助磨剂提高铝土矿粉磨效率的作用机理研究

粉磨作业在矿物加工工程领域占有极其重要的地位。本项目针对铝土矿，从物料破裂能、硬度、强度和被磨矿浆的流变学特性方面入手，通过测定不同类型铝土矿在空气、水和不同类型助磨剂作用下破裂能的变化、添加助磨剂前后铝土矿硬度及强度的变化以及加入助磨剂前后被磨矿浆流变学特性的变化，分别研究助磨剂对铝土矿破裂能、硬度、强度以及被磨矿浆流变学特性的影响规律、作用大小，从而阐明助磨剂在铝土矿粉磨过程中的作用机理，揭示助磨剂提高粉磨效率、降低粉磨过程能耗的规律性，为铝土矿粉磨过程中助磨剂的选择和应用奠定理论基础。

项目历经三年研究，已经按计划顺利完成，实现了项目的预期目标。. 项目针对不同的研究目标和考察对象，分别设计并建立了三个不同的试验系统：物料破裂能测定试验系统、物料硬度和强度测定试验系统以及矿浆流变学特性测定试验系统。在每个试验系统中，均可根据试验研究的目的对试验条件和考察对象进行严格控制或隔离，仅研究助磨剂分别对物料破裂能、硬度、强度、矿浆流变学特性的影响规律，从而揭示助磨剂在铝土矿磨矿过程中提高磨矿效率、降低磨矿能耗的作用机理。. 试验获得了在助磨剂存在条件下，铝土矿破裂能、硬度、强度以及磨矿过程中矿浆流变学特性等指标的变化规律，结果表明，在适宜的条件下，助磨剂对物料的破裂能、强度和硬度、磨矿功指数以及矿浆的流变特性等均有改善作用，在上述因素的共同作用下，改善了磨矿效果，提高了磨矿效率。助磨剂可以降低物料的破裂能、抗压强度和邦德球磨功指数，改善物料的粉碎特性，但效果均不显著；对矿浆流变特性的影响则比较显著。由此可见，助磨剂改善矿浆流变特性在提高粉磨效率方面占有主导作用。. 机理研究揭示了铝土矿与助磨剂之间的作用方式，结果表明，助磨剂可在铝土矿表面产生物理吸附和化学吸附，水分子在过程中起着“桥梁”作用，水分子与助磨剂又起着相互促进的作用，两者共同作用导致铝土矿表面缺陷程度增加，破裂能及强度和硬度降低，粉碎特性发生变化；在磨矿过程中助磨剂在矿物表面的吸附能显著降低矿浆粘度，改善矿浆的流变特性，同时助磨剂可使矿浆动电位绝对值增加，从而使颗粒间排斥力增强，颗粒间距变大，显著提高矿浆的分散性，并使颗粒趋向于圆形化，改善了颗粒的表面形貌，减少了裂纹扩展所需的外应力，防止新生裂纹闭合，同时促进裂纹的扩展，使矿粒更容易被磨碎，进而提高磨矿效率。在机理分析的基础上，提出了助磨剂溶液对铝土矿强度和硬度影响的作用机理模型。. 项目提出了助磨剂的选择原则，即助磨剂选择时，应综合考虑矿石性质、助磨剂性质以及磨矿条件等各方面的因素。在物料性质及磨矿条件一定的条件下，应选择既可降低矿石硬度，又可降低矿浆粘度的助磨剂，同时应选择能够进入物料内部的助磨剂以及有利于改善矿浆流变性的助磨剂。. 截至目前，项目已发表标注有国家自然科学基金资助的论文9篇，其中EI检索2篇，另有2篇论文已经录用；在该项目的资助下，已经培养了2名硕士研究生，另有1名硕士在读。