熱力粉碎就是對礦石進(jìn)行高溫煅燒后冷卻水淬。采用熱力粉碎法加工石英礦，一方面可以用熱力降低石英礦塊硬度，從而降低石英的粉磨能耗；另一方面可以利用高溫煅燒后，在石英礦表面形成的微裂隙，提高石英中微量金屬的浸出除雜效果。由此可見，采用熱力粉碎方法不僅可以提高石英的粉磨效率，而且也有利于石英的選礦提純。
熱力粉碎雖然沒有改變石英礦的組分，但因?yàn)闊崦浝淇s的作用，石英礦塊的硬度和結(jié)構(gòu)等物理特性發(fā)生改變，因此，相同條件下，熱力粉碎石英與未經(jīng)熱力粉碎石英相比，其破碎粉磨特性必然有所不同。
1、熱力粉碎前后試樣性質(zhì)
試驗(yàn)用石英礦樣取自內(nèi)蒙某大型石英礦，原礦樣的化學(xué)元素分析結(jié)果見表1。
表1 石英礦化學(xué)多元素分析結(jié)果
熱力粉碎石英樣品均在600-1200℃溫度下煅燒指定的時間，然后采用噴淋的方式進(jìn)行冷卻水淬。圖1和圖2是試樣原料與經(jīng)過900℃熱力粉碎后樣品的X射線衍射（XRD）圖譜。
圖1 石英原料的XRD圖譜
圖2 900℃煅燒石英的XRD圖譜
由表1、圖1和圖2可知，熱力粉碎石英雖然改變了礦石的硬度、光澤等物理特性，但對石英的化學(xué)成分及礦物組成基本沒有影響。
2、熱力粉碎石英的強(qiáng)度
石英的熱力粉碎是將石英礦塊在一定的溫度下煅燒足夠的時間，然后把礦塊放入水中進(jìn)行水淬。熱力粉碎時，石英礦塊中單個晶粒及晶粒之間存在各向異性，這種各向異性使得石英礦塊在受熱膨脹和驟冷收縮時，會引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋甚至破碎；同時，石英礦中還有不同的雜質(zhì)礦物，這些礦物在煅燒和冷卻時，膨脹系數(shù)各不相同，也促進(jìn)了石英礦的碎裂。由此可知，熱力粉碎會使石英礦塊的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度發(fā)生變化。經(jīng)過不同煅燒溫度熱力粉碎后，利用油壓萬能試驗(yàn)機(jī)測定的25-42mm石英礦樣的承壓力，得到石英礦樣承壓力與煅燒溫度關(guān)系曲線如圖3所示。
圖3 石英礦樣承壓力與煅燒溫度關(guān)系曲線
由圖3可以看出，隨著煅燒溫度的升高，礦塊的承壓力開始時迅速減小，而后趨于平緩。未燒石英礦塊的承壓力在12kN以上，當(dāng)煅燒溫度達(dá)到600℃時，礦石的承壓力已大幅度減小至1kN左右，降幅達(dá)91.67%?？梢?，熱力粉碎后，石英礦塊的強(qiáng)度明顯降低，這將大大減少石英礦碎磨的能耗，大幅度提高碎磨效率。
3、熱力粉碎對石英粉磨特性的影響
經(jīng)熱力粉碎后，石英礦的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，強(qiáng)度大幅度降低，這必將影響石英的粉磨特性。采用指定粒級的磨礦生成速率和粒度組成作為指標(biāo)，對熱力粉碎石英的粉磨特性進(jìn)行分析。磨礦生成速率是指相同磨礦條件下，各試樣指定粒級單位時間、單位磨機(jī)容積的比生產(chǎn)能力。
?。?）煅燒溫度對石英磨礦效率的影響
取適量25-42mm粒級石英礦樣，分別在20（室溫）、600、800、900、1000、1100、1200℃下煅燒1h，并進(jìn)行水淬。然后，將經(jīng)熱力粉碎的石英礦塊破碎至適當(dāng)粒度，在相同條件下進(jìn)行磨礦試驗(yàn)。圖4為粗粒級0.074-0.355mm和細(xì)粒級0-0.074mm的磨礦生成速率與煅燒溫度的關(guān)系曲線。
圖4 磨礦生成速率與煅燒溫度的關(guān)系曲線
由圖4可知，熱力粉碎后，0.074-0.355mm和0-0.074mm 2個粒級的磨礦生成速率均隨著煅燒溫度的升高而提高，但當(dāng)煅燒溫度達(dá)到900℃時，增幅變緩，溫度超過1100℃時又開始降低，故石英礦適宜的熱力粉碎溫度為900-1100℃。以煅燒溫度1000℃為例，此時粗粒級0.074-0.355mm的磨礦生成速率由未煅燒石英礦的6.03g·L-1·min-1，大幅度提高到9.68 g·L-1·min-1，磨礦效率提高了60.53%；細(xì)粒級00.074mm的磨礦生成速率則由未煅燒石英礦的6.37 g·L-1·min-1，提高到7.81 g·L-1·min-1，磨礦效率提高了22.61%。顯然，熱力粉碎可以大幅度提高石英礦的粉磨效率，并且更有利于粗磨礦。
?。?）煅燒時間對石英磨礦的影響
石英礦塊粒度不同，熱力粉碎時需要的煅燒時間也不同。25-2mm粒級石英礦樣在900℃條件下煅燒不同時間，熱力粉碎后，在相同條件下進(jìn)行磨礦時，磨礦產(chǎn)品的粒度特性曲線如圖5所示。
圖5 不同煅燒時間磨礦產(chǎn)品的粒度特性曲線
由圖5可知，對于25-42mm粒級石英礦樣，當(dāng)煅燒時間超過10min時，不同煅燒時間各磨礦產(chǎn)品的粒度特性變化趨勢相近，說明相同粒度的石英礦熱力粉碎時，在適宜的煅燒溫度下，當(dāng)煅燒時間足夠長（使石英礦塊內(nèi)外溫度達(dá)到平衡）后，熱力粉碎石英的粉磨特性基本相同。
?。?）煅燒粒度對石英磨礦的影響
將0-2.36，5-13、>13-25、>25-42、>100mm 5個粒級的石英礦，在900℃下煅燒1h后水淬，對不同粒度的熱力粉碎石英試樣在相同條件下進(jìn)行磨礦。圖6是磨礦產(chǎn)品中粗粒級0.074-0.355mm和細(xì)粒級0-0.074mm的生成速率與石英礦煅燒粒度的關(guān)系曲線。
圖6 磨礦生成速率與煅燒粒度的關(guān)系曲線
由圖6可以看出，隨著煅燒粒度的增大，粗粒級0.074-0.355mm和細(xì)粒級0-0.074mm的磨礦生成速率均呈現(xiàn)出下降的趨勢，但粗粒級的磨礦生成速率高于細(xì)粒級。煅燒粒度大磨礦效率低的原因，主要原因是粒度大的顆粒水淬時，礦塊內(nèi)外冷卻溫度和溫度梯度出現(xiàn)較大差異，致使礦塊內(nèi)部石英水淬不完全。
（4）熱力粉碎石英磨礦產(chǎn)品的粒度特性
石英礦經(jīng)過熱力粉碎后，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，質(zhì)地變得疏松，能夠大幅度提高粉磨效率。熱力粉碎過程對石英礦硬度等物理特性的改變，也使得相同條件下磨礦產(chǎn)品的粒度分布特性有明顯的變化。粒度為25-42mm在900℃下熱力粉碎的石英礦樣與未經(jīng)過熱力粉碎的石英礦樣，在相同的磨礦條件下，磨礦產(chǎn)品的粒度分布曲線如圖7所示。
圖7 石英礦磨礦產(chǎn)品粒度分布特性
由圖7可以看出，與未經(jīng)熱力粉碎石英礦的磨礦產(chǎn)品的粒度組成相比，熱力粉碎石英礦的磨礦產(chǎn)品中粗粒級含量很少，磨礦細(xì)度顯著提高；而且粒度特性曲線的斜率更大，最大粒度明顯減小，說明磨礦產(chǎn)品粒度分布相對更窄、更均勻。
4、結(jié)論
?。?）熱力粉碎能夠大幅度降低石英礦的機(jī)械強(qiáng)度，明顯提高石英的粉磨效率。
?。?）熱力粉碎的煅燒溫度、煅燒時間、煅燒粒度是影響石英礦熱力粉碎的主要因素，而熱力粉碎效果直接影響石英的粉磨特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，煅燒溫度大于600℃后可以實(shí)現(xiàn)石英的有效粉碎，通常以800-900℃為宜；煅燒粒度越小，其粉磨效率越高，且磨礦產(chǎn)品的粒度分布越細(xì)；煅燒時間與煅燒礦塊粒度大小有關(guān)，取決于礦塊內(nèi)外溫度達(dá)到平衡需要的時間。
?。?）熱力粉碎石英礦與未經(jīng)熱力粉碎石英礦相比，在相同的磨礦條件下，磨礦產(chǎn)品中粗粒級明顯減少，粒度明顯變細(xì)，磨礦產(chǎn)品粒度分布更加均勻。
（摘自熱力粉碎石英的粉磨特性，作者：于福家）
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