CN105107609B - 一种碳化硼精磨助磨剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳化硼精磨助磨剂及其使用方法，该助磨剂使用醇胺类物质、酰胺类物质、无机盐、消泡剂和任选的水进行混合而制得，所述碳化硼精磨助磨剂在对碳化硼进行精磨时加入，能够提高浆料的固含量，提高磨矿效率，并使得到的碳化硼的粒径分布集中。

Description

一种碳化硼精磨助磨剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及碳化硼精磨领域，特别涉及一种碳化硼精磨助磨剂及其使用方法。

背景技术

碳化硼属超硬材料，其硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，因此对碳化硼的精磨就显得非常困难，而且在对碳化硼精磨过程中大部分的机械能转变成热能而白白浪费，同时，随着研磨过程中碳化硼粉体的细度增加，表面能增大，细颗粒会发生聚集从而导致磨矿效率急剧下降。

因此，亟需开发一种能够改善上述现象的方法。

现有技术中对碳化硼精磨的方法研究匮乏，本发明人经研究，提供一种能够提高碳化硼精磨效率，降低精磨难度的助磨剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：使用醇胺类物质、酰胺类物质、无机盐、消泡剂和任选的水进行混合，即可制得碳化硼精磨助磨剂，所述碳化硼精磨助磨剂在对碳化硼进行精磨时，能够提高浆料的固含量，提高磨矿效率，并使得到的碳化硼的粒径分布集中，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种碳化硼精磨助磨剂，其特征在于，基于所助磨剂的总重量，该助磨剂包括以下重量百分比的组分：

第二方面，本发明还提供上述第一方面所述碳化硼精磨助磨剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

(1)提供待精磨的碳化硼浆料，

(2)向所述待精磨的碳化硼浆料中添加所述助磨剂，其中，所述助磨剂的加入量基于待精磨的碳化硼的重量，助磨剂加入的量为0.1～3wt％，优选为0.2～2wt％，更优选为0.3～1wt％，

任选在所述助磨剂的存在下对碳化硼浆料进行精磨。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

以下详述本发明。

根据本发明的第一方面，提供一种碳化硼精磨助磨剂，其特征在于，基于所助磨剂的总重量，该助磨剂包括以下重量百分比的组分：

优选为，

更优选为，

如，

再如，

在本发明中，所述醇胺类物质为三取代醇胺，优选选自三乙醇胺、三异丙醇胺、三正丁醇胺和三异丁醇胺等，更优选选自三乙醇胺和三异丙醇胺，如三异丙醇胺。

在本发明中，所述酰胺类物质选自尿素、聚丙烯酰胺和丁二亚酰胺，优选选自尿素和聚丙烯酰胺，如聚丙烯酰胺。

所述无机盐选自磷酸盐、偏磷酸盐和偏硅酸盐等，优选偏磷酸盐，更优选为偏磷酸钠、偏磷酸钾、偏磷酸铝和偏磷酸钙等，如六偏磷酸钠。

本发明人发现，酰胺类物质和无机盐均能使助磨剂在碳化硼料浆中起到调节料浆流动性、提高料浆分散性和减小碳化硼颗粒之间团聚的作用。

本发明人发现，醇胺类物质、酰胺类物质和无机盐按照上述重量百分比进行组合，能够调节助磨剂的pH，使其在加入待精磨的碳化硼料浆中后，碳化硼料浆呈现弱碱性，如，pH为7～9，从而调整碳化硼颗粒间的酸碱电位、表面电位，此外，所述的助磨剂在待精磨的碳化硼颗粒表面能够形成一层包覆膜，从而使相邻的碳化硼颗粒之间具有空间位阻效应，进而增加了碳化硼颗粒之间的距离，破坏碳化硼颗粒形成的团聚，最终增加了碳化硼料浆的流动性，从而提高了碳化硼的精磨效率。

而单纯使用醇胺类物质、酰胺类物质和无机盐中的一种或两种，或改变它们的用量百分比，则它们之间的协同作用减弱，碳化硼精磨的效率提高的不显著。

在本发明中，所述消泡剂选自聚醚类物质、脂类物质、醇类物质中的一种或多种，其中，

所述聚醚类物质选自聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，优选为聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；

所述脂类类物质选自磷酸三丁酯、脂肪酸酯，优选为磷酸三丁酯；

所述醇类物质选自二乙基乙醇、环乙醇、异辛醇，优选为二乙基乙醇。

本发明人发现，向醇胺类物质、酰胺类物质、无机盐和消泡剂中任选地加入水，能够降低上述物质形成的助磨剂的粘度，利于助磨剂在碳化硼料浆中的分散，从而快速发挥其助磨作用。

本发明人发现，加入上述消泡剂后，能够显著减少精磨碳化硼过程中由于高温而在料浆中产生大量气泡，进而避免了碳化硼料浆外溢的现象，同时，提高了碳化硼颗粒之间的有效接触，从而提高精磨的效率，在目标粒度相同时，加入所述助磨剂能够显著缩短精磨时间。

此外，本发明人还发现，加入所述助磨剂后，对碳化硼的精磨时间大为缩短，从而避免了对已经符合粒度要求的碳化硼颗粒的被继续粉碎为更小的颗粒，进而有效地降低碳化硼颗粒的过粉碎。

进一步地，本发明人还发现，在碳化硼精磨过程中加入所述助磨剂能够降低碳化硼精磨产物中铁的含量。

由于对碳化硼采用的是球磨的方法进行精磨，所用的磨料球及球磨机均为金属铁材质，又由于碳化硼的硬度大，不易被粉碎，因此，磨料球及磨料机内壁上不可避免地有铁屑脱落，或者掺混于碳化硼产品中，或者吸附于碳化硼颗粒表面，从而降低了碳化硼颗粒的纯度，降低其品质，因此，在对碳化硼进行精磨后均会对其进行除铁处理。

而对碳化硼颗粒进行除铁处理的一般方法是，向碳化硼粉末中加入稀酸，如稀盐酸、稀硫酸等，使之与铁反应生成可溶性铁盐或可溶性亚铁盐，过滤后再对滤得的碳化硼进行洗涤。而对碳化硼进行除铁的过程不仅需要消耗大量的时间，更需要投入大量的酸和水，使碳化硼精磨的成本居高不下，因此，降低精磨后碳化硼产品中铁的含量能显著降低碳化硼颗粒的生产成本。

在碳化硼精磨过程中，加入本发明提供的助磨剂后，碳化硼料浆的流动性、分散性增强，从而减小了精磨碳化硼的阻力，其易于被粉碎；同时，助磨剂能够在精磨过程中渗入碳化硼颗粒表面的微小裂隙中，从而加速碳化硼颗粒的粉碎，因此，在加入本发明提供的助磨剂后，精磨碳化硼过程中磨料球和球磨机的损耗减少，从而降低了碳化硼产品中铁的含量，进而极大地降低了碳化硼的生产成本。

本发明人还发现，在碳化硼精磨过程中加入本发明提供的助磨剂，能够在碳化硼料浆具有较高固含量的条件下进行精磨。由于助磨剂的添加，碳化硼料浆的黏度大大降低，分散性大大增加，因此，提高碳化硼料浆的固含量，碳化硼料浆的黏度与未加入助磨剂时相比也未有明显的增加，因此，碳化硼料浆能够在较高固含量的条件下进行精磨。而碳化硼料浆固含量高，则碳化硼的生产效率高，能耗减少。

在本发明中，所述助磨剂通过以下方法制备而得：将所述组分按照重量百分比进行混合，搅拌均匀即可制得所述助磨剂。

根据本发明的第二方面，还提供上述第一方面所述碳化硼精磨助磨剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

(1)提供待精磨的碳化硼浆料，

(2)向所述待精磨的碳化硼浆料中添加所述助磨剂，其中，所述助磨剂的加入量基于待精磨的碳化硼的重量，助磨剂加入的量为0.1～3wt％，优选为0.2～2wt％，更优选为0.3～1wt％，

任选在所述助磨剂的存在下对碳化硼浆料进行精磨。

本发明对加入所述助磨剂的时间不做特别限定，可以在当待精磨的碳化硼料浆变得粘稠时，添加所述助磨剂；也可以将所述助磨剂与待精磨的碳化硼同时加入精磨体系。

在本发明中，所述助磨剂为上述第一方面所述的助磨剂。

本发明人发现，在精磨碳化硼的初期，料浆的黏度低，流动性好，碳化硼易被研磨，因此，在碳化硼精磨初期不需要加入助磨剂；随着精磨的进行，碳化硼的粒径逐渐减小，颗粒比表面积逐渐增大、颗粒间表面电位增加，团聚作用明显，导致碳化硼料浆的黏度显著增加，流动性明显降低，当料浆的黏度增大，对碳化硼的精磨难以继续进行时，此时加入所述助磨剂，碳化硼料浆的黏度显著降低，流动性恢复良好，而且，所述助磨剂能够显著缩短精磨时间，从而防止碳化硼颗粒的过粉碎，使精磨得到的碳化硼颗粒的粒径分布较为集中。

所述待精磨的碳化硼料浆的固含量为小于70％，本发明人发现，随着碳化硼料浆固含量的增加，其黏度显著增加，而且，碳化硼的目标粒径越小，对碳化硼精磨的难度成几何倍数的增加，而加入所述助磨剂后，能够在固含量较高的条件下，实现对碳化硼的精磨，得到粒径小的碳化硼产品。

所述助磨剂的加入量为基于待精磨的碳化硼的重量，助磨剂加入的量为0.1～3wt％，优选为0.2～2wt％，更优选为0.3～1wt％。

本发明人发现，所述助磨剂仅需要加入待碳化硼重量的0.1～3wt％即可在保证碳化硼料浆固含量的前提下实现对碳化硼的高效精磨，当助磨剂的加入量大于3wt％时，碳化硼料浆的黏度不再显著降低，加入过多的助磨剂不仅造成助磨剂的浪费，而且增加经济成本；当助磨剂的加入量小于0.1wt％时，助磨剂的加入量过低，其对碳化硼料浆的黏度的调节作用表现得不足。

根据本发明提供的碳化硼精磨助磨剂及其用法，具有以下有益效果：

(1)所述助磨剂的原料容易获得，来源广泛，制备方法简单，易于操作；

(2)制备所述助磨剂的方法，条件温和，仅需要物理搅拌即可，不需要升降温或加减压等条件；

(3)在对碳化硼进行精磨的过程中，所述助磨剂能够显著提高磨矿效率、降低能耗、缩短球磨时间，在相同条件下，精磨时间能够节省12％～20％；

(4)所述助磨剂在精磨碳化硼过程中能够有效提高料浆的流动性和分散性，提高料浆的固含量，使料浆固含量由50～55％提高到60～70％；

(5)所述助磨剂在精磨碳化硼过程中使料浆的流动性及分散性更好，从而避免碳化硼的过粉碎，提高精磨效率；

(6)所述助磨剂在精磨碳化硼过程中，能显著减少料浆中铁的含量，一方面减少碳化硼中杂质的含量，另一方面降低了除铁的难度，节省所用酸的量，从而降低了碳化硼的生产成本。

实施例

实施例1

将三异丙醇胺50kg、聚丙烯酰胺10kg、偏磷酸钙10kg、磷酸三丁酯5kg和水25kg混合搅拌，制得助磨剂。

将碳化硼原料(D50粒径为19.43μm)按料球水比＝1:2.5:0.5投入球磨机中，其中，料指碳化硼原料，球指球磨机中磨料球，水是启动球磨机时预加的水，在本实施例中，碳化硼原料100kg，磨料球250kg，水50kg，即，固含量为66.7％，目标球磨D50粒度为3.6μm。

对上述混合物球磨8小时后，添加上述步骤中制得的助磨剂，添加量为相对于碳化硼粉体重量的0.35％，即，350g。

在球磨过程中，由于产生的热量使水分大量蒸发，因此要适当补水保障球磨料浆固含量稳定于67％左右，继续球磨12小时后开始取样进行粒度检测，直至球磨粒度达到目标粒度的要求。

实施例2

将三异丙醇胺55kg、聚丙烯酰胺10kg、六偏磷酸钠12kg、二乙基乙醇8kg和水15kg混合搅拌，制得助磨剂。

将碳化硼原料(D50粒径为20.27μm)按料球水比＝1:2.8:0.6投入球磨机中，其中，料指碳化硼原料，球指球磨机中磨料球，水是启动球磨机时预加的水，在本实施例中，碳化硼原料100kg，磨料球280kg，水60kg，即，固含量为62.5％，目标球磨粒度D50为3.0μm。

对上述混合物球磨6小时后，添加上述步骤中制得的助磨剂，添加量为相对于碳化硼粉体重量的0.6％，即，600g。

在球磨过程中，由于产生的热量使水分大量蒸发，因此要适当补水保障球磨料浆固含量稳定于63％左右，继续球磨12小时后开始取样进行粒度检测，直到球磨粒度达到目标粒度的要求。

实施例3

将三乙醇胺55kg、丁二亚酰胺10kg、偏磷酸铝12kg、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚8kg和水15kg混合搅拌，制得助磨剂。

将碳化硼原料(D50粒径为20.27μm)和上述制得的助磨剂，按料、球、水和助磨剂的比＝1:2.8:0.6:0.6％投入球磨机中，其中，料指碳化硼原料，球指球磨机中磨料球，水是启动球磨机时预加的水，在本实施例中，碳化硼原料100kg，磨料球280kg，水60kg，助磨剂600g，即，固含量为62.5％，目标球磨粒度D50为3.0μm。

在球磨过程中，由于产生的热量使水分大量蒸发，因此要适当补水保障球磨料浆固含量稳定于63％左右，继续球磨12小时后开始取样进行粒度检测，直到球磨粒度达到目标粒度的要求。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1相似，区别仅在于，在球磨碳化硼时不加入助磨剂。

对比例2

本对比例与实施例2相似，区别仅在于，在球磨碳化硼时不加入助磨剂。

对比例3

本对比例所用方法与实施例3相似，区别在于，助磨剂的制备方法为：

将三乙醇胺55kg、丁二亚酰胺10kg、偏磷酸钙12kg和水15kg混合搅拌，制得助磨剂。

对比例4

本对比例所用方法与实施例1相似，区别在于，单纯使用三异丙醇胺作为助磨剂。

对比例5

本对比例所用方法与实施例2相似，区别在于，单纯使用聚丙烯酰胺作为助磨剂。

实验例

实验例1样品参数测定

将实施例1、实施例2、对比例1～5精磨后得到的碳化硼和实施例1所用原料碳化硼、实施例2所用原料碳化硼的参数进行测定，结果如下表1所示：

表1样品参数测定结果

由表1可知，同样球磨到目标粒度，添加助磨剂可明显缩减球磨所用时间进而减少外铁含量。

同时从表1中还可以看出，添加助磨剂后，小于1.5μm的颗粒(视为过粉碎)也明显减少，1.5μm～7μm(所需物料)之间的物料含量增多，具体为实施例1相对于对比例1，实施例2相对于对比例2，球磨时间分别缩短13.9％、14.3％，1.5μm～7μm含量分别提高了2.85％和6.3％。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种碳化硼精磨助磨剂，其特征在于，该助磨剂包括以下重量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述醇胺类物质为三取代醇胺。

3.根据权利要求2所述的助磨剂，其特征在于，所述醇胺类物质为三乙醇胺、三异丙醇胺、三正丁醇胺或三异丁醇胺。

4.根据权利要求1或2所述的助磨剂，其特征在于，所述酰胺类物质选自尿素、丁二亚酰胺或聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述无机盐选自磷酸盐、偏磷酸盐或偏硅酸盐。

6.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述消泡剂选自聚醚类物质、醇类物质、脂类物质中的一种或多种，其中，

所述聚醚类物质选自聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；

所述醇类物质选自二乙基乙醇、环乙醇或异辛醇；

所述脂类物质选自磷酸三丁酯或脂肪酸酯。

7.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，基于所助磨剂的总重量，包括以下重量百分比的组分：

8.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，基于所助磨剂的总重量，包括以下重量百分比的组分：

9.一种权利要求1所述碳化硼精磨助磨剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

(1)提供待精磨的碳化硼浆料，

(2)向所述待精磨的碳化硼浆料中添加所述助磨剂，其中，所述助磨剂的加入量基于待精磨的碳化硼的重量，助磨剂加入的量为0.1～3wt％，

任选在所述助磨剂的存在下对碳化硼浆料进行精磨。

10.根据权利要求9所述碳化硼精磨助磨剂的使用方法，其特征在于，所述助磨剂加入的量为0.2～2wt％。

11.根据权利要求10所述碳化硼精磨助磨剂的使用方法，其特征在于，所述助磨剂加入的量为0.3～1wt％。

12.根据权利要求9所述碳化硼精磨助磨剂的使用方法，其特征在于，所述待精磨的碳化硼料浆的固含量小于70％。