本文以国内中低品位铝土矿为研究对象,依据拜耳法氧化铝生产工艺技术要求,针对磨矿生产中存在能耗、钢耗较大的问题,设计一系列球磨实验,并对投加的助磨剂进行成本核算,旨在开发质优价廉的氧化铝用助磨剂。参考某大型拜耳法氧化铝企业工艺技术参数,以河南中低品位氧化铝矿为原料,设计系列磨矿实验,考察磨矿初始浓度、灰矿比、磨矿时间以及磨机转速对矿浆粒度分布的影响,优化球磨实验工艺参数为:磨矿初始浓度为60%、灰矿比为10%、磨矿时间为20 min、磨机转速为100 r/min。在此基础上,筛选出五种助磨剂AS、SDP、ST、纳米负离子粉(ANIP)以及烷基糖苷(APG),分别考察其及其复配制剂对磨矿矿浆粒度分布、表面张力、粘度和固液分离性能的影响,1 L球磨实验表明,由无机水溶助磨剂AS、SDP、ST复配而成的复合助磨剂ASS,在投加比为1%时对铝土矿的助磨效果最好,磨矿合格率比空白组提高了9.33%。同比放大的3 L球磨实验中,ASS和ANIP最佳投加比为1%时,磨矿合格率比空白组分别提高3.3%、3.56%;ASS水溶液经自制磁化装置处理60 min,磁化ASS溶液(MASS)磨矿合格率比空白组提高4.95%,矿浆固液分离性能明显改善。在磁化助磨实验基础上,3L球磨实验工艺参数不变,分别考察MASS、ANIP、APG及其复配助剂对铝土矿的助磨性能,结果表明:组成为MASS∶ANIP∶APG=5∶5∶1的磁化纳米复合助磨剂,在投加比为0.055%时,助磨性能最佳,矿浆合格率比空白组提高11.05%,矿浆表面张力和粘度均有显著地降低,分别降低了17.34%、81.34%,固液分离性能显著提高。采用X-衍射分析、热重分析、红外光谱及扫描电镜分析、扩展DLVO理论和沉降动力学等分析方法对助磨剂的助磨机理进行探讨。结果表明:复合助磨剂MASS/ANIP/APG与铝土矿表面有氢键和化学键的生成,二者通过化学吸附的方式相互作用;通过扩展DLVO理论分析可知矿浆表面张力的降低可以促进颗粒间的分散作用,阻碍颗粒团聚;通过矿浆流变特性和扫描电镜分析可知复合助磨剂使铝土矿形貌发生变化,摩擦阻力和矿浆粘度减小、流动性增大。由热重分析可知,复合助磨剂具有良好的热稳定性,在氧化铝磨矿系统中不会发生热分解,产生不凝气体而影响正常生产。综上,磁化纳米复合助磨剂MASS/ANIP/APG的加入能提高铝土矿的磨矿性能,改善矿浆的流动性和分散性,固液分离性能有显著地提高,按最佳投加比0.055%核算成本为2.2元/吨,满足企业对原料成本的要求。因此,磁化纳米复合助磨剂MASS/ANIP/APG可以作为中低品位铝土矿用优选助磨剂,为国内氧化铝工业生产中节能降耗提供有效途径。