球磨機鋼球材質對選礦生產時的影響

鋼球在磨礦過程中自身也遭礦石磨損，被磨成鐵粉或鐵片留在礦漿中。這個量雖然不大，按我國目前水平，磨一噸礦耗球1.5kg左右，但對后續(xù)的有上結作業(yè)是有影響的。如果磨礦產品下一步是用酸處理的化工過程，則磨礦產品中的鐵粉將首先消耗硫酸。使酸耗升高。正由于這個原因，南非及北美的一些鈾礦或金礦中常采用礫磨機磨礦，目的就是為了減少鐵質對后面濕法化工過程的影響。在實驗室中為了減少鐵質對產品的影響而采用磁球磨礦。這些已是選礦工程技術人員的共知了。

而磨礦中鐵質對選礦的影響則會往往會被忽視。近年來的許多研究表明，磨礦中磨損下來的鐵粉快氧化而消耗礦漿中的氧，同時導致礦漿和礦物表面電位的變化，進而影響浮選行為。有的研究指出，濕式磨礦時，礦物和鋼球之間電化學相互作用，磨損的抑制了礦物的天然可浮性，浮選時要消耗較多的捕收劑。在研磨和未研磨條件下，礦物與磨礦介質間的兩電極或三電極組合產生的電流作用與礦物的可浮性有密切關系。在未研磨時，電化學作用產生氫氧化鐵覆蓋層降低了礦物的可浮性。在研磨條件下，磨礦介質產生的金屬碎片與礦物之間的相互作用以地礦物的抑制起主要作用，對磁黃鐵礦這種作用尤為顯著。當磨礦介質與硫化礦相接觸時，形成了伽伐尼電流，由于磨礦介質與硫化礦開路電位的不同會發(fā)生氧化還原反應。這種伽伐尼反應可通過混合電位原理控制，具有較低開路電位的物料充當陽極并受到表面氧化作用，因此硫化礦分選的選擇性可能提高或降低。硫化礦的機械—化學反應會降低分選的選擇性，最后指出硫化物的分選選擇性可通過選擇適宜的磨礦介質和條件來實現(xiàn)。為了減少鋼球的鐵質對選礦工藝影響，科研人員多半從選擇抗腐蝕材料制造磨球。

現(xiàn)在南美地區(qū)廣泛使用鑄造高鉻鋼球（含C2%-3%，Cr12%-25%），這種鋼球的磨損速度比普通鋼球75%-80%。文章中用磨礦試驗、掃描電鏡結構分析和電化學測量法測量腐蝕電流，研究了這種鋼球的抗腐蝕機理。結果表明，這種鋼球具有碳化結構與馬氏體結構，硬度大，耐磨蝕，同時含鉻高而不易腐蝕。這種特點使它有很強的耐磨能力。磨礦介質的磨損行為與介質的化學組成、硬度、相結構和礦漿的腐蝕/磨蝕特性有關。已有的研究表明，馬氏體結構的鋼球硬度大，這種結構的高碳鋼球磨損較小。而在高鉻鋼球中，單一馬氏體結構的磨損大于馬氏體與鐵素體兩者共存的結構。文章中報道用熱處理工藝制造三種結構類型的鋼球：馬氏體球、鐵素體球、馬氏體+鐵互體球。通過試驗、電化學測量、浮選，發(fā)現(xiàn)具有馬氏體和鐵素體結構的高鉻球磨損小的原因是：馬氏體結構硬度大、耐磨蝕和耐沖擊，鐵素體和高鉻含量易形成鈍化層，使磨蝕磨損減少。高鉻球具有耐腐蝕和耐磨的特性，但鉻的價格并不低，且我國是個缺鉻國家，這不是我國鋼球發(fā)展的方向。還有前面指出過的，不可忽視鋼球密度的影響。鉻金屬的密度7.4g/cm3，鎳金屬密度8.9g/cm3，故高鉻球的密度比鍛鋼球明顯偏低，而硬鎳合金鋼球的密度與鍛鋼球相當，所以使用高鉻球會導致生產率降低，而用硬鎳合金鋼球不會降低生產率。這個問題值得在生產中觀察研究及證實。我們還可以從其它方向尋找耐磨腐蝕材料來制造鋼球。

添加銅有助于降低濕磨中的磨蝕速率。而前面提的在理鎳合金鋼球也有高硬度，耐高溫及 耐腐蝕的性能，也是理想的耐磨球。目前我國還無硬鎳合金鋼球及襯板的生產，筆者正在作開發(fā)研究，以結束我國無硬鎳合金鋼球及襯板的狀況。過去鎳產量少，價格昂貴，鎳金屬作為戰(zhàn)略物資控制使用，不具備發(fā)展硬鎳合金鋼球及襯板的條件。但目前情況大大改變，鎳產量大增，世界上形成供大于球，鎳金屬價大跌，要求尋找新的鎳金屬消費渠道。而且，我國第二大鎳礦—元江鎳礦為硅酸鎳礦，生產金屬鎳或氧化鎳均不可行，而生產鎳鐵則可行，且生產出的鎳鐵正在尋找銷路。用鎳鐵生產硬鎳合金鋼球及襯板應該是我國發(fā)展耐磨耐腐蝕鋼球的一個重要方向。

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