蒙皂石的湿式超细粉碎试验研究.docVIP

蒙皂石的湿式超细粉碎试验研究徐 熙，郑水林，张晓波(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083)摘 要：蒙皂石是一种层状硅酸盐矿物。采用实验室卧式砂磨机对蒙皂石进了超细磨矿试验；研究了矿浆浓度、研磨时间、分散剂(六偏磷酸钠)的用量对磨矿效果的影响。结果表明，采用六偏磷酸钠为分散剂，蒙皂石湿式超细粉碎的适宜工艺条件为：矿浆浓度30，研磨时间25min，分散剂用量O6。关键词：蒙皂石；湿式；超细粉碎中图分类号：TD97 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2010)02-0027-03Research on Wet Ultra-fine Grinding of SemctiteXu Xi, Zheng Shuilin, Zhang Xiaobo(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083)Abstract: Semctite is one of layered silicate minerals. In the experiment the semctite was wet ultrafine grinded with the laboratory horinzontal sand mill; The factors that influenced the grinding efficiency were investigated, such as pulp density, grinding time, and the amount of dispersant (sodium hexarnetaphosphate). The results show that when the sodium hexametaphosphate is used as the dispersant, the proper conditions of ultrafine grinding of semctite are as following: pupl concentration is 30%, grinding time is 25min, and consumption of dispersant is 0.6% of pupl density.Key words: semctite; wet; ultrafine grinding 蒙皂石族矿物是以蒙脱石为主的一类黏土矿物的总称，是由两层硅-氧四面体夹一层铝(镁)-氧八面体构成的2：l型层状含水硅酸盐矿物1。 由于层状硅酸盐矿物的晶体结构特点，使蒙皂石族矿物具有特殊的物理化学性质2，广泛应用于制药、化妆品、精细陶瓷、造纸、食品、石油开采、洗涤用品、橡胶、塑料等行业。另外，以蒙脱石为代表的蒙皂石矿物是层状硅酸盐矿物中最容易达到纳米级剥离分散的矿物，将成为重要且有潜力的纳米复合材料的纳米分散相无机材料3。超细粉体具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、烧结温度低且烧结体强度高、填充补强性能好、遮盖率高等优良的物理化学性能4。目前，高新技术产业所需的粉末状矿产原料几乎都需要超细加工，如制备高性能高纯度的精细陶瓷需用超细氧化铝粉体作为原料5-7，高性能的磁记录材料也需要超细Fe2O3粉体作为原料，而美国开发的超细无水氧化铁粉已用作火箭助燃催化剂与紫外辐射吸收剂获得成功8。 超细粉碎加工的应用前景极其广阔，工业上对物料的微细化要求是无止境的。近几年来，对超细粉末的开发异常活跃，其应用领域也在不断扩展9-10。因此，对蒙皂石进行超细粉碎研究具有重要意义。1 实验部分11 原料蒙皂石粉，由海城恒信滑石粉厂生产，其化学成分(wt%)为：SiO2，3245；A12O3，181；Fe2O3，019；CaO，0069；MgO，3558。12 试剂分散剂：六偏磷酸钠，分子量为61172，分析纯，市售。13 实验设备卧式砂磨机：德国耐驰(上海)有限公司生产的砂磨机，型号为MiniZeta 03E-99303。14 实验方法首先进行3因素(矿浆浓度A、研磨时间B、分散剂用量C)3水平(矿浆质量浓度分别为35、45、55，研磨时间分别为10min、15min、20min，分散剂质量浓度分别为O2、05、08，各水平由小到大依次为l、2、3水平)的正交试验；然后采用单因素试验方法确定蒙皂石湿式超细粉碎的适宜工艺条件，试验过程中砂磨机的转速恒为3490rmin。2 结果及讨论21 正交试验结果正交试验各因素各水平对研磨样品D50及比表面积的影响分别见图1、图2。由图1、图2可知，研磨样品D50随着矿浆浓度的增大而显著减小，超过一定值后增大；D50随着研磨时间的增长而慢慢减小；D50随着六偏磷酸钠用量的增加而显著减小。比表面积随矿浆浓度、研磨时间的变化不大；而随六偏磷酸钠用量的增加而显著增大。3因素之间交互作用错综复杂。22 单因素试验结果221 矿浆浓度：固定研磨时间为20min，分散剂用量为05时，确定适宜的矿浆浓度，试验结果见图3。由图3确定矿浆浓度为50。浓度过高时，矿浆流动速度慢，同时磨矿介质的冲击作用变弱，排矿产物粒度可能变粗，粗粒级含量会增多；浓度太稀时，矿浆流速加快，矿粒与磨矿介质的碰击次数减少，这样会降低磨矿效率和增加衬板钢球的磨损量，因此矿浆浓度要控制在适当的范围内。222 研磨时间：固定分散剂用量为05，矿浆浓度选用50，确定适宜的研磨时间，试验结果见图4。由图4确定研磨时间为25min。随着研磨时间的增长，产品细度越来越小，比表面积也随之越来越小，磨矿效果越来越好。但随着时间的不断增长，矿浆黏度越来越大，使分散的物料发生团聚，反而使磨矿效果变差。当超过一定时间时，由于矿浆黏度过大可能堵塞，不能继续磨矿。223 分散剂用量：固定矿浆浓度为50，研磨时间为25min，确定适宜的分散剂用量，试验结果见图5。由图5确定分散剂用量为06。分散剂在矿浆中定向吸附于矿物表面，降低矿物表面的自由能，并渗透到微裂缝中起劈分作用，降低了矿浆的黏度，改善矿浆的流变性，从而改善了超细粉碎过程中的分散性，在相同的条件下生产出更多的细粒级。224再次验证矿浆浓度：固定研磨时间采用25min，分散剂用量为06，再次确定矿浆浓度，试验结果见图6。由图6最终确定矿浆浓度为30。一般来说，磨矿效果与矿浆浓度、研磨时间和分散剂的用量等因素有关。由图6可知，采用六偏磷酸钠为分散剂，矿浆浓度采用30，研磨时间25min，分散剂用量为O6时，磨矿效果最佳。此时，样品的细度D50为135m，比表面积为25449m2g。3 结论蒙皂石湿式超细粉碎的工艺条件宜为：六偏磷酸钠为分散剂，矿浆浓度30，研磨时间25min，分散剂用量06。在此工艺条件下磨矿，样品的细度J亡)铀为135m，比表面积为25449m2g。 参考文献1 雷绍民，等蒙皂石矿物及无机凝胶制备及机理研究J武汉理工大学学报。2008(12)：67-712 管俊芳，等天然矿物材料在医药产业中的应用及开发J地质与矿产2002(2)：34-363 林鸿福，林峰天然蒙皂石矿物制备聚合物粘土纳米复合材料最具竞争力的原料J化工新型材料，2002(7)：30-314 郑水林，袁继祖非金属矿加工技术与应用手册M北京：冶金工业出版社2005：7，126-127，193-1985 黄栋生，等高纯超细a-A1：O，粉体的研制J中南矿冶学院学报，1993(5)：246 杨华明，等超细粉碎技术的进展J金属矿山，1998(9)：20-277 Masato K, Gary L M. Controlled transformation and sintering of a boehmite sol-gel by -A12O3 seeding J. J Am Ceram Soc，1985，68(9)：5008 Iwata H. Ultra fine iron oxide J.