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立式搅拌磨机在焙烧云母矿剥片磨矿中的应用研究 ① 龙 渊， 张国旺， 肖 骁， 赵 湘 长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南 长沙 410012 摘 要 采用立式搅拌磨机对焙烧云母进行了剥片磨矿研究。 介质球种类对比研究结果表明,特制的聚氨酯球作为磨矿介质对云 母片料的剥片磨矿效果较好,产品粒度分布窄。 采用聚氨酯球作介质球,进行了介质球配比、磨机转速、磨矿浓度等优化研究,结果 表明,在 Φ8 mm、Φ10 mm 和 Φ12 mm 球配比为 2∶5∶1,磨机转速 240 r/ min,磨矿浓度 55％时,磨矿产品中 0.020～0.045 mm 粒级含量 最多,符合剥片要求。 研究成果对工业生产具有良好的指导意义。 关键词 磨矿； 立式搅拌磨机； 聚氨酯球； 云母； 剥片 中图分类号 TD921文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2019.05.017 文章编号 0253-6099201905-0063-02 Application of Vertical Stirring Mills in Grinding of Roasted Mica LONG Yuan, ZHANG Guo-wang, XIAO Xiao, ZHAO Xiang Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China Abstract A vertical stirring mill was adopted for stripping and grinding of roasted mica. A variety of grinding balls were used and the milling results were compared. It is shown that with the specially-made polyurethane PU balls as grinding media, mica flakes are well stripped and the prepared product has a narrow size distribution. Furthermore, with the parameter of PU ball distribution optimized as Φ8 mm∶ Φ10 mm∶ Φ12 mm at 2∶5∶1, the rotation speed at 240 r/ min and grinding pulp concentration at 55％, the size range of 0.020～0.045 mm amounts the highest proportion in the milled sample. This study can provide reference for commercial production. Key words grinding； vertical stirring mill； polyurethane ball； mica； stripping 云母是由钾、铝、镁、铁、锂等金属组成的层状结构 的铝硅酸盐矿物,具有绝缘、耐高温、折射率高且韧性 强等特点,广泛应用于塑料、建材、造纸、油漆、橡胶等 领域［1-2］。 其中因云母具有良好的折射变光性能,在 珠光颜料［3］及高级油漆的应用上也十分广泛。 而制 造这些材料就要求云母基料的径厚比大、云母片表面 无擦痕、粒度分布范围窄［4］。 因此,在制备云母基料 时,要求磨矿设备具有良好的细磨剥片［5-6］功能。 传 统的云母磨矿设备为石碾机或轮碾机,虽然剥片功能 好,但为间歇磨矿,磨矿效率低、能耗大,据考察统计,采 用轮碾机生产 1 t 合格的云母基料能耗约 500 kWh。 因此,寻求一种高效、节能的磨矿设备以及合理的磨 矿方式,在云母细磨剥片行业中具有重要意义,本文采用 立式搅拌磨机作为云母剥片细磨设备展开了研究工作。 1 实验原料及试验方法 实验原料为印度进口的经高温煅烧过的白云母, 其原矿粒度约为-20 mm,为片状物料。 试验设备为长沙矿冶研究院研制的 LXJM-180 型 立式搅拌磨机［7-8］。 该磨机主要由搅拌器、筒体、传动 装置和机架组成。 筒体内充满一定的磨矿介质钢 球、瓷珠或特制介质球,磨机工作时,搅拌器以一定 速度运转带动筒体内研磨介质运动,磨矿介质和物料 在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动,因搅拌 器回转产生的摩擦、挤压,在筒体内部主要产生以剪 切、剥片为主的作用力对物料进行磨矿,成品由上部溢 出排入贮浆桶或进行后续处理。 采用马尔文粒度分析仪与标准泰勒筛分析测试磨 矿粒度,采用 SEM 电镜分析仪检测物料微观形貌。 2 实验数据及分析 2.1 介质球种类对比试验 称取 1 kg 焙烧云母矿加入到立式搅拌磨机中,分 别使用 Φ10 mm 钢球 18 kg、Φ10 mm 陶瓷球 9 kg 和特 ①收稿日期 2019-04-13 作者简介 龙 渊1989-,男,湖南永州人,硕士,主要从事超细磨矿设备与选矿工艺研究与应用。 第 39 卷第 5 期 2019 年 10 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.39 №5 October 2019 ChaoXing 制的 Φ10 mm 聚氨酯球 8 kg 作为磨矿介质进行试验, 磨矿时间 30 min, 磨矿浓度 55％, 助磨剂添加量 0.3％［9］,磨机转速 200 r/ min,介层种类对比试验结果 见表 1。 表 1 介质球种类对磨矿产品粒级分布的影响 粒径/ mm 不同介质球所得磨矿产品粒级产率/ ％ 钢球陶瓷球特制聚氨酯球 0.15 0.500.510.61 -0.150.0740.52 2.5221.95 -0.0740.03814.06 17.1728.66 -0.0380.02526.38 33.8335.24 -0.025 58.5445.9713.54 合计100.00100.00100.00 由表 1 可以看出,钢球的磨矿细化效果最明显,其 次是陶瓷球,而聚氨酯球的粒度分布均匀,主要集中在 0.025～0.15 mm,满足云母粒度分布窄的要求。 取 0.03～0.07 mm 粒级磨矿产品进行扫描电镜分 析,结果见图 1。 图 1 云母扫描电镜图 a,b 钢球； c,d 陶瓷球； e,f 聚氨酯球 由图 1 可以看出,因钢球与陶瓷球硬度大,对云母 表面产生了刮痕,经钢球与陶瓷球细磨后的云母片料 边缘被破坏呈棱角状；聚氨酯球具有回弹性,对云母物 料以剥离为主,云母片料被剥片开来,且云母表面光 洁、边缘光滑,磨矿效果良好。 故后续采用聚氨酯球进 行研究。 2.2 介质球配比试验 因聚氨酯磨对于云母剥片效果较好,因此采用特 制聚氨酯球作为搅拌介质球进行了配比优化研究,使 产品粒度主要集中在 0.025～0.045 mm 区间。 取总质 量 8 kg 的 Φ8 mm、Φ10 mm 和 Φ12mm 的聚氨酯按一 定配比加入到磨机中,云母质量 1 kg,磨矿浓度 55％, 磨机转速220 r/ min,磨矿时间30 min,试验结果如表2 所示。 表 2 聚氨酯球配比对磨矿产品粒级分布的影响 粒径 / mm 不同聚氨酯球配比所得磨矿产品粒级产率/ ％ 3∶3∶22∶5∶11∶2∶1 0.15 0.460.540.53 -0.150.07417.54 14.6818.25 -0.0740.04514.32 16.4312.68 -0.0450.03812.45 15.8617.16 -0.0380.02535.71 37.5236.24 -0.025 19.5214.9715.14 合计100.00100.00100.00 由表 2 可以看出,当介质球按一定配比加入时,磨 矿产品粒级分布也随之产生一些变化,当小球比例大 时,产生的云母细粒随之增多。 当配球比例为 2 ∶5 ∶1 时,-0.025 mm 细粒级含量稍少,且 0.025～0.050 mm 粒级含量大于 50％。 综合而言,选择 Φ8 mm、Φ10 mm 和 Φ12 mm 聚氨酯球配比 2∶5∶1为宜。 2.3 磨机转速试验 磨矿介质球为 Φ8 mm、Φ10 mm 和 Φ12 mm 聚氨 酯球按 2∶5∶1配比,其他磨矿条件不变,进行了磨机转 速试验,结果见表 3。 表 3 磨机转速对磨矿产品粒级分布的影响 粒径 / mm 不同转速r/ min所得磨矿产品粒级产率/ ％ 220240260 0.15 0.540.330.26 -0.150.07414.68 5.244.42 -0.0740.04516.43 7.655.28 -0.0450.03815.86 17.6514.56 -0.0380.02537.52 48.3740.34 -0.025 14.9720.7635.14 合计100.00100.00100.00 由表 3 可知,随着磨矿转速提高,云母剥片细化效 果越好,当转速为 240 r/ min 时,0.025～0.045 mm 区间 颗粒含量较多,粒度分布较窄。 确定适宜的磨机转速 为 240 r/ min 2.4 磨矿浓度试验 磨机转速 240 r/ min,其他磨矿条件不变,进行了 磨矿浓度实验。磨矿产品粒度分布结果表明,不同磨 下转第 68 页 46矿 冶 工 程第 39 卷 ChaoXing 三相；乳状液由许多无规则大小水珠分布在有机相中 组成,可以通过超声波干扰破乳。 参考文献 ［1］ 陈甲斌,张福生. 中国铟资源形势与政策转型［J］. 矿业研究与开 发, 2012,325118-121. ［2］ Li S Q, Tang M T, He J, et al. Extraction of indium from indium-zinc concentrates［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006,1661448-1454. ［3］ Virolainen S, Ibana D, Paatero E. Recovery of indium from indium tin oxide by solvent extraction［J］. Hydrometallurgy, 2011,1071 56-61. ［4］ 冯 强,魏 昶,邓志敢,等. 高铁硫酸锌浸出液中铟的富集［J］. 稀有金属, 2014,384687-692. ［5］ 刘大春,杨 斌,戴永年,等. 从富铟渣提取金属铟的研究［J］. 稀 有金属, 2005,294196-199. ［6］ 邬建辉,罗妹妹,张光华,等. 转炉烟灰高效浸出铟的工艺研究［J］. 矿冶工程, 2016,36691-93. ［7］ Xu X, Tang G, Zou F. Research on Extraction of Indium from Sulfate Solution with P507D［J］. Chinese Journal of Rare Metals, 2000,24 4256-259. ［8］ 王瑞祥,何 静,张 鹏,等. 从含铟铅合金中回收铟［J］. 有色金 属冶炼部分, 2008126-29. ［9］ 蔡水洪,苏元复. 从盐酸溶液中萃取铟［J］. 华东理工大学学报, 199216-12. ［10］ Jin B, Dreisinger D B. A Green Electrorefining Process for Produc- tion of Pure Lead from Methanesulfonic Acid Medium［J］. Separation and Purification Technology, 2016,170199-207. ［11］ Danilow F I, Vasil′eva E A, Butyrina T E, et al. Electrodeposition of lead-tin alloy from methanesulphonate bath containing organic sur- factants［J］. Protection of Metals and Physical Chemistry of Sur- faces, 2010,466697-703. ［12］ 罗 军,谢 添,姚 刚,等. 萃取冶金中三相产生的原因和处理 方法［J］. 矿冶工程, 2016,368433-435. ［13］ 杨俊海,周敬民,王丽梅. 稀土萃取分离过程中乳化物的处理方 法研究［J］. 稀土, 2003,24625-29. 引用本文 李杨刚，何 静，廖方文，等. 甲基磺酸溶液萃取提铟过程中 消除第三相及破乳的机理研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（5）65-68. 上接第 64 页 矿浓度条件下的测试结果相差不大。 综合而言,磨矿 浓度 55％较为合适。 2.5 磨矿产品微观分析 对最终磨矿产品进行了微观分析,结果见图 2。 从图 2 可以看出,云母片颗粒均匀,表面光滑,边缘无 齿状,厚度约为 750 nm,径厚比达到了 100 倍以上。 图 2 云母产品扫描电镜图 3 结 论 采用立式搅拌磨机对焙烧云母矿进行剥片磨矿, 可以得出以下结论 1 磨矿介质球种类对比试验结果表明,采用特制 的聚氨酯球作为搅拌磨介质时,对焙烧云母矿的剥片 效果较好,且在 Φ8 mm、Φ10 mm 和 Φ12 mm 聚氨酯球 配比为 2∶5∶1、磨机转速 240 r/ min、磨矿浓度 55％时, 磨矿产品中 0.020～0.045 mm 粒级含量最多。 2 立式搅拌磨机的磨矿作用力主要为剪切和剥 片,采用合适的搅拌介质球,磨矿力主要对云母片层之 间进行解离作用。 因此,立式搅拌磨机是一种焙烧云 母剥片磨矿的良好设备。 参考文献 ［1］ 任定高,孟惠民,咸才军,等. 云母钛珠光颜料的应用研究［J］. 装 备环境工程, 2007,4381-84. ［2］ 崔冬乐. 云母的解理断裂及其在珠光颜料中的应用［D］. 合肥合 肥工业大学材料科学与工程学院, 2010. ［3］ 高春华,黄新友. 云母钛珠光颜料的制备及应用［J］. 江苏大学学 报自然科学版, 2002,23278-82. ［4］ 高惠民. 云母颜料制备及其机理研究［D］. 武汉武汉理工大学资 源与环境工程学院, 2010. ［5］ 张国旺,杨剑波,石德俊,等. 立式螺旋搅拌磨矿机的研制及其在 钼矿再磨擦洗作业中的应用［J］. 有色金属选矿部分, 2009 123-26. ［6］ 孙小旭,杨俊平,周宏喜,等. GJ52 大型双槽高强度搅拌磨机在 云母剥片中的应用［J］. 有色金属选矿部分, 2014270-72. ［7］ 张国旺,严金中,赵 湘,等. 搅拌型球磨机在非金属矿深加工中 的应用［J］. 中国非金属矿工业导刊, 2000122-24. ［8］ 龙 渊,张国旺,肖 骁,等. 立式搅拌磨机对鳞片石墨的磨矿研 究［J］. 矿冶工程, 2014641-44. ［9］ 谭超兵. 助磨剂在云母超细磨矿中的应用［C］∥第二届中国非金 属矿工业科技与市场交流大会论文集, 2006111-114. 引用本文 龙 渊，张国旺，肖 骁，等. 立式搅拌磨机在焙烧云母矿剥 片磨矿中的应用研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（5）63-64. 86矿 冶 工 程第 39 卷 ChaoXing