圭亚那瓷土矿磨矿试验研究

张兄明，张英亮（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

圭亚那瓷土矿磨矿试验研究

张兄明，张英亮
（中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

【摘 要】本文介绍了圭亚那瓷土矿特征以及超细研磨加工工艺，从磨矿浓度、磨矿时间、介质充填率三方面确定了最佳磨矿方案。研究发现，通过添加助磨剂，能够达到细磨的目的。

【关键词】瓷土矿；磨矿；助磨剂；圭亚那

1　概况

圭亚那位于南美洲东北部，矿产资源丰富，主要矿种有黄金、铝矾土、钻石、锰、钼、铜、钽、钨、镍、铀等。其中黄金储量较为丰富，为世界主要黄金生产国之一；另外该国铝矾土蕴藏量丰富，约有3.6亿t，品位高、杂质少，是少有的含铁量较低的铝土矿。

圭亚那铝土矿埋藏较深，铝土矿矿床普遍伴生瓷土矿，目前开采中，这部分瓷土矿被当作尾矿废弃，通过对废弃的瓷土矿检测，其矿物成分为绢云母，含量＞95%，基本不含其他杂质矿物成分，是一种优质的造纸原料。

由于当地加工技术条件有限，影响了瓷土矿的开发，圭亚那急需瓷土矿的超细研磨技术。为此，笔者采集了试验样品，在查明原矿物质组成的前提下，开展了一系列的磨矿试验工作，通过添加助磨剂磨矿，收到了较理想的试验效果，在磨矿时间为18h的情况下，-2μm粒级的含量达到了60%～70%，达到了圭亚那矿产资源委员会提出的要求。

2　原矿性质研究

2.1 电镜分析

该样品外观呈灰绿色，质地均匀，致密结构，块状构造；经扫描电子显微镜检测，绢云母微晶呈鳞片状，直径1～6.5μm，多数为1～3μm之间。

2.2 X-射线衍射分析

样品经X-射线衍射分析结果为：矿石的矿物成分为绢云母，含量＞95%，基本不含其他杂质矿物成分。

2.3 白度、硬度

矿石的白度经测试为82.2%，莫氏硬度约为2.5。

2.4 化学成分分析

原矿化学成分(%)为：SiO247.44、Al2O335.70、Fe2O30.19、SO30.028。

原矿检测结果表明：该矿石呈灰绿色，质地均匀，具滑感；且粒度细，白度高。从X-射线衍射分析结果：绢云母含量＞95%；扫描电镜分析结果表明绢云母微晶呈鳞片状，这些都是作为造纸涂料必不可少的条件；从化学成分分析结果看，满足造纸涂料的要求。在物性测试的基础上，计划对该样品进行磨矿效果试验，力图将产品中-2μm粒级含量达到要求。

3　磨矿试验

原矿按照Q=kd2(k取0.1)，经破碎缩分制备成试验样，其破碎缩分流程见图1。

图1　原矿破碎—缩分流程

为了避免铁污染，本试验采用瓷磨机，同时磨矿介质为高铝球，并按照一定的配比装球。

3.1 磨矿浓度

磨矿浓度是影响磨矿效率的重要因素之一，浓度过低，磨矿介质与被磨物料之间接触甚少，物料无法磨细；相反浓度过高，介质被矿浆包裹，流变性变差，同样无法磨细。因此，浓度大小只有通过试验结果来确定，本次试验选定磨矿时间为22h，助磨剂用量1kg/t，介质充填率为50%，磨矿浓度设定为：50%、55%、60%、65%、70%。试验流程见图2，试验结果见表1。

图2　磨矿浓度试验流程

表1　磨矿浓度试验结果

从表1的结果可以看出：随着磨矿浓度的增加，-2μm粒级的含量呈上升趋势，尤以浓度从60%变化到65%时，-2μm粒级的产率增加幅度最大，但当浓度为70%，-2μm粒级的产率开始下降，说明当矿浆浓度过高时，矿浆的流变性变差，磨矿效率降低。因此，磨矿浓度选择60%～65%较为适宜。

3.2 磨矿时间

磨矿时间也是影响磨矿效率的主要指标之一，时间的选择既要使被磨物料的粒度达到要求，又要尽可能使磨矿介质和能耗降低。

试验条件：磨矿浓度65%，介质充填率50%，助磨剂用量1kg/t，磨矿时间(h)：12、14、16、18、20、22h。试验结果见表2。

表2　磨矿时间试验结果

由表2试验结果表明：随着时间增加，-2μm粒级的含量逐渐增加，特别是磨矿时间为18h时，-2μm的含量增加的幅度较多，所以确定磨矿时间为18h。

3.3 介质充填率

为了避免铁污染，本试验采用瓷磨机，球介质充填的多少直接影响磨矿效率，既要使被磨物料磨细，又要降低介质的损耗，因此，介质的充填率也是影响磨矿效果的因素之一。

试验条件：磨矿浓度65%，磨矿时间18h，助磨剂用量1kg/t，介质充填率(%)：40、45、50、55、60。试验结果见表3。

表3　介质充填率试验结果

从表3试验结果看出：介质充填率为50%时，-2μm含量最高，说明选择充填率为50%最佳。

4　助磨剂种类和用量试验

助磨剂是向磨碎过程添加的、占物料总量1%以下的化学药剂，以提高磨碎效率、降低能耗。助磨剂的主要作用在于磨矿时降低颗粒的表面自由能和强度，促使粉碎裂纹扩大，改变颗粒的分散度，降低料浆的粘度。本次试验选择三乙醇胺、十二胺和六偏磷酸钠作为助磨剂。

4.1 三乙醇胺用量

试验选定磨矿浓度65%，磨矿时间18h，介质充填率50%，三乙醇胺用量0.5、1.0、1.5、2.0kg/t。试验结果见表4。

表4　三乙醇胺用量试验结果

从表4试验结果可以看出：当三乙醇胺用量为1.0kg/t时，-2μm含量最多，如果要使用该药剂，选择用量为1.0kg/t为宜。

4.2 六偏磷酸钠用量

试验选定磨矿浓度65%，磨矿时间18h，介质充填率50%，六偏磷酸钠用量0.5、1.0、1.5、2.0kg/t。试验结果见表5。

表5　六偏磷酸钠用量试验结果

从表5试验结果可以看出：当六偏磷酸钠用量为1.5kg/t时，-2μm含量最多，因此，选择用量为1.5kg/t为宜。

4.3 十二胺用量

试验选定磨矿浓度65%，磨矿时间18h，介质充填率50%，十二胺用量0.01、0.02、0.03、0.04kg/t。试验结果见表6。

表6　十二胺用量试验结果

从表6试验结果可以看出：随着十二胺用量增加，-2μm含量逐步增加。当十二胺用量为0.03kg/t时，-2μm含量最多，因此，选择用量为0.03kg/t为宜。4.4 助磨剂试验小结

从上述三种助磨剂用量的情况看：磨矿效果都很好，均可以达到预期的效果。尽管如此，各种药剂的用量和成本不同，三种助磨剂成本的计算和比较汇总见表7。

表7　不同助磨剂成本对比表

由表7中的数据表明：三种助磨剂用量均为前述试验中推荐的-2μm含量最佳点，比较而言，十二胺的用量极低，价格也较低，效果也很好。因此，推荐磨矿时添加十二胺(用量为0.03kg/t原矿)为助磨剂，既可以减少磨矿时间，又可以增加-2μm含量。

现将推荐的助磨剂十二胺及最佳用量(0.03kg/t原矿)时的磨矿产物化学分析结果见表8；其-2μm含量为65.33%。

表8　添加十二胺磨矿获得产品化学分析结果

从表8的分析结果可以看出，添加十二胺作为助磨剂磨矿后的产品质量满足圭亚那矿产资源委员会提出的要求。

5　结语

(1) 圭亚那瓷土矿质地较纯，化学成分SiO2、Al2O3、Fe2O3含量均满足造纸标准，白度较高，是造纸涂料的理想原料。

(2) 原矿经过添加助磨剂十二胺(用量0.03kg/t原矿)磨矿18h后-2μm含量达到了理想的效果，从沉降结果和粒度测试结果都可以证明这一点。

(3) 经过磨矿后获得的产品质量满足圭亚那矿产资源委员会提出的要求，试验结果可以为圭亚那瓷土矿的开发提供依据。

【市场动态】

【试验研究】

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

【文章编号】1007-9386(2015)01-0009-02

【文献标识码】A

【中图分类号】P619.231；TD973.1