粉體的制備,尤其是超細粉體的制備,在現(xiàn)代材料產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。而材料的破碎對能源的消耗非常大。據(jù)統(tǒng)計,在現(xiàn)代工業(yè)中,約80%的能源被用于材料的破碎和粉磨。實踐證明:在對材料進行粉碎和破碎時,采用適當?shù)闹┛商岣哐心ギa(chǎn)量、降低能耗。
添加助磨劑的主要目的是提高物料的可磨性,阻止微細顆粒的黏結、團聚和在磨機襯板及研磨介質(zhì)上的粘附,提高磨機內(nèi)物料的流動性,從而提高產(chǎn)品細度和細產(chǎn)品產(chǎn)量,降低粉碎極限和單位產(chǎn)品的能耗。
一、助磨劑的概念和分類
助磨劑是一類能顯著提高超細粉碎作業(yè)效率或降低單位產(chǎn)品能耗的化學物質(zhì),它包括不同狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))的有機物和無機物。
可以用作助磨劑的物質(zhì)很多,按物質(zhì)狀態(tài)可以分為固體、液體和氣體助磨劑。
常用助磨劑的種類及應用
類型
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助磨劑名稱
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應用
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液體助磨劑
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乙醇、丁酸、辛醇、甘醇
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石英
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甲醇、三乙醇胺、聚丙烯酸納
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方解石等
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乙醇、異丙醇
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石英、方解石等
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乙二醇、丙二醇、三乙醇胺、丁醇等
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水泥等
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丙酮、三氯甲烷、醇胺、丁醇等
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方解石、石灰石
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月桂醇、棕櫚醇、油醇(鈉)、硬脂酸(鹽)
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石灰石、方解石等
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三乙醇胺
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方解石、水泥、鋯英石等
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聚羧酸鹽
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滑石等
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硅酸鈉、六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉等
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高嶺土、伊利石等
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固體助磨劑
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石膏、炭黑
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水泥、煤等
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氣體助磨劑
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二氧化碳
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石灰石、水泥等
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丙酮蒸汽
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石灰石、水泥等
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氫氣
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石英等
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氮氣、甲醇
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石英、石墨等
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二、助磨劑的選擇原則
在超細粉碎中,助磨劑的選擇對于提高粉碎效率和降低單位產(chǎn)品能耗是非常重要的。但是,助磨劑的作用具有選擇性,也即對某種物料可能是有效的助磨劑,對于另一種物料可能沒有助磨作用甚至起阻磨作用。因此,選擇助磨劑時應考慮以下幾點:
一是要考慮被磨物料的性質(zhì)。由于前人已經(jīng)做了大量的試驗研究和文獻總結工作,我們可以從有關文獻資料中查閱到適用于待磨物料的助磨劑,然后進行比較試驗;
二是要考慮粉碎方式和粉碎環(huán)境,如干法還是濕法粉碎。在某些干法作業(yè)中可能選用某些氣體助磨劑更方便或效果更好;
三是要考慮助磨劑的成本和來源,如果成本太高、來源很少,即使作用效果好也應慎重選用;
四是要考慮使用助磨劑對下續(xù)作業(yè)的影響,如選礦分離作業(yè)、分級、過濾脫水乃至干燥作業(yè)等;
五是要考慮助磨劑對環(huán)境的影響,選用的助磨劑必須滿足環(huán)保要求,不污染環(huán)境和危害工人健康。
三、助磨劑作用效果的影響因素
助磨劑的作用效果受諸多因素的影響,包括助磨劑的用量、用法、礦漿濃度、pH值、被磨物料粒度及其分布、粉碎機械種類及粉碎方式等。
?。?)助磨劑的用量
助磨劑的用量與要求的產(chǎn)品細度、礦漿濃度、助磨劑和分散劑的分子大小及其性質(zhì)等有關。
?。?)礦漿濃度或黏度
研究表明:只有礦漿濃度或體系的黏度達到某一值時,助磨劑才有較明顯的助磨效果。
?。?)粒度大小及其分布
粒度大小及其分布對助磨劑作用效果的影響體現(xiàn)在兩個方面:
一是粒度越小,顆粒質(zhì)量越趨于均勻,缺陷越小,粉碎能耗越高,助磨劑則通過裂紋形成和擴展過程中的防“閉合”和吸附降低硬度作用可以降低顆粒的強度,提高其可磨度;
二是粒度越細,比表面積越大,在相同含固量情況下系統(tǒng)的黏度增大。因此,粒度越細、分布越窄,使用助磨劑的作用效果越顯著。
換句話說,在粗磨時,助磨劑的作用與水差不多,故沒有必要添加助磨劑。
(4)礦漿pH值
礦漿pH值對某些助磨劑作用效果的影響也體現(xiàn)在兩個方面:
一是通過對顆粒表面電性及定位離子的調(diào)節(jié)影響助磨劑分子與顆粒表面的作用;
二是通過對礦漿黏度的調(diào)節(jié)影響礦漿的流變學性質(zhì)和顆粒之間的分散性。
粉體的制備在現(xiàn)代工業(yè)、經(jīng)濟和生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。經(jīng)過系統(tǒng)的實驗研究,選擇價格低廉、助磨效果好、不影響粉體材料使用性能的助磨劑,可以降低產(chǎn)品能耗,提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。我們應該在前人研究的基礎上,繼續(xù)進行助磨劑的作用規(guī)律和機理等方面的研究工作,以期更好地提高粉體加工的效率和降低能耗。