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助磨剂的作用机理和应用现状
作者：admin日期：2020-03-15阅读
助磨剂是在磨碎过程中向磨机系统添加的化学药剂的总称。其作用主要是提高磨矿效率、加快矿石颗粒的破碎速度，并由于药剂的分散作用，而改变矿浆的流变学特征，有的还可以对钢球和衬板起缓蚀作用，终达到降能耗、钢耗和进行选择性磨碎的目的。
助磨剂的作用机理
助磨剂的作用原理主要有两种观点：
一是“吸附降硬度”学说，认为助磨剂分子在颗粒上的吸附降了颗粒的表面能或者引起近表面层晶格的位错迁移，产生点或线的缺陷，从而降颗粒的强度和硬度；同时，阻止裂纹的闭合，促进裂纹的扩展。
二是“矿浆流变学调节”学说，认为助磨剂通过调节矿浆的流变学性质和矿粒的表面电性等，降矿浆的黏度，促进颗粒的分散，从而提高矿浆的可流动性，阻止矿粒在研磨介质及磨机衬板上的粘附以及颗粒之间的团聚。
实际上，影响磨矿产量或产品细度的因素是很复杂的，包括设备类型、物料强度和硬度性质、表面性质、给料粒度、矿浆黏度或浓度、颗粒的团聚和分散状态等。因此，从整个细磨或超细磨工艺来看，上述两种助磨剂作用原理是统一的、同时存在的。
从颗粒断裂的过程来看，助磨剂分子在表面的吸附可以减小裂纹扩展所需的外应力，促进裂纹的扩展，因而可以提高粉碎效率或降粉碎能耗。
从粉碎工艺考虑，助磨剂能够降矿浆粘度，并提高矿浆流动性；
从化学结构来说，助磨剂应具有良好的分散作用，能够调节矿浆的粘度，具有较强的抗Ca2+、Mg2+能力，受pH值的影响较小等特性。
助磨剂的应用研究现状
助磨剂在实际应用时，除了要求合适的助磨剂品种外，助磨剂的用量对助磨效果有很重要的影响，用量较小时，助磨效率不明显；用量太大时，不不能起到助磨的作用，还有可能起到“阻磨”的作用。因此，客观上要求对各种不同物料的不同助磨剂及其用量进行试验研究。在考虑品种和用量的前提下，还应考虑其经济性、要求（、无污染）以及研磨产品的质量要求。
杨华明等对搅拌磨超细粉碎滑石的工艺进行了试验研究，研究表明，使用介质搅拌磨可以生产平均粒径小于1μm的超细滑石粉。该工艺使用六偏磷酸钠为助磨剂。助磨剂的存在使滑石粉表面的ξ电位负的更大，增加了粉体之间的排斥力，促进了粉体颗粒之间的分散。
吴一善等对滑石粉碎过程中助磨剂种类对研磨效果的影响进行了试验研究。结果表明，三乙醇胺是滑石湿磨的佳助磨剂，具有分散作用的丙酮、乙醇也可以作为滑石的助磨剂；三乙醇胺和乙醇混合使用则不如单独使用；三乙醇胺主要通过降矿浆粘度、改变矿浆流变性，从而提高磨矿效率，同时，三乙醇胺还具有提高滑石颗粒分散性的作用。
杜高翔等对使用搅拌磨超细粉碎水镁石粉时助磨剂的应用效果进行了试验研究。试验中分别选用9400分散剂（主要成分为聚丙烯酸盐）、WP-19分散剂（阳离子型羧酸共聚物）、5060分散剂（丙烯酸与丙烯酸酯共聚物）、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等作为助磨剂在相同的实验条件下进行比较，结果表明三乙醇胺的助磨效果好。三乙醇胺用量试验的结果表明，三乙醇胺用量为水镁石质量的0.5%时，助磨效果佳。
胡永平等对助磨剂在白土矿物磨矿中的应用进行了研究。结果表明，助磨剂的作用效果依次为：石油磺酸钠>TF279>三乙醇胺>油酸钠。当石油磺酸钠的用量为0.155%时，其-500目产率可由76.5%提高到84.9%。另外，NaOH、碳酸钠和六偏磷酸钠等对白土矿物也有一定的助磨效果。
P.B.Rajendran Nair等研究了间歇式搅拌磨超细粉碎方解石的过程中助磨剂的作用。他们将硬脂酸钙添加到研磨体系中，测试研磨样品的堆积密度、内摩擦角等参数。研究结果表明，所得样品的堆积密度因助磨剂的存在而有所增加，而内摩擦角、压缩系数、有效摩擦角、拉伸强度等参数则有所减小。且这种变化随着超细粉碎的进一步进行而更加明显。
C.Frances等分析了间歇式球磨机的湿式研磨过程。分析结果表明，使用间歇式球磨机对氢氧化铝粉进行研磨时，使用偏磷酸钠作为助磨剂有较好的效果。
M.Hasegaw a等系统地分析了液体助磨剂对干法粉碎石英的助磨效果，并对助磨剂的作用机理进行了分析。试验中所用的助磨剂为几种醇类和乙二醇类液体。结果表明，几种醇类和乙二醇类物液体对石英的研磨细度有明显的影响，加入助磨剂后研磨出的超细石英粉的大比表面积较没有加助磨剂的产品大。而甘油和水对石英没有助磨作用。他们经过分析认为助磨剂分子以多分子层的形式吸附于粉体表面，提高了粉体的流动性，阻止了超细粉的二次团聚。同时，通过热分析认为其吸附方式为化学吸附。吸附反应发生后，石英表面由亲水性变为疏水性。在不限制研磨时间的前提下，助磨剂的用量提高可以提高研磨产品的终粒度。
徐政等对重钙湿式振动超细磨中助磨剂的应用进行了研究，通过对-325目重钙在振动磨中的试验研究表明，所选4种助磨剂都有一定的助磨效果，但以六偏磷酸钠和X2的助磨效果佳，其佳用量为0.5%，适宜的磨矿质量分数为60%。同时还发现，助磨剂的用量有一个适用范围，当用量超过这个范围时，助磨效果就会变差。
助磨剂按使用时的物理状态分为：固体、液体、和气体助磨剂。
固体助磨剂一般制成颗粒状或者粉状，而液体助磨剂多是溶液或乳剂，气体助磨剂则较少使用。
按化学组成助磨剂可以分为三类：聚合无机盐、聚合盐及复合化合物等。
常被用作水泥助磨剂的表面活性剂主要有以下种类:
(1)醇类小性分子，如乙二醇、丙二醇、二乙二醇等。
(2)胺类小性分子，如三乙醇胺、酰胺等。
(3)不饱和脂肪酸类，如硬脂酸、油酸等。
(4)盐类，如六偏磷酸钠、硬脂酸钠等。
(5)矿物类，如滑石粉、粉煤灰、焦碳、煤等。
(6)其他，如苯乙烯类的共聚体、马来酸酐衍生物等。
助磨剂作用效果的影响因素
助磨剂的作用效果受诸多因素的影响，包括助磨剂的用量、用法、矿浆浓度、pH值、被磨物料粒度及其分布、粉碎机械种类及粉碎方式等。
（1）助磨剂的用量
助磨剂的佳用量与要求的产品细度、矿浆浓度、助磨剂和分散剂的分子大小及其性质等有关。
（2）矿浆浓度或黏度
研究表明：矿浆浓度或体系的黏度达到某一值时，助磨剂才有较明显的助磨效果。
（3）粒度大小及其分布
粒度大小及其分布对助磨剂作用效果的影响体现在两个方面：
一是粒度越小，颗粒质量越趋于均匀，缺陷越小，粉碎能耗越高，助磨剂则通过裂纹形成和扩展过程中的防“闭合”和吸附降硬度作用可以降颗粒的强度，提高其可磨度；
二是粒度越细，比表面积越大，在相同含固量情况下系统的黏度。因此，粒度越细、分布越窄，使用助磨剂的作用效果越显著。
换句话说，在粗磨时，助磨剂的作用与水差不多，故没有必要添加助磨剂。
（4）矿浆pH值
矿浆pH值对某些助磨剂作用效果的影响也体现在两个方面：
一是通过对颗粒表面电性及定位离子的调节影响助磨剂分子与颗粒表面的作用；
二是通过对矿浆黏度的调节影响矿浆的流变学性质和颗粒之间的分散性。
助磨剂按使用时的物理状态分为：固体、液体、和气体助磨剂。
固体助磨剂一般制成颗粒状或者粉状，而液体助磨剂多是溶液或乳剂，气体助磨剂则较少使用。
按化学组成助磨剂可以分为三类：聚合无机盐、聚合盐及复合化合物等。
常被用作水泥助磨剂的表面活性剂主要有以下种类:
(1)醇类小性分子，如乙二醇、丙二醇、二乙二醇等。
(2)胺类小性分子，如三乙醇胺、酰胺等。
(3)不饱和脂肪酸类，如硬脂酸、油酸等。
(4)盐类，如六偏磷酸钠、硬脂酸钠等。
(5)矿物类，如滑石粉、粉煤灰、焦碳、煤等。
(6)其他，如苯乙烯类的共聚体、马来酸酐衍生物等。
粉体的制备在现代工业、经济和生活中发挥着越来越重要的作用。经过系统的实验研究，选择价格廉、助磨效果好、不影响粉体材料使用性能的助磨剂，可以降产品能耗，提高产量和产量。我们应该在前人研究的基础上，继续进行助磨剂的作用规律和机理等方面的研究工作，以期地提高粉体加工的效率和降能耗。实践证明：在对材料进行粉碎和破碎时，采用适当的助磨剂可以提高研磨产量、降能耗。
