摘要：為有效利用長江沿岸低品位石英砂來開發(fā)研制高性能的保溫隔熱磚，利用球磨法研究球磨時間對低品位石英砂粉體性能的影響。結果表明：隨著球磨時間的延長，石英砂的平均粒徑逐漸減小，粉體振實密度總趨勢不斷減小，但石英砂粉體形成的圓錐高度逐漸增加，即隨著球磨時間的延長，石英砂粉體的流動性逐漸變差。綜合整個工藝考慮，球磨時間定為60min較好。
在當今世界范圍內(nèi)，工業(yè)原料需求量大大增加，各種能夠被利用的高品位天然或合成的礦物原料都被廣泛利用于工業(yè)生產(chǎn)，高品位石英砂就是其中一種。隨著科技的進步和高品位天然資源的逐漸匱乏，利用工業(yè)廢料或低品位原料制備高性價比的產(chǎn)品是新興產(chǎn)業(yè)。如果石英砂被用于房屋建筑的混合砂漿原料，使得石英砂的性價比值較低，幾乎很難體現(xiàn)它的經(jīng)濟價值。
針對目前建筑材料原料逐漸枯竭、質量差和大力倡導節(jié)約黏土資源的現(xiàn)狀，國家大力鼓勵利用低品位甚至廢料來開發(fā)新的建筑材料，以達到替代黏土建筑材料的目的。利用長江沿岸低品位石英砂開發(fā)研制新型保溫隔熱磚，需要控制其內(nèi)部顯微結構。本文中研究了球磨時間對低品位石英砂粉體特性的影響，為生產(chǎn)高性能的保溫隔熱磚奠定原料基礎。
1、實驗部分
將取自江西九江地區(qū)的長江沿岸低品位石英砂（河沙）自然曬干，石英砂呈黃色。石英砂原礦的化學組分分析見表1。首先對低品位石英砂原料進行粗選，然后用50目篩進行篩選，使河沙中顆粒尺寸較大的顆粒礦物去除，避免影響球磨。然后放入QM-BP型行星式球磨機球磨罐中，將轉速設定為300r/min，裝料量為200g，大、小介質球質量比為0.75。球磨不同時間后，取出石英砂粉體進行測試，用BT-9300H型粒度分析儀對球磨后的石英砂進行粒度分析；用捷克TESCAN VEGA Ⅱ型掃描電鏡觀察其形貌；用體積法測試粉體的振實密度；用錐高法測試粉體的流動性，粉體圓錐越高，反映粉體流動性越差。
表1石英砂的化學組分
| 組分 | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | K2O+Na2O等 | 燒失量 | 合計 |
| w/% | 84.21 | 6.69 | 1.47 | 1.01 | 2.04 | 2.77 | 98.19 |
2、結果與討論
2.1、球磨時間對石英砂粉體粒度的影響
圖1為球磨時間對石英砂粒徑的影響。可以看出：隨著球磨時間的延長，石英砂的平均粒徑逐漸減小。球磨60min以前，球磨使得平均粒徑減小幅度較大，而球磨時間超過60min后，石英砂平均粒徑減小幅度較小時，基本趨于平緩趨勢。因為石英砂顆粒在球磨初始粒徑較大，在球磨機的作用下被沖擊的概率較大而被粉碎。隨著球磨時間延長，石英砂顆粒減小到一定程度，使得其在大、小球的間隙中不再受到?jīng)_擊，而使粒徑減小速度變緩。從圖2中經(jīng)不同球磨時間的石英砂粉體的掃描電鏡圖像也能看到相同的變化規(guī)律。
2.2、球磨時間對石英砂粉體流動性的影響
圖3為球磨時間對石英砂流動性的影響曲線。從圖中可以看到：隨著球磨時間的延長，石英砂粉體形成的圓錐高度逐漸增加，也就是說隨著球磨時間的延長，石英砂粉體的流動性逐漸減小。球磨60min以前，石英砂粉體圓錐高度增加幅度較大，即流動性減小的梯度較大。經(jīng)球磨60min以后，石英砂粉體圓錐高度增加幅度較為平緩，即流動性減小的梯度較小。因為隨著球磨時間延長，石英砂顆粒減小，其比表面積增加，粉體吸附周邊的氣體或水分的含量增加，從而顆粒之間的粘附作用增加，導致流動性減小。當石英砂顆粒減小到一定程度，其粒徑減小速度變緩，顆粒之間的粘附作用增加速度也變緩，所以流動性減小速度變緩。
2.3、球磨時間對石英砂粉體振實密度的影響
圖4為球磨時間對石英砂振實密度的影響曲線。可以看出：隨著球磨時間的延長，粉體振實密度總趨勢是不斷減小的。其原因可能是隨著球磨時間延長，石英砂顆粒粒徑逐漸減小，粉體比表面積逐漸增加，相互粘附的趨勢逐漸增加，從而使得粉體相互團聚。在團聚粉體之間形成許多孔隙，從而導致振實密度減小。所以，當其他參數(shù)不變的情況下，隨著球磨時間的延長，石英砂粒徑減小，流動性減小，振實密度減小。但是，球磨時間在60min前，粉體粒度、流動性、振實密度等特性變化較快，而超過60min后，粉體上述特性變化比較緩慢。增加球磨時間，其能耗也增加，但粉體特性優(yōu)化不明顯，綜合整個工藝考慮，球磨時間定為60min較好。
3、結論
1)隨著球磨時間的延長，石英砂的平均粒徑逐漸減小。球磨60min以前，石英砂平均粒徑減小幅度較大，而球磨時間超過60min后，石英砂平均粒徑減小趨勢平緩。
2)隨著球磨時間的延長，石英砂粉體形成的圓錐高度逐漸增加，即隨著球磨時間的延長，石英砂粉體的流動性逐漸變差。球磨60min以前，粉體流動性減小的梯度較大，球磨超過60min以后，粉體流動性減小梯度較小。
3)隨著球磨時間的延長，粉體振實密度總趨勢是不斷減小的。球磨時間在60min前，粉體粒度、流動性、振實密度等特性變化較快，綜合整個工藝考慮，球磨時間定為60min較好。
