·834 工程科学学报，第39卷，第6期 表4精矿A和精矿B润湿特性 2.3成球性能 Table 4 Wetting behavior of magnetite concentrates A and B 通常可以通过静态成球性、动态成球性来比较铁 接触角 最大分子水质量 最大毛细水质量分数， 精矿 精矿的成球性差异，并以生球性能来验证此差异.将 8/() 分数，W/% W.1% 表5测定结果带入式(4)，得出两种磁铁精矿的静态 A 35.5 3.54 18.48 成球性指数为别为K。A=0.24、K。B=0.27.其动态成 B 57.5 2.81 13.08 球性见图5. 由于静态成球性与铁精矿本身天然特性有较紧密 利于减小其接触角.精矿A较小的接触角也说明微细 关系0，K值实质上是细磨物料群表面所吸附的最大 粒度和较窄的粒度区间特性会使其在具有较高比表面 分子水与毛细管中所能保存最大水量之比.由静态成 积的同时，亲水性更强，颗粒与水分子之间具有更大的 球性指数知，两者均属于成球性较差的物料，且精矿A 范德华力和毛细力，有助于后续成球过程中生球颗粒 的K值较小，说明在超微细铁精矿的粒度特性及润湿 间黏结力的发展和生球的长大. 性影响下，其所持有的较多毛细水并不利于提高其静 在考虑矿粉亲水性能的同时，还考察了其颗粒的 态成球性.在实际造球中，成球属于动态过程，且要添 水分持有能力.通过表4可以看出，精矿A的最大分 加黏结剂来改变物料的比表面积及亲水性，粒度大小 子水和毛细水较精矿B要高，在滚动成球过程中，生 和组成的影响在实际造球中会更大，所以，静态成球指 球在机械力的作用下，其内部毛细水和一部分分子水 数仅是用于判断铁精矿成球性能的一项参考指标. 分别会在相互接触的矿粒水薄膜之间和颗粒间形成的 毛细管中迁移，说明超微细粒度特性使颗粒之间可以 持有更多的水，其对成球性亦会产生较大影响. 由于本实验测量接触角所用的卧式薄板毛细渗透 法，忽略了测量中重力的影响，因此每次如何保持样品 中的毛细管的分布，使其浸润液在矿样中迁移速率尽 量一致对实验的重现性影响很大，所以现就该方法采 用的矿样均匀沉降装料的实验重现性作进一步验证. 将一、二号实验操作人员在相同条件下分别进行测量 精矿A的接触角的重复实验结果列于表5 810121416 表5精矿A接触角重复实验结果 时间/min Table 5 Repeated experimental results of magnetite concentrate A 图5生球平均粒度与成球时间的关系 i a:/(） 821() Fig.5 Relationship of ball milling time and average size of ball 1 35.1 34.9 由动态成球性结果（图5）可见，精矿B的生球平 2 33.9 36.7 均粒径随成球时间延长而上升，精矿A则随着时间推 34.3 35.5 移其生球平均粒度存在峰值区间，呈现出先增大后减 4 34.6 35.8 小的现象.且造球过程观察到精矿A本已形成的生球 36.9 36.0 较精矿B的生球更易发生破损和散开，造成生球数量 6 35.7 34.4 和粒度的变化.精矿A具有较大的分子水和毛细水、 35.0 36.8 较好的亲水性，破碎和散开的矿粉颗粒一部分黏在他 8 36.1 34.8 们生球上，还有一部分更易成为新的“母球”，黏附他 们细小颗粒成为新的生球，但是这部分生球强度会更 平均值0：=35.2,02=35.6：标准差0=0.99， 差.所以，对于超微细粒磁铁精粉，较好的亲水性也决 02x=0.88:自由度==8-1=7. 定了在实际造球过程中，要严格控制母球数量，及时清 计算方差检验统计量F= si_0.992 出破损和散开的不规则颗粒，以免对生球强度产生较 =1.27 s0.882 大影响. 采用双侧检验，取a=0.05,查F分布表，可知 由此表明，精矿B具有比精矿A更好的动态成球 Fas.0.7)=3.79,Fas.0.)=1/Fas.0.7)=1/3.79= 性能，这与所测静态成球性的规律相一致.但显然两 0.26,Fa5..》<F<Fas.o.:从统计学角度看，两个 种铁精矿的动态成球性比静态成球性差异对比更明 实验者的实验结果的精密度无显著性差别，即在95% 显，精矿B在其实际造球过程中，生球的紧密行为较 置信水平，本试验方法具有重现性. 精矿A相比，更不易造成破损，说明粒度特性的影响工程科学学报，第 39 卷，第 6 期 表 4 精矿 A 和精矿 B 润湿特性 Table 4 Wetting behavior of magnetite concentrates A and B 精矿 接触角， θ /( °) 最大分子水质量 分数，Wm /% 最大毛细水质量分数， Wc /% A 35. 5 3. 54 18. 48 B 57. 5 2. 81 13. 08 利于减小其接触角． 精矿 A 较小的接触角也说明微细 粒度和较窄的粒度区间特性会使其在具有较高比表面 积的同时，亲水性更强，颗粒与水分子之间具有更大的 范德华力和毛细力，有助于后续成球过程中生球颗粒 间黏结力的发展和生球的长大． 在考虑矿粉亲水性能的同时，还考察了其颗粒的 水分持有能力． 通过表 4 可以看出，精矿 A 的最大分 子水和毛细水较精矿 B 要高，在滚动成球过程中，生 球在机械力的作用下，其内部毛细水和一部分分子水 分别会在相互接触的矿粒水薄膜之间和颗粒间形成的 毛细管中迁移，说明超微细粒度特性使颗粒之间可以 持有更多的水，其对成球性亦会产生较大影响． 由于本实验测量接触角所用的卧式薄板毛细渗透 法，忽略了测量中重力的影响，因此每次如何保持样品 中的毛细管的分布，使其浸润液在矿样中迁移速率尽 量一致对实验的重现性影响很大，所以现就该方法采 用的矿样均匀沉降装料的实验重现性作进一步验证． 将一、二号实验操作人员在相同条件下分别进行测量 精矿 A 的接触角的重复实验结果列于表 5． 表 5 精矿 A 接触角重复实验结果 Table 5 Ｒepeated experimental results of magnetite concentrate A i θ1i /( °) θ2i /( °) 1 35. 1 34. 9 2 33. 9 36. 7 3 34. 3 35. 5 4 34. 6 35. 8 5 36. 9 36. 0 6 35. 7 34. 4 7 35. 0 36. 8 8 36. 1 34. 8 平均值 θ1i = 35. 2，θ2i = 35. 6; 标准差 σ1i = 0. 99， σ2i = 0. 88; 自由度 v1i = v2i = 8 － 1 = 7． 计算方差检验统计量 F = s 2 1i s 2 2i = 0. 992 0. 882 = 1. 27． 采用双 侧 检 验，取 α = 0. 05，查 F 分 布 表，可 知 F0. 025，( 7，7) = 3. 79，F0. 975，( 7，7) = 1 /F0. 025，( 7，7) = 1 /3. 79 = 0. 26，F0. 975，( 7，7) ＜ F ＜ F0. 025，( 7，7) ． 从统计学角度看，两个 实验者的实验结果的精密度无显著性差别，即在 95% 置信水平，本试验方法具有重现性． 2. 3 成球性能 通常可以通过静态成球性、动态成球性来比较铁 精矿的成球性差异，并以生球性能来验证此差异． 将 表 5 测定结果带入式( 4) ，得出两种磁铁精矿的静态 成球性指数为别为 Kp，A = 0. 24、Kp，B = 0. 27． 其动态成 球性见图 5． 由于静态成球性与铁精矿本身天然特性有较紧密 关系［1］，Kp值实质上是细磨物料群表面所吸附的最大 分子水与毛细管中所能保存最大水量之比． 由静态成 球性指数知，两者均属于成球性较差的物料，且精矿 A 的 Kp值较小，说明在超微细铁精矿的粒度特性及润湿 性影响下，其所持有的较多毛细水并不利于提高其静 态成球性． 在实际造球中，成球属于动态过程，且要添 加黏结剂来改变物料的比表面积及亲水性，粒度大小 和组成的影响在实际造球中会更大，所以，静态成球指 数仅是用于判断铁精矿成球性能的一项参考指标． 图 5 生球平均粒度与成球时间的关系 Fig． 5 Ｒelationship of ball milling time and average size of ball 由动态成球性结果( 图 5) 可见，精矿 B 的生球平 均粒径随成球时间延长而上升，精矿 A 则随着时间推 移其生球平均粒度存在峰值区间，呈现出先增大后减 小的现象． 且造球过程观察到精矿 A 本已形成的生球 较精矿 B 的生球更易发生破损和散开，造成生球数量 和粒度的变化． 精矿 A 具有较大的分子水和毛细水、 较好的亲水性，破碎和散开的矿粉颗粒一部分黏在他 们生球上，还有一部分更易成为新的 “母球”，黏附他 们细小颗粒成为新的生球，但是这部分生球强度会更 差． 所以，对于超微细粒磁铁精粉，较好的亲水性也决 定了在实际造球过程中，要严格控制母球数量，及时清 出破损和散开的不规则颗粒，以免对生球强度产生较 大影响． 由此表明，精矿 B 具有比精矿 A 更好的动态成球 性能，这与所测静态成球性的规律相一致． 但显然两 种铁精矿的动态成球性比静态成球性差异对比更明 显，精矿 B 在其实际造球过程中，生球的紧密行为较 精矿 A 相比，更不易造成破损，说明粒度特性的影响 · 438 ·