂能[49]。

3.3 助磨劑對(duì)礦漿性質(zhì)的影響

3.3.1 黏度

在磨礦過程中加入一定量的助磨劑可以降低礦漿的黏度，提高礦物顆粒之間的分散性，進(jìn)而改善礦漿的流動(dòng)性，提高磨礦效率。田祎蘭研究了不同礦漿濃度下助磨劑DA對(duì)鋁土礦礦漿黏度的影響，在礦漿濃度為70%時(shí)，助磨劑DA對(duì)礦漿黏度的影響不明顯；在礦漿濃度為80%時(shí)，與不加助磨劑相比，礦漿黏度由1 665 Pa·s降低到1 281 Pa·s，明顯降低了礦漿黏度[50]。

3.3.2 pH值

助磨劑作為一種化學(xué)添加劑，按照其化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)可以分為無機(jī)鹽類、醇胺類、醇類和糖類及其衍生物類[51]，這些助磨劑特別是無機(jī)鹽類，如六偏磷酸鈉、乙酸鈉、油酸鈉和碳酸鈣等的添加會(huì)明顯改變礦漿的pH值，而礦漿的pH值會(huì)直接影響礦物表面電位，因此助磨劑會(huì)影響浮選藥劑在礦物表面的吸附，進(jìn)而改變礦物的浮選行為。

4 結(jié)論

(1)磨礦是個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)及物理化學(xué)過程，不同的磨礦方式、磨礦介質(zhì)以及磨礦細(xì)度都會(huì)對(duì)礦物的浮選行為產(chǎn)生重要的影響。磨礦影響礦物浮選行為的機(jī)理研究主要是集中于硫化礦物，在磨礦過程中礦物的表面性質(zhì)和礦漿性質(zhì)主要受電化學(xué)、溶液化學(xué)和機(jī)械力化學(xué)等多種作用因素的影響，應(yīng)將磨礦和浮選作業(yè)看成一個(gè)整體，綜合考慮兩者之間的影響。

(2)助磨劑在選礦中的應(yīng)用相對(duì)較少，主要集中用于鐵礦和鋁土礦。助磨劑能提高磨礦產(chǎn)品中合格粒級(jí)的含量，進(jìn)而提高磨礦效率，降低磨礦能耗。一般情況下使用復(fù)配助磨劑比單一助磨劑的效果更好，但是關(guān)于復(fù)配助磨劑提高磨礦效率的作用機(jī)理報(bào)道較少。助磨劑通過改變礦物的表面性質(zhì)以及礦漿性質(zhì)影響整個(gè)磨礦-浮選體系，在討論復(fù)配助磨劑對(duì)礦物浮選行為的影響及其作用機(jī)理時(shí)，應(yīng)從助磨劑改變礦物表面性質(zhì)和礦漿物理化學(xué)性質(zhì)兩個(gè)方面入手，這是助磨劑應(yīng)用的研究方向之一。