电气石粉的超细研磨工艺研究
季理沅
（核工业井巷建设公司，浙江浙江湖州，313005）
　　摘要：对电气石进行了超细研磨试验，采用低速搅拌磨循环磨矿-高速搅拌磨循环磨矿两段磨矿加工，研究确定了磨工艺条件，得到d95≦-2um的电气石超细粉产品可可作为人造纤维丝的功能性料。
关键词：电气石；超细粉；研磨；工艺条件

Study on ultrafine Grinding of Tourmaline Powders
JILi-yuan
(Nuclear Industry Shaft and Lane Engineering Construction Corporation ,Huzhou ,Zhejiang Provine 313005,China)
Abstract:In the experinment of ultrafine grinding of tourmaline powders it was found that two stages grinding technology,low speed stirring circulating grindig –high speed stirring circulat2ing grinding,is ideal technology and the optimum conditions was ascertained. The obtained ul2trafine tourmaline powders with d95≦-2um can be used as the3 fillers for Rayon.

Key words: fourmaline;ultrafine powders;grinding; technology conditions

　　电气石是电气石族矿物的总称，化学成分比较复杂，其组成一般可表示为：（Na,Ca）(Mg,Fe,Li,Al)3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4,是含硼为主的锂、钠、铁、镁、铝的环状结构硅酸盐矿物。它基本上由以下三种成员组成：锂电气石：Na（Li,Al）3Al6[Si6O18](BO3)(OH)4,黑电气石：NaFeAl6[SiO18] (BO3)3(OH)4,镁电气石：NaMg3Al6[SiO18] (BO3)3(OH)4，三者之间均可以成类质同象转换。电气石通常以黑色的常见，也有呈褐色、绿色、蓝色、红色、玫瑰色等，玻璃光泽，硬度7~7.5，比重2.9~3.25。具有热电性与压电性。电气石由于产地稀少，能形成开采规模的为数甚少，除作为宝石及磨料对待外，其工业应用至今仍是一个“空白点”。国内也很少有人从事电气石工业加工、应用的研究探索。
　　最近，有一项专利技术是把电气应用于人造纤维丝中，即人选纤维丝中含有0.5%~2.0%的电气石粉体，其颗粒以不超过1~2um为宜。设该纤维具有优异的保暖性能，并可能有效地促进人体的血液循环从而达到增强人体生理机能的目的，因此已被应用于保暖和保健内衣的生产中。根据某厂家的委托，我们对电气石进行了超细研磨加工试验，结果表明，采用干法超细粉碎，产品细度虽可满足要求，但生产成本过高，不适合于工业化生产。而采用低速搅拌磨+高速搅拌磨的联合磨矿工艺，刚产品完全可以达到工业利用的技术要求，且在经济上也是可行的。

1 试验设备

1．1 试验样品
　　试验用样品为委托提供的电气石粉，呈深灰色，密度3.0~3.1gcm3,硬度7~7.5，中位粒径(d50)22.95um。其粒度分布见表1。
1．2 超细研磨及检测设备
主要为湿式低速搅拌磨、湿式高速搅拌磨）带冷却夹套）和JL-1155型激光粒度分布测试仪。其它有隔膜泵、循环桶、制浆桶等。

2 电气石超细研磨原理及工艺流程
　　根据我们的初步试验表明，单独采用低速搅拌磨时，产品的细度不能达到规定的技术要求（中位径d52≤0.70um,d95≤2um），在技术上不不可行；而采用高速搅拌磨时产品细度可以可以满足要求，但由于磨矿介质损耗很大，成本过高，在经济上不可行。经过多次探索试验，最后采用了低速搅拌磨循环磨矿+高速搅拌磨循环磨矿的联合工艺，即将电气石调浆后先在低速搅拌磨机上循环磨矿，直至粉体的细度达到dso≤2um，然后把浆料转入高速搅拌磨机循环磨矿，直至产品细度合格。这样即可保持较高的磨矿效率，又可把成本控制在合理的范围内。
　　研磨过程是：搅拌磨的搅拌棒搅动研磨矿介质，使介质作不规则运动而冲击、剪切、摩擦，对物料进行粉碎。研磨前，先按比例将电气石粉和水、分散剂在调浆桶中配成一定浓度的浆料，然后泵送到装有研磨后的浆料从溢流口流出至循环桶后，启动搅拌器，调节隔模泵的转速，将桶内浆料通过磨机底部入口，再输回机内，如此往复循环进行超细研磨，在研磨过程中每隔30min取一次样，进行粒度测定。直至粒度达到d80≤2um后，再按上述方法把浆料转入高速搅拌磨中进行循环研磨中进行循环研磨，直至粒度合格，见图1。

3 研磨试验及结果及讨论
3． 1研磨矿介质的选择
　　研磨矿介质的密度及硬度对物料研磨效果起着重要作用，一般情况下，介质密度及硬度越大，对物料的冲击力也越大，研磨效果也就越好。但由于电气石是一种十分难磨的物料，在长时间的研磨过程中磨矿介质损耗很大，且大部分损耗是由于磨矿介质是由于磨矿介质自身的碰撞 而引起的，特别是在高速搅拌磨中更加明显。在本研究过程中，对氧化锆和陶瓷磨矿介质进行了对比试验，试验条件：介质填充率67%，磨矿浓度67。5%磨矿时间5h；试验结果见表2。

由表2可见，氧化锆介质由于密度密度比氧化铝介质大，其研磨效率明显好于氧化铝介质，损耗率也明显低于氧化侣介质，但由于二者的价格相关6倍以上（氧化锆磨矿介质125无/Kg，陶瓷磨矿介质20元/kg），因此而采用氧化锆磨矿介质的综合成本反而大大高于氧化铝磨矿介质。帮在实际生产中，选用了氧化铝作为磨矿介质，其配比如表3所示。

3．2 浆料浓度试验
　　不同物料，其研磨的浆料浓度也有所不同，实践中曾将电气石的浆料浓度控制在70±1%，此时，在初始阶段物料的流动性良好，但当电气石的细度达到80%~85%小于2um时，浆料的粘度迅速增加，物料的流动性变得极着，磨机的研磨效率会明显降低，同时磨机进出口阻力急剧增加，易造成筛网堵塞，影响生产过程的稳定，必须加入适量的分散剂方可使研磨继续进行。为降低生产成本，同时保持在较高的浓度下磨机具有较高的生产效率和稳定性，经多次试验，将电气石的浆料尝试控制在65±1%，此时，随着研磨时间的延长，浆料浓度虽有所增加，但不影响磨机的磨效和生产过程的稳定性。试验条件：陶瓷磨矿介质，介质填充率67。5%，研磨时间5h；结果见图2。

3．3 介质填充率
　　在电气石的超细研磨中，介质填充率对物料的研磨效果也是一个重要的影响因素，若介质过多，刚磨机内的物料相应减少，反而引起研磨效率的下降，同时由于介质自身碰撞等引起的损耗急剧增加；若介质填充过少，由于机内物料过多，磨矿介质对电气石的冲击、剪切、摩擦相应减少，同样会引起研磨、效率下降。由图3和图4（试验条件：陶瓷磨矿介质，矿浆浓度65%，研磨时间5h）可见，最佳的介质填充率为65%~70%。在此范围内，介质损耗适中，研磨效率却仍保持较高水平，综合经济指标最高。同时，在研磨过程中，要始终保持介质填充率的相对稳定，随着介质的损耗，需及时补加。根据本试验的经验，在低速搅拌磨中，可以每8h添加一次，而在高速搅拌磨中则需每4H补加一次。

3．4 研磨时间的影响
电气石中位粒径（d50）变化与研磨时间的关系见图5。可见随着研磨时间的延长，电气石粒径逐渐减少，但难度也随之增大。在研磨初始阶段，由于其存在大量结构缺陷，颗粒易粉碎，但随着研磨时间的延长和颗粒的细化，颗粒结构缺陷减少，粉碎能耗增大，研磨难度也随之增大。最后，当研磨到一定细度时，随着研磨时间的延长，电气石的粒径就会维持在一个平衡范围风，这即为理论上所谓的“逆粉碎状态”。
根据上述试验结果，选定的磨矿时间为：先低速搅拌磨研磨6H，然后在高速搅拌磨中研磨4H，其它试验条件：陶瓷磨矿介质，介质填充率67。5%旷浆浓度65%。此时电气石的细度可以达到中位径d50≤0.7um、d95≤2um的技术要求。

3．5 其它影响因素
　　分散剂一般用聚丙烯酸盐即可满足要求，其用量以保持研磨过程顺畅为宜一般5~6kg/t干粉即可。采用高速搅拌生产时由于电气颗粒较粗，易深淀到研磨初始阶段，由于电气石颗粒较粗，易沉淀到磨机底部，会卡死搅拌棒，甚至烧毁电机，一次停机时间不可超过10min。

4 产品技术和经济指标
4．1 产品技术指标
超细电气石产品中位径d500.67um,其粒度分布见表5。

4．2经济指标
　　原矿经雷蒙机加工为-325目后的价格为2万元/吨。按本试验确定的研磨工艺条件对1吨电气石进行的中试表明，其加工成本（含烘干成本）为3500元/吨，而超细电气石的市场售价刚可达4~5万元/吨，因此具有较好的利润空间。

5 结语
　　电气石是一种难磨的工业矿物原料，若选用干法超细粉碎，则能耗过高，生产成本过大；其超细研磨宜用湿法低速搅拌磨和高速搅拌磨相结合的工艺，其最经济合理的研磨工艺为：采用陶瓷研磨介质，矿浆浓度65±1%介质填充率65~70%。电气石的最终细度达到d50≤0.70um,d95≤2um,可以作为人造纤维丝的功能性填料，具有很好的经济效益。