（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）重晶石粉是一種重要的化工原料，具有密度大、硬度低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特性，主要應(yīng)用于石油和化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。在石油工業(yè)中，主要用作石油和天然氣鉆井泥漿加重劑；在化學(xué)工業(yè)上，用于制造各種含鋇化工產(chǎn)品以及作為填料和油漆使用。
另外，作為造紙?zhí)盍虾屯苛系某⒅鼐枨罅恳廊缓艽蟆＝陙?，隨著微電子、航天、國防軍工、核工業(yè)等高技術(shù)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)外市場對高活性精制重晶石粉體材料的需求日益增加。
我國是重晶石生產(chǎn)大國，為了增強重晶石產(chǎn)品在國際市場的競爭力，提高產(chǎn)品檔次，擴大產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，高附加值利用重晶石礦產(chǎn)資源，超細精制重晶石粉體材料的技術(shù)開發(fā)十分必要。本實驗以我國西南某地重晶石浮選精礦為研究對象，通過超細磨礦后再精制提純技術(shù)，制備出高活性高白度的重晶石粉體材料。
1 實驗部分
1.1 原料及設(shè)備
試驗以我國西南某地-325 目重晶石為原料，試樣D90 粒徑為35.37 μm，白度51.05%，BaSO4 含量96.72%。超細磨礦試驗設(shè)備為QMSB-4型行星式球磨機，球磨罐為500 mL 瑪瑙罐，介質(zhì)充填率為60%。
1.2 試驗方法
試驗分超細磨礦和精制提純兩部分。試驗時，在4 個研磨罐中各加入重晶石粉100 g ，球料比為5（質(zhì)量比），分別以不同的磨礦方式、礦漿質(zhì)量分數(shù)、磨礦時間、磨礦速度進行磨礦，礦漿經(jīng)過濾和干燥后測定粉體的性能。對超細磨礦后的重晶石進行化學(xué)提純處理，礦漿經(jīng)水洗至中性后干燥，測定粉體白度、細度、比表面積和化學(xué)含量。
2 結(jié)果與討論
2.1 超細磨礦試驗
2.1.1 磨礦方式對重晶石粉超細磨礦的影響：
磨礦方式通常采取干式和濕式2 種方法進行。本試驗中，在相同條件下，采用干式磨礦時產(chǎn)品平均粒徑為8 μm左右，采用濕式磨礦時產(chǎn)品平均粒徑為5 μm 左右，由此可見，相同條件下采用濕式磨礦獲得的重晶石粉體產(chǎn)品粒度更細。
2.1.2 磨礦時間對重晶石粉超細磨礦的影響：
固定漿料質(zhì)量分數(shù)為53%，球磨機轉(zhuǎn)速為800 r/min，磨礦時間分別為0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h，考察磨礦時間對重晶石粉超細磨礦效果的影響，結(jié)果見圖1。
 由圖1 可看出，當(dāng)磨礦時間為0.5-2.0 h 時，隨磨礦時間的延長，產(chǎn)品粒徑急劇減小，比表面積迅速增大；磨礦時間在2.0 h 時，重晶石產(chǎn)品D90 粒徑達到4.48 μm，比表面積為5719.895 cm2/g，重晶石產(chǎn)品粒徑分布為-1 μm 13%、-5 μm 93.64%、-10 μm 100%；當(dāng)磨礦時間超過2.0 h 后，由于過磨產(chǎn)生了泥化和團聚現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品粒徑反而有所增大，比表面積減小。上述現(xiàn)象的原因是：在磨礦開始階段，由于物料、介質(zhì)和研磨缽體的沖擊和摩擦作用，使重晶石晶粒產(chǎn)生破裂，粒徑逐漸減??；隨著粉碎時間延長，其晶體結(jié)構(gòu)缺陷減少，比表面積增加，需耗用的粉碎能量也越來越大，所以粒度很難再減小。
2.1.3 礦漿質(zhì)量分數(shù)對重晶石粉超細磨礦的影響：
在行星磨的磨礦觀察中，礦漿質(zhì)量分數(shù)對介質(zhì)的磨礦效果和礦漿的流變性都有直接影響。當(dāng)磨礦時間為2.0 h、球磨機轉(zhuǎn)速為800 r/min 時，不同礦漿質(zhì)量分數(shù)下重晶石粉的粒徑和比表面積分布見圖2。
 由圖2 可看出，礦漿質(zhì)量分數(shù)為50%~55% 時，磨礦效率迅速提高，表現(xiàn)為產(chǎn)品粒徑急劇減小，同時比表面積迅速增大。礦漿質(zhì)量分數(shù)為55% 時，磨礦效果較好，產(chǎn)品D90 粒徑為2.91 μm，比表面積為9876.1509 cm2/g，重晶石產(chǎn)品粒徑分布為-1μm32%、-5 μm 99.63%、-10 μm 100%。礦漿質(zhì)量分數(shù)為45%~50% 時，粒徑緩慢減小，比表面積變化不大。當(dāng)?shù)V漿質(zhì)量分數(shù)大于60% 后，重晶石粒徑不再減小，比表面積也不再提高。這是由于濃度較低時，礦漿流動速度較快，顆粒與磨礦介質(zhì)的碰撞機會變小，磨礦效率較低；隨著濃度逐漸提高，礦漿黏度增大，介質(zhì)打擊和研磨礦粒的幾率增大，磨礦效率隨之提高，但是當(dāng)濃度過高時，漿料黏度過大，流動性變差，從而導(dǎo)致磨礦效率降低。
2.1.4 磨礦速度對重晶石粉超細磨礦的影響：
行星球磨機中磨球的運動規(guī)律主要由離心力決定。其原理是球磨罐在公轉(zhuǎn)的同時自轉(zhuǎn)，從而帶動磨球做復(fù)雜的運動，對物料進行撞擊、研磨破碎。固定磨礦時間為2.0 h、礦漿質(zhì)量分數(shù)為55%，考察磨礦速度對重晶石粉超細磨礦的影響，結(jié)果見圖3。
 由圖3 可看出，當(dāng)磨礦速度為600~825 r/min時，隨磨礦速度的增加，重晶石粉體粒徑逐漸減小；當(dāng)磨礦速度為825 r/min 時，重晶石產(chǎn)品D90 粒徑為6.58 μm，其粒徑分布為-1 μm 17.08%、-5 μm86.64%、-10 μm 100%，當(dāng)磨礦速度超過825 r/min 后，粉體粒徑反而增大。上述現(xiàn)象的原因是：研磨機的轉(zhuǎn)速越高，研磨介質(zhì)的轉(zhuǎn)速也隨之提高，傳遞給研磨物料的能量也越多，使重晶石粉的粒徑逐漸減小。但是，當(dāng)速度達到一定程度時，研磨介質(zhì)就會緊貼于研磨容器內(nèi)壁，對研磨物料不能產(chǎn)生任何沖擊作用，從而導(dǎo)致物料粒度有所增大。
綜合上述單因素試驗結(jié)果可得，重晶石最佳的磨礦條件為：礦漿質(zhì)量分數(shù)55%、磨礦時間2.0 h、磨礦轉(zhuǎn)速825 r/min。重晶石產(chǎn)品平均粒徑小于5 μm，比表面積為4000~10000 cm2/g。
2.1.5 超細磨礦對重晶石粉白度的影響：
對上述最佳磨礦條件下得到的重晶石超細精礦進行白度測試，重復(fù)測試3 次所得到的白度值分別為69.18%、69.67%和68.93%，其平均值為69.26%?？梢姵毮サV對提高重晶石粉的白度有重要作用。一方面，超細磨礦進一步解離了致色物，加速其溶解，有利于致色物的分離，同時也提高透明礦物重晶石晶體的單體解離度，有利于白度的提高；另一方面，超細磨礦使重晶石比表面積增大，表面活性增強，粉體的反射率增大，顆粒表面的孔隙度減小，從而使白度提高。
2.2 精制提純試驗
本實驗所用重晶石的主要致色物質(zhì)是表面薄膜鐵、硅酸鹽和碳酸鹽礦物，一般的物理提純方法無法去除。采用酸浸處理，利用酸與礦物表面附著的金屬或金屬氧化物進行反應(yīng)，生成可溶于水或稀酸的化合物，再經(jīng)過濾和洗滌，將可溶物分離，從而達到除雜提純、提高礦物品位的目的。本試驗選用酸浸出劑為濃硫酸、氫氟酸和絡(luò)合劑，在一定的時間和溫度下進行酸浸攪拌處理。重晶石經(jīng)超細磨礦和酸浸提純處理后，其主要理化指標見表1。
 由表1 可看出，重晶石原礦經(jīng)超細磨礦和精制提純處理后，白度可達92.0%，BaSO4 含量為97.20%，主要致色物Fe3+ 全部去除，其它致色物明顯降低，精加工產(chǎn)品符合化工、油漆等行業(yè)相關(guān)國家標準要求，其化學(xué)活性高，用途更加廣泛，產(chǎn)品附加值也大幅提高。
3 結(jié)論
1）采用行星磨對重晶石粗精礦進行濕式超細磨礦的工藝優(yōu)于其它干式磨礦。在礦漿質(zhì)量分數(shù)為55%、磨礦時間為2 h、磨礦桶體轉(zhuǎn)速為 825 r/min的條件下，得到平均粒徑小于5 μm、比表面積為4000~10000 cm2/g 的高活性重晶石超微粉體。
2） 重晶石粉體經(jīng)超細磨礦后，白度從51.05% 提高到69.26%，提高率為35%。
3）重晶石粉體經(jīng)進一步精制提純后，白度可達92.0%，BaSO4 含量為97.20%，主要致色物Fe3+ 全部去除，其它致色物明顯降低。
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