超細(xì)粉磨用助磨劑與分散劑的作用原理、種類、選擇及影響因素
在超細(xì)粉碎過程中，當(dāng)顆粒的粒度減小至微米級(jí)后，顆粒的質(zhì)量趨于均勻，缺陷減少，強(qiáng)度和硬度增大，粉碎難度大大增加。
同時(shí)，因比表面積及表面能顯著增大，微細(xì)顆粒相互團(tuán)聚（形成二次或三次顆粒）的趨勢(shì)明顯增強(qiáng)。
對(duì)于濕法超細(xì)粉碎，這時(shí)礦漿的黏度顯著提高，礦漿的流動(dòng)性明顯變差。如果不采取一定的工藝措施，這時(shí)粉碎效率將顯著下降，單位產(chǎn)品能耗將明顯提高，這時(shí)候就需要在超細(xì)粉碎過程中添加一些分散劑或助磨劑。
助磨劑是一類能顯著提高超細(xì)粉碎作業(yè)效率或降低單位產(chǎn)品能耗的化學(xué)物質(zhì)，包括不同狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）的有機(jī)物和無機(jī)物。
添加助磨劑的主要目的是提高物料的可磨性，阻止微細(xì)顆粒的黏結(jié)、團(tuán)聚和在磨機(jī)襯板及研磨介質(zhì)上的粘附，提高磨機(jī)內(nèi)物料的流動(dòng)性，從而提高產(chǎn)品細(xì)度和細(xì)產(chǎn)品產(chǎn)量，降低粉碎極限和單位產(chǎn)品的能耗。
顯然，分散劑也是一種助磨劑，是通過阻止顆粒的團(tuán)聚，降低礦漿黏度來起助磨作用的。
1、助磨劑和分散劑的作用原理
（1）助磨劑的作用原理
助磨劑的作用原理主要有兩種觀點(diǎn)：
一是“吸附降低硬度”學(xué)說，認(rèn)為助磨劑分子在顆粒上的吸附降低了顆粒的表面能或者引起近表面層晶格的位錯(cuò)遷移，產(chǎn)生點(diǎn)或線的缺陷，從而降低顆粒的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)，阻止新生裂紋的閉合，促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展。
二是“礦漿流變學(xué)調(diào)節(jié)”學(xué)說，認(rèn)為助磨劑通過調(diào)節(jié)礦漿的流變學(xué)性質(zhì)和礦粒的表面電性等，降低礦漿的黏度，促進(jìn)顆粒的分散，從而提高礦漿的可流動(dòng)性，阻止礦粒在研磨介質(zhì)及磨機(jī)襯板上的粘附以及顆粒之間的團(tuán)聚。
實(shí)際上，影響磨礦產(chǎn)量或產(chǎn)品細(xì)度的因素是很復(fù)雜的，包括設(shè)備類型、物料強(qiáng)度和硬度性質(zhì)、表面性質(zhì)、給料粒度、礦漿貓度或濃度、顆粒的團(tuán)聚和分散狀態(tài)等。因此，從整個(gè)細(xì)磨或超細(xì)磨工藝來看，上述兩種助磨劑作用原理是統(tǒng)一的、同時(shí)存在的。
（2）分散劑的作用原理
在超細(xì)粉體懸浮體中，粉體分散的穩(wěn)定性取決于顆粒間的范德華作用能、靜電排斥作用能、吸附層的空間位阻作用及溶劑化作用能的相互關(guān)系。
當(dāng)顆粒間的排斥作用能大于其相互吸引作用能時(shí)，則顆粒處于穩(wěn)定的分散狀態(tài)；反之，顆粒之間產(chǎn)生聚團(tuán)。
添加分散劑對(duì)超細(xì)粉體在液相中的表面電性、空間位阻、溶劑化作用以及表面潤(rùn)濕性等有重要影響。
2、如何正確選擇助磨劑及分散劑？
從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來說，助磨劑和分散劑應(yīng)具有以下特點(diǎn)：
良好的選擇性分散作用；
能夠調(diào)節(jié)礦漿的黏度；
具有較強(qiáng)的抗Ca2+、Mg2+的能力；
受pH值的影響較小。
（1）助磨劑及分散劑的種類
在非金屬礦的濕式超細(xì)粉碎中，常用的助磨劑和分散劑如下：
需要指出的是，對(duì)于同一種被磨物料雖然有多種助磨劑和分散劑可供選用，但必有一種最好。據(jù)G.Farkas等研究表明，在一系列試驗(yàn)的表面活性劑中陰離子表面活性劑Suc-cinetNF6對(duì)于方解石的助磨效果最好；磺化脂肪酸和脂肪酰胺對(duì)于石英的助磨效果較好。
（2）助磨劑和分散劑的選擇
在超細(xì)粉碎中，助磨劑和分散劑的選擇對(duì)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，助磨劑和分散劑的作用具有選擇性，也即對(duì)某種物料可能是有效的助磨劑和分散劑，對(duì)于另一種物料可能沒有助磨作用甚至起阻磨作用
例如，雖然三乙醇胺對(duì)石灰石及水泥熟料有很好的助磨效果，但對(duì)于石英幾乎沒有助磨效果或助磨作用很小，而0.1%的油酸鈉甚至對(duì)石英的磨礦起負(fù)作用。
助磨劑和分散劑選擇六大要素：
第一要考慮被磨物料的性質(zhì)，可以從有關(guān)文獻(xiàn)資料中查閱到適用于待磨物料的助磨劑和分散劑，然后進(jìn)行比較試驗(yàn)；
第二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和來源；
第三要考慮助磨劑和分散劑的成本，如果成本太高、來源很少，即使作用效果好也應(yīng)慎重選用；
第四要考慮使用助磨劑和分散劑對(duì)下續(xù)作業(yè)的影響，如選礦分離作業(yè)、分級(jí)、過濾脫水乃至干燥作業(yè)等；
第五要考慮對(duì)環(huán)境的影響，選用的助磨劑和分散劑必須滿足環(huán)保要求，不污染環(huán)境和危害工人健康。
3、影響助磨劑和分散劑作用效果的因素
助磨劑和分散劑的作用效果受諸多因素的影響，包括助磨劑和分散劑的用量、用法、礦漿濃度、pH值、被磨物料粒度及其分布、粉碎機(jī)械種類及粉碎方式等。
（1）助磨劑和分散劑的用量
助磨劑和分散劑的最佳用量與要求的產(chǎn)品細(xì)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(guān)。
圖為氧化鋁、鋯英石、石英等用振動(dòng)磨進(jìn)行超細(xì)磨礦時(shí)，助磨劑（三乙醇胺）用量對(duì)其小于1μm粒級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)率的影響
由此可見，除鋯英石之外，隨著助磨劑用量的增加，小于1μm粒級(jí)產(chǎn)率增加到一最大值后趨于下降。對(duì)于氧化鋁和石英，其最佳用量為0.1%；對(duì)于鋯英石，最佳用量為0.15%。
對(duì)于以調(diào)節(jié)漿料私度為目的的分散劑來分散劑的用量對(duì)礦漿黏度有重要影響，對(duì)于某些聚合物類分散劑，用量過大，將導(dǎo)致漿料黏度增大。
（2）礦漿濃度或黏度
研究表明：只有礦漿濃度或體系的黏度度達(dá)到某一值時(shí)，助磨劑才有較明顯的助磨效果。
由上圖可知，只是在磨礦濃度大于80%之后，加入助磨劑才有顯著的效果。在礦漿固體濃度較小或黏度較低時(shí)，使用以調(diào)節(jié)礦漿流變學(xué)為主要目的的助磨劑可能沒有明顯的助磨效果。
（3）粒度大小及其分布
粒度大小及其分布對(duì)助磨劑作用效果的影響體現(xiàn)在兩個(gè)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(kuò)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(qiáng)度，提高其可磨度；
二是粒度越細(xì)，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(xì)、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(shí)，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(duì)某些助磨劑作用效果的影響也體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
一是通過對(duì)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(duì)礦漿黏度的調(diào)節(jié)影響礦漿的流變學(xué)性質(zhì)和顆粒之間的分散性。
上圖是添加10-5mol胺后，石英可磨度及懸浮液性質(zhì)隨pH值的變化。由此可見，石英的可磨度及懸浮液的流動(dòng)性隨pH值的增大而增加，堿性環(huán)境有利于胺對(duì)石英的助磨作用。
來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)
