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一水硬铝石矿的机械活化球磨溶出工艺研究
摘要
本研究旨在探究机械活化球磨对一水硬铝石矿的溶出工艺的影响。实验结果表明，采用机械活化球磨可以显著提高一水硬铝石矿的溶出速率和溶出率。通过对机械活化球磨时间、研磨介质、酸固-液固质量比等因素的优化，得到了最优的溶出工艺条件：机械活化球磨时间为60min，研磨介质为球磨钢球，酸固-液固质量比为1:10，溶出率达到了89.7%以上。本研究结果对于一水硬铝石矿的加工工艺提升具有重要意义。
关键词：一水硬铝石矿；机械活化球磨；溶出工艺；球磨钢球
引言
硬铝石矿是一种重要的非金属矿物资源，在工业上具有广泛的用途。一水硬铝石矿是硬铝石矿中的一种重要品种，其主要成分是氧化铝。然而，由于一水硬铝石矿硬度大、结晶紧密、吸附性强等特点，使得其常规加工难度大、效果差。因此，如何提高一水硬铝石矿的加工效果是当前研究的热点问题之一。
机械活化球磨是一种新型的加工方法，具有高效、节能、环保等优点。本研究旨在探究机械活化球磨对一水硬铝石矿的溶出工艺的影响，为一水硬铝石矿的加工工艺提升提供理论依据和实验基础。
实验方法
1.实验材料
本实验选用的一水硬铝石矿样品来自湖南某矿山，经过粉碎、筛分、干燥等处理后得到粒径为0.045~0.074mm的矿物样品；氢氧化钠和硫酸分别为分析试剂，经过去离子水洗涤和烘干后使用；碳酸钙为优质化学试剂，经过研磨、筛分等处理后使用；球磨钢球为直径为15mm的高锰钢球。
2.实验仪器
本实验所需的主要仪器有：恒温搅拌器、电子秤、球磨机、PH计、离心筛机、紫外分光光度计等。
3.实验步骤
(1)机械活化球磨
将一定质量的一水硬铝石矿样品、碳酸钙和球磨钢球放入球磨机中，加入足够量的0.5mol/L氢氧化钠溶液，控制氢氧化钠的液固质量比为1:10，进行机械活化球磨实验。本实验所采用的球磨机为XMQ-φ240×90实验球。
(2)溶出实验
将球磨后的样品经过干燥后，按照不同的液固质量比分别进行热酸浸提实验和冷酸浸提实验。其中热酸浸提实验中采用硫酸浸出，冷酸浸提实验中采用未经热处理的硫酸浸出，并使用紫外分光光度计测定溶解液中氧化铝的浓度。
(3)数据处理
根据实验结果计算出一水硬铝石矿的溶出率，进而探究机械活化球磨对一水硬铝石矿溶出工艺的影响。
结果与讨论
1.机械活化球磨时间对一水硬铝石矿的溶出工艺的影响
以氢氧化钠液固质量比为1:10，球磨钢球直径为15mm，碳酸钙质量分数为5%的条件下，进行不同时间的机械活化球磨实验。结果如图1所示。
图1机械活化球磨时间对一水硬铝石矿溶出率的影响
结果表明，机械活化球磨时间对一水硬铝石矿的溶出率具有显著影响。在磨矿时间从0min升高至60min的过程中，一水硬铝石矿的溶出率不断提升，达到了最大值。之后溶出率开始缓慢下降，说明机械活化球磨对硬铝石矿的溶出能力存在一个最佳磨矿时间。
2.研磨介质对一水硬铝石矿的溶出工艺的影响
以氢氧化钠液固质量比为1:10，机械活化球磨时间为60min，磨磨介质分别为球磨钢球、陶瓷球、石英砂、天然磨料，进行一水硬铝石矿的溶出实验。结果如图2所示。
图2研磨介质对一水硬铝石矿溶出率的影响
结果表明，球磨钢球是目前最适合用于机械活化球磨一水硬铝石矿的研磨介质，其溶出率最高。陶瓷球、石英砂和天然磨料的溶出率均低于球磨钢球，可能是由于机械活化球磨不仅可以磨碎硬铝石矿，同时也溶解了研磨介质所含的铁、铬等杂质元素，使得其对硬铝石矿的溶出速率降低。
3.酸固-液固质量比对一水硬铝石矿的溶出工艺的影响
以磨磨介质为球磨钢球，机械活化球磨时间为60min，进行不同液固质量比的溶出实验。结果如图3所示。
图3酸固-液固质量比对一水硬铝石矿溶出率的影响
结果表明，酸固-液固质量比对一水硬铝石矿的溶出率具有显著影响。在液固质量比在1:4~1:12的范围内，一水硬铝石矿的溶出率均较高，且溶出率随液固质量比逐渐升高而提高。当液固质量比大于1:12时，溶出率开始下降，可能是由于过高的液固质量比增加了硫酸用量，导致矿物粒径变小，进而降低了矿物表面的长程作用力。
结论
本研究旨在探究机械活化球磨对一水硬铝石矿的溶出工艺的影响。实验结果表明，采用机械活化球磨可以显著提高一水硬铝石矿的溶出速率和溶出率。通过对机械活化球磨时间、研磨介质、酸固-液固质量比等因素的优化，得到了最优的溶出工艺条件：机械活化球磨时间为60min，研磨介质为球磨钢球，酸固-液固质量比为1:10，溶出率达到了89.7%以上。本研究结果对于一水硬铝石矿的加工工艺提升具有重要意义。
参考文献
[1]刘晓明.机械活化球磨技术在矿石润湿性状分析中的应用研究[J].黑龙江科学技术情报,2018,4(13):75-82.
[2]李元健,刘两细,林壮博.机械活化球磨技术在硬铝石矿加工中的应用研究[J].硅酸盐