潘建等：超微细铁精矿的粒度特性和润湿性对其成球性能的交互影响 833 s-0-Px100, 比表面积，cm2g. (6) P 28 2实验结果及分析 r= Sp (1-e) (7) 2.1粒度特性 式中：e为生球孔隙率：p,为原料真密度，g“cm3p为 将测定后铁精矿的粒度组成和比表面积列于表 生球实际密度，gcm3;r为生球毛细管半径，mm:S为 3,其累积粒度分布如图3所示 表3两种磁铁精矿的粒度组成及比表面积 Table 3 Size distribution and specific area of magnetite concentrates 粒度组成/% 比表面积/ 原料种类 +0.180mm 0.074-0.180mm0.043-0.074mm0.025-0.043mm -0.025mm (cm2.g-1) A 0.00 0.06 0.54 2.61 96.79 2254 B 0.61 14.19 25.15 26.94 33.11 1138 2.2润湿性 100 水分对铁精矿颗粒的润湿对铁精粉成球的成核阶 段具有决定作用，也严重影响球核长大阶段.按照上 80 述测定方法测定两种粒度组成截然不同的铁精粉的润 70 湿性，将试验所测时间【和液体前端前进距离x的结 果进行绘图分析，得出x2-1的回归线性关系，如图4 50 % 所示. 名 已知正庚烷(20℃)Y。=2.01×10-5m·mm2,no 20 =0.00409mPa·s;水(20℃)y1=7.28×105m· 0.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20 粒级/mm mm2,n,=0.010mPa·s.结合Washburn方程和式 (3),导出两种磁铁精粉的相对润湿接触角，并与测定 图3铁精矿的累积粒度分布 的最大分子水和最大毛细水列于表4. Fig.3 Cumulative particle-size distributions of iron ore concentrate 由图4和表4知，精矿A、B的接触角数值均落在 由表3和图3知，精矿A粒级在-0.074mm含量 Iveson等a对铁矿粉接触角测定的30°~70°区间范 为99.4%，而-0.025mm含量则达到96.79%，比表面 围之内，但精矿A接触角较B更小，说明水对不同铁 积高达2254cm2·g,相比典型磁铁精矿B粒度差异 精矿物料的润湿性差异较大，而精矿A更易与水亲 明显，精矿A具有粒度超微细且粒度分布区间窄的粒 和，具有更好的水润湿特性.黄小波等叨研究发现， 度特性. 铁精矿粉表面性质对接触角影响较大，且粒径均匀有 35 45 (a b 水 0 40 25 。正庚烷 35 正庚烷 -6.I97x 30 7.295x 20 25 1=5.141x 水 20叶 9 15 -5.809r 10 10 3 2 时间/min 时间/min 图4精矿A(a)和B(b)在水和正庚烷渗透时间与距离平方的线性回归 Fig.4 Linear regression of penetration time and distant square of water and n-heptane in magnetite concentrate A (a)and B (b)潘 建等: 超微细铁精矿的粒度特性和润湿性对其成球性能的交互影响 ε = ρt － ρ ρt × 100， ( 6) r = 2ε Sρt ( 1 － ε) ． ( 7) 式中: ε 为生球孔隙率; ρt为原料真密度，g·cm － 3 ; ρ 为 生球实际密度，g·cm － 3 ; r 为生球毛细管半径，mm; S 为 比表面积，cm2 ·g － 1 ． 2 实验结果及分析 2. 1 粒度特性 将测定后铁精矿的粒度组成和比表面积列于表 3，其累积粒度分布如图 3 所示． 表 3 两种磁铁精矿的粒度组成及比表面积 Table 3 Size distribution and specific area of magnetite concentrates 原料种类 粒度组成/% + 0. 180 mm 0. 074 ～ 0. 180 mm 0. 043 ～ 0. 074 mm 0. 025 ～ 0. 043 mm － 0. 025 mm 比表面积/ ( cm2 ·g － 1 ) A 0. 00 0. 06 0. 54 2. 61 96. 79 2254 B 0. 61 14. 19 25. 15 26. 94 33. 11 1138 图 3 铁精矿的累积粒度分布 Fig． 3 Cumulative particle-size distributions of iron ore concentrate 图 4 精矿 A( a) 和 B( b) 在水和正庚烷渗透时间与距离平方的线性回归 Fig． 4 Linear regression of penetration time and distant square of water and n-heptane in magnetite concentrate A ( a) and B ( b) 由表 3 和图 3 知，精矿 A 粒级在 － 0. 074 mm 含量 为 99. 4% ，而 － 0. 025 mm 含量则达到 96. 79% ，比表面 积高达 2254 cm2 ·g － 1，相比典型磁铁精矿 B 粒度差异 明显，精矿 A 具有粒度超微细且粒度分布区间窄的粒 度特性． 2. 2 润湿性 水分对铁精矿颗粒的润湿对铁精粉成球的成核阶 段具有决定作用，也严重影响球核长大阶段． 按照上 述测定方法测定两种粒度组成截然不同的铁精粉的润 湿性，将试验所测时间 t 和液体前端前进距离 x 的结 果进行绘图分析，得出 x 2 --t 的回归线性关系，如图 4 所示． 已知正庚烷( 20 ℃ ) γ0 = 2. 01 × 10 － 5 mJ·mm － 2，η0 = 0. 00409 mPa·s; 水 ( 20 ℃ ) γ1 = 7. 28 × 10 － 5 mJ· mm － 2，η1 = 0. 010 mPa·s． 结合 Washburn 方 程 和 式 ( 3) ，导出两种磁铁精粉的相对润湿接触角，并与测定 的最大分子水和最大毛细水列于表 4． 由图 4 和表 4 知，精矿 A、B 的接触角数值均落在 Iveson 等［16］对铁矿粉接触角测定的 30° ～ 70° 区间范 围之内，但精矿 A 接触角较 B 更小，说明水对不同铁 精矿物料的润湿性差异较大，而精矿 A 更易与水亲 和，具有更好的水润湿特性． 黄小波等［17］ 研究发现， 铁精矿粉表面性质对接触角影响较大，且粒径均匀有 · 338 ·