白云母超细磨矿工业试验

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

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

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

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

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、给矿量

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、磨矿浓度

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

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

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

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、最佳条件

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。