粉磨作业在矿物加工领域具有重要地位，磨矿过程添加助磨剂是提高磨矿效率、增加磨机生产能力、降低磨矿能耗和钢耗的有效措施之一。论述了国内外常用助磨剂和新型助磨剂对石英粉磨的影响。在石英粉磨过程中加入适量的助磨剂可以改善粉磨效果，获得理想细度的产品。从降低硬度学说和调节矿浆流变学说2个代表性的观点，论述了助磨剂的作用机理，表明加入助磨剂后，既会在矿石表面发生吸附降低硬度的效果，也会影响矿浆的流变学性质，且二者相互补充，只是主导作用不同而已。添加不同助磨剂对后续矿物分选行为影响不同。助磨剂的加入可以改变磨矿环境，简要说明了磨矿环境对矿物分选行为的影响及机理。从助磨剂的选择、新型高效助磨剂的研制和应用、助磨剂的复配、助磨剂与粉磨工艺参数的搭配、助磨剂机理、助磨剂对分选行为影响等6个方面，归纳总结出了助磨剂在石英粉磨中应用的发展趋势，指出助磨剂对后续矿物选别行为影响的重要性。

磨矿作业在矿物加工工程领域及国民经济中占有极其重要的地位。作为矿物加工过程的准备作业，其目的是为后续选别作业提供符合粒度要求、目的矿物与脉石矿物充分解离的入选物料。磨矿作业存在的主要问题是能耗和钢耗较大，能量利用率很低，在细磨和超细磨领域这一问题表现得尤为突出，对降低选矿成本极为不利。因此，不断改进磨矿工艺和磨矿技术、提高磨矿效率、降低磨矿能耗和钢耗，是磨矿领域目前亟待解决的主要科学问题。

针对磨矿的主要问题，人们一直在寻求各种手段和方法加以解决，添加助磨剂即为有效措施之一。所谓助磨剂是指能够显著提高粉磨效率或降低粉磨过程能耗和钢耗而在粉磨过程中加入的化学添加剂（气态、液态或固态的化学物质）。磨矿过程加入助磨剂，一方面颗粒之间的黏聚结团作用得以减轻，进而提高了磨机内物料的流动性；另一方面，助磨剂的加入降低了矿物表面的硬度，物料的可磨性得以改善，加快了矿石颗粒的粉碎速度，从而达到提高磨矿效率以及降低能耗的目的；另外，有的助磨剂还可以对磨矿介质和磨机衬板起到缓蚀作用，从而降低钢耗。

应用助磨剂降低磨矿能耗、提高粉磨效率已经成为当前粉碎工艺中的重要课题之一。助磨剂可在不改变现有生产工艺流程、不增加任何设备的前提下，提高磨矿效率和磨机生产能力，降低磨矿能耗和钢耗，是企业降低生产成本、提高经济效益的有效措施之一。磨矿过程中助磨剂的添加量很小，但所获得的收益颇大。

助磨剂在石英粉磨中的应用

石英是矿石中的主要脉石矿物，同时也是一种应用广泛的非金属矿物原料，其无论是作为脉石矿物被抛弃还是作为非金属矿物原料被提纯，磨矿均是必需的工序之一。但石英坚硬、耐磨，特别是需要细磨时，单纯依靠介质的研磨作用很难获得理想细度的粉磨产品，因此在石英粉磨的过程中往往加入一定量的助磨剂用以改善研磨效果，获得理想细度的产品，从而实现节能降耗的目标。

针对助磨剂在石英粉磨中的应用，国内外学者开展了相关的研究工作。

G.Akdogan与D.Johns研究了采用硝酸铁和黄原酸钾作为助磨剂对石英粉磨效果的影响，认为助磨剂的浓度和矿浆pH值对粉磨效果具有直接的影响。

S·Sohon等研究了三乙醇胺、甘醇及二甘醇、油酸、油酸钠、亚硫酸盐度液以及十二烷基苯磺酸对波特兰水泥熟料、石灰石以及石英批量磨矿的影响，发现添加0.05%三乙醇胺和0.025%甘醇对改善磨矿有一定作用，但没有一种助磨剂有显著的助磨效果，事实上，0.1%油酸钠及0.1%三乙醇胺似乎对石英的磨矿起负作用。

M.Hasegawa等在实验室振动棒磨机上研究了具有不同烷基的醇类对石英超细磨的影响，并采用BET吸附法测量磨矿产品的比表面积。结果表明，醇类添加剂对石英超细磨具有良好的促进作用，粉磨产品的比表面积随添加剂用量的增加而增大。

国内关于助磨剂在石英粉磨领域的应用也取得了许多研究成果。通常认为，加入助磨剂可以降低石英颗粒的硬度、降低石英的表面张力、改善磨矿料浆的流动性。

在助磨剂的选择和应用上，目前主要有三乙醇胺、DA分散剂、硬脂酸、氯化铵、氯化钠、酒精、油酸钠、硅酸钠、十二胺等，也有用脂肪醇聚氧乙基醚和十二烷基三甲基氯化铵进行试验。

刘凤春等分别以氯化钠、氯化铵、油酸钠、三乙醇胺为助磨剂进行了石英粉磨对比试验，结果表明，在其它条件相同时，氯化铵对石英的粉磨效果最好，有效使用助磨剂，可提高磨矿效率，节约能耗，提高生产力。在磨矿条件相同情况下(磨矿时间为30min，磨矿浓度为50%)，加入助磨剂可节约磨矿时间50%以上。

郝保红等研究了干磨、湿磨以及添加助磨剂三乙醇胺对粉石英超细磨矿的影响，结果表明在提高磨矿效率方面，三乙醇胺磨矿＞湿式磨矿＞干式磨矿的作用效果，在粉碎极限方面，三乙醇胺磨矿＜湿磨＜干磨的作用效果。磨矿产品测试表明不同磨矿环境对粒度、晶体结构以及化学键的影响不一样，其中以添加三乙醇胺的影响最大，湿磨次之，干磨最小。

印万忠等利用搅拌磨进行了超细SiO2粉的粉磨制备工艺研究。在确定搅拌磨生产超细硅粉最佳操作参数的基础上，研究了助磨剂十二胺、DA分散剂、硅酸钠和氯化铵在粉磨过程中的助磨作用，通过产品粒度(d50、d97)考察了助磨剂对粉磨过程的影响，研究表明DA分散剂和硅酸钠有显著的助磨效果，其中DA分散剂在最佳用量1.5%条件下，粉磨产品的d50由0.3342μm降低到了0.2860μm，d97由0.5688μm降低到了0.5040μm。

王瑛玮等采用自行研制的离心强制循环超细粉碎设备，在石英与水质量比为3∶7、助磨剂焦磷酸钠用量0.5%、磨矿时间3h的条件下，制备出了颗粒粒径60nm以下的纳米级超细石英粉体，石英粉体的结晶度显著降低。

刘升明等在讨论水及药剂的助磨效果及对磁铁矿-石英体系选择性磨碎的影响中发现，水能促进混合矿及各组分的磨碎，也能改善磁铁矿-石英混合物的磨碎选择性，而且一定的化学药剂也能提高磁铁矿-石英体系的选择性磨碎作用。

在新型助磨剂研制及其在石英粉磨中的应用方面，曹丽云等以乙二胺和五氯化磷为原料，利用曼尼奇反应原理，在胺、甲醛、磷的摩尔比为1:4:4、反应回流温度105℃、反应时间1.5~2h的条件下，制备了一种多胺基磷酸钠陶瓷助磨剂，并系统研究了原料配比、磷原料以及助磨剂合成工艺（胺原料种类、反应温度、反应时间等）对其助磨效果的影响规律。结果表明：所制备的助磨剂优于传统的工业助磨剂，对陶瓷硬质原料石英、滑石和锆英石等具有明显的助磨效果。苏勇介绍了一种新型的石英粉球助磨剂（简称DT-MAC），并对其流变性和球磨效率进行了研究。实验结果表明：该助磨剂在碱性条件下能提高磨矿效率，具有实用价值。

助磨剂的机理研究

关于助磨剂的作用机理，国内外许多著名的研究者从不同的角度出发先后进行了大量的研究。总体来说，这些研究成果可概括为2大主要观点：一是降低硬度学说，二是调节矿浆流变学学说。前者认为磨矿过程加入助磨剂后，助磨剂分子吸附在颗粒上引起近表面层晶格的位置迁移或者降低了颗粒的表面能，产生点或线的缺陷，从而降低了被磨颗粒的硬度和强度，阻止了新生裂纹的闭合，促进了裂纹的扩展，该观点强调的是磨机中被磨物料被粉碎的过程，或者说强调的是物料的破裂过程。后者认为由于助磨剂的加入改善了磨机内矿浆的流变学性质和颗粒的可流动性等，使矿浆的黏度降低，促进了颗粒的分散，阻止了矿粒在研磨介质及磨机衬板上的黏附以及颗粒之间的团聚，提高了矿浆的流动性，该观点侧重于对磨机内矿浆的流动过程进行研究，即侧重于磨机中物料的运输过程。

V.S.Vutukuri研究了助磨剂AlCl3溶液对石英抗压强度的影响规律，认为当助磨剂用量在0.06%~0.1%范围内时，石英的抗压强度较在水中下降11.1%~10.1%。Boozer等使用油酸作为助磨剂来粉磨石英，认为当石英的孔隙被油酸浸透时，其强度会降低，原因是岩石表面分子的吸附作用。M.Hasegawa等的研究表明助磨剂对石英粉磨效果的影响主要是改善了矿浆的流动性，阻止了石英粉体颗粒的团聚。吴明珠认为只要条件适宜，上述2种作用机理是相互补充的，而不是互相对立，在磨机中加入助磨剂后，既会发生吸附降低硬度的效果，也会影响矿浆黏度和其他性质，仅仅是在不同情况下哪种起主导作用而已，因而需将2种观点统一起来进行考虑。印万忠等研究表明，一方面助磨剂（DA分散剂）在颗粒上的吸附降低了颗粒的表面能，引起近表面层晶格的位错迁移，产生点或线的缺陷，从而降低了颗粒的强度和硬度，阻止新生裂纹的闭合，促进裂纹扩展；另一方面改善了矿浆的流动性。苏勇选用十二烷基三甲基氯化铵进行试验也得出了上述结论。

助磨剂对矿物分选行为的影响

磨矿过程中引入助磨剂后，对矿物后续选别行为的影响虽有报道但非常有限。

彭运军在助磨剂的应用及发展前景中指出：选择助磨剂必须考虑其作用机理及其对后续作业可能带来的影响。首先，它必须能在矿物表面有效吸附，以影响矿物的硬度和矿浆的黏度。其次，应能对后续作业，如分级、浮选、磁选、浓缩、团矿等没有不良影响。第三，所选的助磨剂应无毒并可分解，以满足环境保护的要求，维持生态平衡。第四，所选用的助磨剂对磨矿作业以及整个选厂来说应该经济合理。由此可见，化学助磨剂对后续作业（如分级、浮选、磁选、浓缩、团矿等）及环境的影响是影响助磨剂选择和应用的主要因素。因此，在使用助磨剂之前，必须完全了解其对后续作业的影响，以及助磨剂的毒性、生态学和排除系统。

杨敖从锡石可磨性入手，通过添加醋酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硫酸铜、苄基胂酸5种助磨剂，研究助磨剂的添加与锡石可浮性的关系。研究结果认为：添加表面活性剂和无机电解质均能助磨，减少磨矿功耗，提高磨矿效率，但其适用条件却受到限制。添加助磨剂对锡石的可浮性是有影响的，除用苄基胂酸作助磨剂时浮选效果较好外，其他4种都有不同程度的降低，其中尤以六偏磷酸钠和三聚磷酸钠效果最差，添加或不添加助磨剂，捕收剂的用量没有变化，但精矿产率提高。

梁冰等从贫赤铁矿入手，研究了ZJ-02助磨剂对浮选的影响。结果表明，在加入少量助磨剂时，对浮选的影响几乎没有，加大助磨剂用量时，浮选泡沫减少，难以正常进行。

程晓晶从蛇纹石类型的硫化铜镍矿入手，研究了自制的助磨剂对矿物可浮性的影响，结果表明助磨剂对矿物可浮性的影响不大。

上述各位学者的研究表明，不同种类的助磨剂对后续分选作业影响效果不同，助磨剂的选择和应用应该兼顾磨矿作业和分选作业，既要提高磨矿效率，又不能对分选作业造成负面影响。随着研究水平、研究手段不断进步，人们逐渐认识到磨矿环境对矿物表面性质、晶体结构和溶液化学变化等会产生不同程度的影响，进而影响矿物的分选、浸出等矿物加工过程。H.El-Shall自1979年针对助磨剂作用机理连续发表了多篇的研究论文，其观点也着重于矿浆性质，即细粒的絮凝、粗粒被细粒覆盖、起泡作用和泡沫对细粒的捕集、粒度变化引起矿浆性质的变化以及钢球与矿粒之间的摩擦作用的改变等，总之是重点强调了助磨剂对磨矿环境的影响。

国内外学者针对磨矿介质、磨矿气氛、磨矿方式（干磨与湿磨）、磨矿设备等磨矿环境对矿物浮选行为影响的研究，也证明了磨矿环境变化对矿物浮游性及浮选分离有重要的影响。何发钰等论述了国内外关于磨矿环境对硫化矿物表面形态与性质、矿浆化学性质及其浮选行为的影响。认为在硫化矿物的磨矿－浮选体系中，磨矿过程是一个复杂的物理、化学和物理化学过程，存在着力学、电化学和机械力化学等多种作用因素，共同影响着硫化矿物的表面形态与性质、矿浆的溶液化学性质和硫化矿物的浮选行为。通过改变磨矿介质和在磨机中添加药剂等多种方式调控磨矿环境，可使硫化矿物的浮选分离得到改善。

磨矿过程中加入助磨剂势必改变磨矿环境，继而对矿物表面性质、晶体结构和溶液化学性质产生影响，而矿物的表面性质及浮选溶液化学性质决定了矿物的浮选行为及其浮选分离的效果，其机理可归结为磨矿过程的物理化学变化对矿物表面性质、浮选矿浆的溶液化学性质产生影响，进而影响了矿物浮选行为，对浮选指标产生了影响。磨矿过程是一个复杂的物理、化学和物理化学过程，存在着多种作用因素，共同影响着矿物的晶体结构、表面形态与性质、矿浆的溶液化学性质以及矿物的浮选行为。但遗憾的是，助磨剂在石英粉磨中的应用对后续石英浮选行为的影响却未查阅到相关文献报道。

助磨剂在石英粉磨中应用的发展趋势

（1）适宜助磨剂的选择。虽然关于助磨剂已有大量的研究报道，但到目前为止，仍然不存在万能助磨剂，也不存在清晰的助磨剂选择依据，针对某一矿石，仍需要经过大量的实验来筛选适宜的助磨剂。但助磨剂的选择一般应遵守以下原则：适应入磨物料的性质；应能在矿石表面吸附以影响矿石的硬度和矿浆的流变性（黏度）；无毒、可分解，以满足环境保护的需求，维持生态平衡；对后续作业无影响或者能改善后续作业指标；经济合理。

（2）新型、高效助磨剂的研制和应用。传统助磨剂在一定程度上具有较好的磨矿效果，但作用范围有限，因此新型、高效、价廉、无毒助磨剂的开发与应用仍是需要解决的问题。

（3）助磨剂的复配应用。入磨物料的成分不同，助磨剂的机理也各异，在磨机中由于颗粒尺寸的不断变化，粉磨环境的改善，单纯添加一种助磨剂难以适应粉磨的要求，因此将几种助磨剂复配在一起构成复合助磨剂，将可进一步增强助磨剂的适应性。

（4）助磨剂应用条件及其粉磨工艺参数的搭配。助磨剂的应用条件，如用量、pH值、温度等因素均会影响助磨剂的使用效果，另外，使用助磨剂时，粉磨条件，如介质充填率、介质类型、介质尺寸及配比、料球比、磨矿浓度、产品粒度，甚至是磨机的转速等，也是影响助磨剂使用效果的主要因素。但到目前为止，关于助磨剂与工艺参数的搭配研究较少，应加强该方面的研究。

（5）助磨机理研究。对助磨剂作用机理的研究仍需进一步加强。在磨机中加入助磨剂后，既会发生吸附降低硬度的效果，也会影响矿浆黏度和其他性质，2种机理会同时出现，但到底是哪种机理占主导作用，仍需进一步研究。

（6）助磨剂对后续作业的影响研究。就磨矿而言，不论是什么药剂，凡是能够提高磨矿效率，只要经济上许可，就能作为化学助磨剂使用。但考虑到整个选矿回路，必须认真研究助磨剂对后续作业的影响，这也是助磨剂选择时必须考虑的主要因素之一。

磨矿过程中引入助磨剂后，对矿物后续选别行为的影响，特别是对矿物浮选行为的影响鲜有研究。随着矿石超细粉碎的需求，助磨剂的使用将日益广泛，因此，研究助磨剂对矿物选别行为的影响，借以调节选别工艺条件，对助磨剂的选择和应用具有重要的理论和实际意义。