摘要：为有效利用长江沿岸低品位石英砂来开发研制高性能的保温隔热砖，利用球磨法研究球磨时间对低品位石英砂粉体性能的影响。结果表明：随着球磨时间的延长，石英砂的平均粒径逐渐减小，粉体振实密度总趋势不断减小，但石英砂粉体形成的圆锥高度逐渐增加，即随着球磨时间的延长，石英砂粉体的流动性逐渐变差。综合整个工艺考虑，球磨时间定为60min较好。
在当今世界范围内，工业原料需求量大大增加，各种能够被利用的高品位天然或合成的矿物原料都被广泛利用于工业生产，高品位石英砂就是其中一种。随着科技的进步和高品位天然资源的逐渐匮乏，利用工业废料或低品位原料制备高性价比的产品是新兴产业。如果石英砂被用于房屋建筑的混合砂浆原料，使得石英砂的性价比值较低，几乎很难体现它的经济价值。
针对目前建筑材料原料逐渐枯竭、质量差和大力倡导节约黏土资源的现状，国家大力鼓励利用低品位甚至废料来开发新的建筑材料，以达到替代黏土建筑材料的目的。利用长江沿岸低品位石英砂开发研制新型保温隔热砖，需要控制其内部显微结构。本文中研究了球磨时间对低品位石英砂粉体特性的影响，为生产高性能的保温隔热砖奠定原料基础。
1、实验部分
将取自江西九江地区的长江沿岸低品位石英砂（河沙）自然晒干，石英砂呈黄色。石英砂原矿的化学组分分析见表1。首先对低品位石英砂原料进行粗选，然后用50目筛进行筛选，使河沙中颗粒尺寸较大的颗粒矿物去除，避免影响球磨。然后放入QM-BP型行星式球磨机球磨罐中，将转速设定为300r/min，装料量为200g，大、小介质球质量比为0.75。球磨不同时间后，取出石英砂粉体进行测试，用BT-9300H型粒度分析仪对球磨后的石英砂进行粒度分析；用捷克TESCAN VEGA Ⅱ型扫描电镜观察其形貌；用体积法测试粉体的振实密度；用锥高法测试粉体的流动性，粉体圆锥越高，反映粉体流动性越差。
表1石英砂的化学组分
| 组分 | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | K2O+Na2O等 | 烧失量 | 合计 |
| w/% | 84.21 | 6.69 | 1.47 | 1.01 | 2.04 | 2.77 | 98.19 |
2、结果与讨论
2.1、球磨时间对石英砂粉体粒度的影响
图1为球磨时间对石英砂粒径的影响。可以看出：随着球磨时间的延长，石英砂的平均粒径逐渐减小。球磨60min以前，球磨使得平均粒径减小幅度较大，而球磨时间超过60min后，石英砂平均粒径减小幅度较小时，基本趋于平缓趋势。因为石英砂颗粒在球磨初始粒径较大，在球磨机的作用下被冲击的概率较大而被粉碎。随着球磨时间延长，石英砂颗粒减小到一定程度，使得其在大、小球的间隙中不再受到冲击，而使粒径减小速度变缓。从图2中经不同球磨时间的石英砂粉体的扫描电镜图像也能看到相同的变化规律。
2.2、球磨时间对石英砂粉体流动性的影响
图3为球磨时间对石英砂流动性的影响曲线。从图中可以看到：随着球磨时间的延长，石英砂粉体形成的圆锥高度逐渐增加，也就是说随着球磨时间的延长，石英砂粉体的流动性逐渐减小。球磨60min以前，石英砂粉体圆锥高度增加幅度较大，即流动性减小的梯度较大。经球磨60min以后，石英砂粉体圆锥高度增加幅度较为平缓，即流动性减小的梯度较小。因为随着球磨时间延长，石英砂颗粒减小，其比表面积增加，粉体吸附周边的气体或水分的含量增加，从而颗粒之间的粘附作用增加，导致流动性减小。当石英砂颗粒减小到一定程度，其粒径减小速度变缓，颗粒之间的粘附作用增加速度也变缓，所以流动性减小速度变缓。
2.3、球磨时间对石英砂粉体振实密度的影响
图4为球磨时间对石英砂振实密度的影响曲线。可以看出：随着球磨时间的延长，粉体振实密度总趋势是不断减小的。其原因可能是随着球磨时间延长，石英砂颗粒粒径逐渐减小，粉体比表面积逐渐增加，相互粘附的趋势逐渐增加，从而使得粉体相互团聚。在团聚粉体之间形成许多孔隙，从而导致振实密度减小。所以，当其他参数不变的情况下，随着球磨时间的延长，石英砂粒径减小，流动性减小，振实密度减小。但是，球磨时间在60min前，粉体粒度、流动性、振实密度等特性变化较快，而超过60min后，粉体上述特性变化比较缓慢。增加球磨时间，其能耗也增加，但粉体特性优化不明显，综合整个工艺考虑，球磨时间定为60min较好。
3、结论
1)随着球磨时间的延长，石英砂的平均粒径逐渐减小。球磨60min以前，石英砂平均粒径减小幅度较大，而球磨时间超过60min后，石英砂平均粒径减小趋势平缓。
2)随着球磨时间的延长，石英砂粉体形成的圆锥高度逐渐增加，即随着球磨时间的延长，石英砂粉体的流动性逐渐变差。球磨60min以前，粉体流动性减小的梯度较大，球磨超过60min以后，粉体流动性减小梯度较小。
3)随着球磨时间的延长，粉体振实密度总趋势是不断减小的。球磨时间在60min前，粉体粒度、流动性、振实密度等特性变化较快，综合整个工艺考虑，球磨时间定为60min较好。
