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白云母超细磨矿工业试验
来源:中国粉体技术网    更新时间:2016-12-02 09:34:21    浏览次数:
 
图1 白云母
图1 白云母

  云母属于较难磨矿物之一,云母高端产品对云母粉体的要求较高。

  1、原料分析
  原料为河南洛阳某白云母精矿,密度为2.78g/cm3,化学组分见表1,粒度分布见表2。

 
表1 白云母精矿化学组分
表1 白云母精矿化学组分

表2 白云母精矿粒度分布
表2 白云母精矿粒度分布

  2、工业试验流程
  首先将原料配制成一定料浆,并加入助磨剂;然后将料浆以一定给矿量均匀的加入到双槽高强度搅拌磨机(容积为10m3)中,按一定的工艺参数进行试验。当搅拌磨中料浆粒度稳定时每隔15min取样一次,连续取样3h,将料浆混合均匀并抽滤干燥,最后将试样进行检测。
  主要考察Al2O3瓷球用量、搅拌磨转速等因素对白云母超细磨效果的影响。其中Al2O3瓷球级配为小球、中球、大球比例,小球粒径为2.0-2.5mm,中球粒径为2.5-3.0mm,大球粒径为3.0-3.5mm。

  3、磨介用量对白云母超细磨效果的影响
  试验条件:Al2O3瓷球的级配为4:2:3(小球:中球:大球,后同),转速为135r/min,超细磨给料量为0.39t/h,浓度为47%-48%,六偏磷酸钠用量为3‰(云母干矿质量的百分比),试验结果见图2和表3。

 
图2 磨介质量对白云母超细磨粒度的影响
图2 磨介质量对白云母超细磨粒度的影响

表3 磨介质量对白云母超细磨产品D90粒径的影响
表3 磨介质量对白云母超细磨产品D90粒径的影响

  由图2和表3可知,随Al2O3瓷球磨介用量的增加,白云母超细磨产品中除-2.5μm含量基本不变外,各粒级累计含量均增大。当搅拌磨中磨介质量为9t时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm分别为31.29%和44.2%,+75μm含量为23.45%,D90粒径为122.6μm,比表面积为271.2m2/kg。当增加250kg 3-3.5mm Al2O3的瓷球时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm分别为38.77%和54.9%,比9t磨介用量时分别增加了7.48%和10.7%,+75μm含量为14.41%,比磨介质量为9t时减少了9.04%,此时D90粒径为91.7μm,比表面积为277.1m2/kg。
  由此可见,适当增加大球比例可提高白云母超细磨效率。这是由于加入3.0-3.5mm粒径的Al2O3瓷球后,搅拌磨中料球比减小,磨介与云母颗粒撞击的几率增大,磨矿效率提高。另外,3.0-3.5mm粒径磨介的加入增大了大球的比例,磨介对物料的冲击粉碎力相对增大,使得白云母粗粒径颗粒相应减少。

  4、搅拌磨转速对白云母磨矿效果的影响
  搅拌速率对白云母粉体-13μm含量的影响特别显著,适当调整搅拌磨转速,以研究白云母超细磨颗粒的变化情况。试验条件:Al2O3瓷球质量9.25t,磨介级配为4:2:3,给料量为0.39t/h,浓度为47%-48%,六偏磷酸钠用量为3‰,试验结果见图3和表4。

 
图3 搅拌磨转速对云母超细磨粒度的影响
图3 搅拌磨转速对云母超细磨粒度的影响

表4 搅拌转速对白云母超细磨D90粒径的影响
表4 搅拌转速对白云母超细磨D90粒径的影响

  由图3及表4可知,随着搅拌磨转速的增加,白云母超细磨产品的各粒级累计含量和比表面积均增加,D90粒径较小。当转速为135r/min时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm分别为38.77%和54.9%,+75μm含量为14.41%,D90粒径为91.7μm,比表面积为277.1m2/kg。转速提高至161r/min时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm分别为52.1%和82.02%,比搅拌磨转速为135r/min时分别增加了13.33%和27.12%,此时+75μm含量为9%,D90粒径为70.56μm,比表面积为394.5m2/kg,比搅拌磨转速为135r/min时增加了117.4m2/kg。
  由此可见,增大搅拌磨转速可较大的减小云母粉粒度,较大的增加白云母超细粉的比表面积。原因在于物料在超细磨矿的过程中受到三个力的作用:(1)由于研磨介质之间的相互撞击而产生的冲击力;(2)因研磨介质的转动产生的剪切力;(3)由于研磨介质中放入搅拌棒而留下空间,搅拌棒对物料产生冲击力和摩擦力。当搅拌速率提高时,冲击力、剪切力及摩擦力都会增大,在综合力的作用下,使物料得到更充分的剥离、解理而磨细。

  5、不同给矿量对白云母超细磨效果的影响
  磨矿时间对白云母超细磨产品的影响显著,通过调节给矿量来调整物料的磨矿时间,给矿量越小则磨矿时间越长。试验条件:搅拌磨中Al2O3瓷球磨介9.25t,磨介级配4:2:3,浓度为47.5%-48%,六偏磷酸钠用量为2.5‰,搅拌磨转速为161r/min,试验结果见表5和表6。

 
表5 不同给矿量下白云母粉体粒度累计分布表
表5 不同给矿量下白云母粉体粒度累计分布表

表6 不同给矿量对白云母超细粉体性能的影响
表6 不同给矿量对白云母超细粉体性能的影响

  由表5和表6可知,随着给矿量的减小,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量及白云母超细粉的比表面积逐渐增大,D90粒径逐渐减小。当给矿量为0.8t/h时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量分别为45.39%和62.60%,D90粒径为78.95μm,比表面积为318.0m2/kg。将给矿量将为0.67t/h时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量分别提高了8.96%和7.6%,达到54.35%和70.20%,此时,D90粒径为65.57μm,比表面积为394.8m2/kg。进一步减小给矿浓度至0.39t/h时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量较给矿量为0.67t/h时变化不大,分别为71.95%和84.70%,此时D90粒径为62.96μm,比表面积为440.9m2/kg。
  综上可知,白云母超细磨的给矿量的减小可使白云母超细粉粒度减小,这是由于超细磨给矿量减小,白云母在搅拌磨中停留时间增加,导致磨矿时间相应的增加,白云母粉粒度减小。但给矿量从0.67t/h降低至0.39t/h时,白云母超细磨产品的粒度及比表面积变化不大,由于给矿量减小至一定程度后白云母超细粉粒度变化较小,同时能耗大幅度增加,导致生产成本提高。故工业生产中可根据实际需要在0.39t/h-0.67t/h之间选择适宜的给矿量。
 
  6、不同磨矿浓度对白云母超细磨效果的影响
  磨矿浓度虽为一般影响因素,但对工业生产成本及产品质量意义重大。试验条件:磨介Al2O3瓷球质量9.25t,磨介级配为4:2:3,给矿量为0.5t/h左右,六偏磷酸钠用量为4‰。试验结果见表7、图4和图5。

 
表7 不同磨矿浓度下白云母粉体粒度累计分布表
表7 不同磨矿浓度下白云母粉体粒度累计分布表

图4 磨矿浓度对粒级累计含量的影响
图4 磨矿浓度对粒级累计含量的影响
 
图5 磨矿浓度对云母粉比表面积和D90粒径的影响
图5 磨矿浓度对云母粉比表面积和D90粒径的影响

  由表7和图4、图5可知,随着搅拌磨磨矿浓度的增加,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量及白云母超细粉的比表面积均先增大后减小,D90粒径先减小后增大。当磨矿浓度约为47%时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量分别为51.89%和67.74%,D90粒径为74.05μm,比表面积为387.5m2/kg。当磨矿浓度增加到49%时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm的含量最大,分别为56.45%和70.62%,D90粒径为67.82μm,比表面积为421.7m2/kg。磨矿浓度进一步增加至50%左右时,白云母超细磨磨矿效果变差,此时产品中-13μm和-23μm的含量分别为52.06%和66.68%,D90粒径为72.93μm,比表面积为399.1m2/kg。当磨矿浓度大于50%后,料浆流动度急剧下降,导致给料困难且给矿浓度60%左右时料浆失去流动性。另外,磨矿浓度过高时,搅拌磨的电流大幅度增加,料浆粘性较大,导致出料困难,磨矿效率大大降低,故白云母超细磨磨矿浓度控制在49%左右。可见工业试验的最佳磨矿浓度为49%。

  7、助磨剂用量对白云母超细粉磨效果的影响
  利用助磨剂进行湿法磨矿生产超细粉体,国内外研究较多。试验条件:磨矿浓度为49%左右,给矿量为0.52t/h,搅拌磨转速为161r/min,Al2O3瓷球磨介重9.25t,磨介级配为4:2:3。试验结果见表8和表9。

 
表8 不同六偏磷酸钠用量下白云母粒度累计分布表
表8 不同六偏磷酸钠用量下白云母粒度累计分布表

表9 不同用量六偏磷酸钠对白云母粉体比表面积的影响
表9 不同用量六偏磷酸钠对白云母粉体比表面积的影响

  由表8和表9可知,六偏磷酸钠用量由0.25‰升至0.4‰时,白云母超细磨产品中各粒级累计含量和比表面积均降低,D90粒径增大。当六偏磷酸钠用量为2.5‰时,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm含量分别为56.45%和70.62%,+150μm含量在5‰以内,D90粒径为67.82μm,比表面积为421.7m2/kg。当六偏磷酸钠的用量增加至4‰时,白云母超细磨产品中-13μm含量略微降低,为56.06%,-23μm含量比2.5‰六偏磷酸钠用量时降低了3.94%,达到66.68%,此时D90粒径为72.93μm,比表面积为399.1m2/kg。
  综上所述,六偏磷酸钠做白云母超细磨助磨剂时,要控制使用量,适当加入助磨剂有助于磨矿,但六偏磷酸钠用量过大不利于磨矿,六偏磷酸钠最佳用量为2.5‰。

  8、工业试验最优条件验证试验
  在工业试验的基础上,采用最佳的工艺条件进行白云母搅拌磨试验。试验条件:Al2O3瓷球质量为9.25t,磨介级配为4:2:3,给矿量为0.39t/h,给矿浓度为49%,六偏磷酸钠用量为2.5‰,搅拌磨转速为161r/min。
  在最佳工艺条件下,白云母超细磨产品中-13μm和-23μm含量分别为58.01%和72.75%,此时D90粒径为62.28μm,比表面积达到452.9m2/kg。
(摘自:白云母超细粉体的制备及助磨机理的研究,作者:郭高魏)


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