洛陽萬山高新技術應用工程有限公司
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碳酸鈣是用途最廣的無機填料之一，一般可分為重鈣和輕鈣兩大類，前者是天然礦物（主要為石灰石和方解石）經研磨后制得的，后者則采用化學沉淀法獲得。隨著技術的進步以及環保和能源問題的出現，輕鈣產量逐年下降，重鈣產量逐年上升，發達國家重鈣和輕鈣產量的比例為14~18：1。以前，重鈣僅作為體積填料使用，而現在經超細微化和表面處理得到的活性重鈣（平均粒徑為5~10µm），已廣泛應用于橡膠、塑料、造紙等行業作功能性填料，如作用調節劑、半補強劑和補強劑，煙氣脫硫劑、產品附加值大大提高。
我國重鈣的開發和應用相對落后，重鈣產量不到碳酸鈣總產量的5%，且主要為38~75µm的粗粒級產品，僅能作為體積填充料。重鈣產量很低的原因之一，是缺乏成熟的超細磨技術。超細磨是高能耗過程，如何降低磨礦能耗，提高超細磨效率是急待解決的課題。國外的研究結果表明，采用助磨劑是提高磨礦效率，降低磨礦能耗的途徑之一。
1、實驗方法
粗磨采用XMQ—Φ150mm×50mm球磨機。研磨介質為鋼球，總重3kg，其中Φ25mm鋼球22個，Φ20mm鋼球35個和Φ12mm鋼球30個。粗磨所用物料為小于3mm的石灰石。每次磨礦0.3kg，礦漿濃度為50%。物料經研磨后過濾、烘干，然后采用標準篩（濕篩）進行粒度分析。
細磨采用體積約為1L的自制立式攪拌磨機，研磨介質為Φ3~4mm鋼球，每次研磨物料0.3kg，加鋼球0.5kg，礦漿液度為50%。所用物料為細粒石灰石，其粒度分布見表一。物料經研磨后過濾、烘干，采用沉析法進行物料粒度分析，沉析過程中加入足夠的分散劑以防止細顆粒凝聚。
表1 物料的粒度分布
|
粒級/µm 質量分數/%
|
粒級/µm 質量分數/%
|
|
＞20 48.9
10~20 10.5
|
5~10 16.7
＜5 23.9
|
2、影響助磨劑助磨作用的因素
2.1 PH值
用助磨劑調節磨礦礦漿的PH值。在磨礦時間為30min，助磨劑用量為0.5kg/t（相對于石灰石而言）的條件下，考察了細磨時礦漿PH值對助磨劑助磨作用的影響，結果見表2。提高PH值可明顯地增加助磨劑的助磨作用。較理想的PH值約為9.0，對應的助磨劑用量為0.4kg/t（相對于礦漿而言）。
表2 PH值對助磨劑助磨作用的影響
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助磨劑用量/
（kg·t-1）
|
PH
|
各粒級的質量分數/%
|
||
|
＞20µm
|
10~20µm
|
＜10µm
|
||
|
0
0.2
0.4
0.8
|
8.6
8.8
9.0
9.4
|
9.2
8.0
9.4
9.3
|
17.5
16.7
15.5
15.2
|
73.3
75.3
75.1
75.5
|
2.2助磨劑用量
在助磨劑用量為0.4kg/t，粗磨時間為20min，細磨時間為30min的條件下，分別考查了助磨劑用量對石灰石粗磨和細磨的影響，結果見表3和表4。助磨劑對石灰石的粗磨沒有明顯影響，而對石灰石的細磨有明顯的助磨效果，結果見表3和表4。助磨劑對石灰石的粗磨沒有明顯影響，而對石灰石的細磨有明顯的助磨效果，隨其用量的增加，產品中小于10µm粒級的質量分數明顯增加，助磨劑用量以0.5kg/t為宜。
表3 助磨劑用量對石灰石粗磨的影響
|
助磨劑用量/
（kg·t-1）
|
各粒級的質量分數/%
|
|||
|
＞150µm
|
75~150µm
|
38~75µm
|
＜38µm
|
|
|
0
0.2
0.5
1.0
1.5
|
9.7
10.0
10.1
9.8
8.4
|
16.3
18.1
17.9
17.6
15.3
|
20.3
19.3
20.1
18.5
20.5
|
53.7
52.6
52.0
54.1
55.8
|
表4 助磨劑用量對石灰石細磨的影響
|
助磨劑用量/
（kg·t-1）
|
各粒級的質量分數/%
|
||
|
＞20µm
|
10~20µm
|
＜10µm
|
|
|
0
0.2
0.35
0.5
1.5
|
12.0
11.7
9.7
9.7
8.4
|
19.6
17.4
17.9
15.7
16.8
|
68.4
70.9
72.4
74.6
74.8
|
2.3 磨礦濃度
在助磨劑用量分別為0.4kg/t和0.5kg/t，磨礦時間為1h的條件下，考查了石灰石細磨磨礦濃度、磨機類型及研磨介質對助磨劑助磨作用的影響，結果見表5~表7。不論采用何種磨機以及何種研磨介質，隨著磨礦濃度的增加，磨礦效果均變差，而助磨劑的助磨效果增加；助磨劑的助磨效果與磨機及研磨介質的類型有關，助磨劑在磨機中的助磨效果好于鋼球磨機；對未加助磨劑的磨機，采用鋼球做研磨介質時助磨劑的助磨效果比采用助磨劑時好。對球磨機，采用Φ3~4mm鋼球作研磨介質幾乎無研磨作用，助磨劑的影響也不大。
在工業礦物的超細粉磨中，磨機是較為高效的超細磨設備。一般采用鋼球做研磨介質。在工業生產中磨礦應在盡可能在較高的濃度下進行，一方面是在高濃度下磨礦可減少研磨介質之間的摩擦，降低研磨介質的消耗及能耗；另一方面，超細磨機須直接噴霧干燥，提高研磨礦漿的濃度可減少干躁過程中所需蒸發的水量。例如，礦漿濃度從50%提高到60%，則每噸產品所需蒸發的水量可降低約35%，即干燥每噸產品可節省能耗35%以上。由此可見，在實際工業細磨的條件下，助磨劑將產生良好的助磨作用。此外，還考察了粗磨時磨礦濃度對助磨劑助磨作用的影響，結果表明，助磨劑對粗磨均無助磨作用（表8）。
表5 立式磨機細磨時磨礦濃度對助磨劑助磨作用的影響
|
礦漿濃度/
%
|
助磨劑的
使用情況
|
各粒級質量分數/%
|
||
|
＞10µm
|
5~10µm
|
＜5µm
|
||
|
40
|
未加
加
|
14.2
10.6
|
32.8
30.7
|
53.0
58.7
|
|
45
|
未加
加
|
12.3
9.6
|
34.4
29.9
|
53.3
60.5
|
|
50
|
未加
加
|
22.7
12.4
|
32.7
33.9
|
44.6
53.7
|
|
55
|
未加
加
|
15.7
8.7
|
37.5
30.8
|
46.8
60.5
|
|
57
|
未加
加
|
15.1
6.9
|
38.5
32.5
|
46.6
60.6
|
注：研磨介質為鋼球，球重0.5kg。
表6 XMQ球磨機細磨時磨礦濃度對助磨劑助磨作用的影響
|
礦漿濃度/
%
|
助磨劑的
使用情況
|
各粒級質量分數/%
|
||
|
＞10µm
|
5~10µm
|
＜5µm
|
||
|
50
|
未加
加
|
7.9
9.1
|
29.4
25.3
|
62.7
65.6
|
|
55
|
未加
加
|
12.3
10.1
|
31.5
30.2
|
56.2
59.7
|
|
60
|
未加
加
|
18.9
14.4
|
33.7
32.3
|
47.4
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