水泥助磨剂（通用7篇）
水泥助磨剂 篇1
0 引言
我国水泥总产量已经突破13亿t,约占世界水泥总产量的50%,我国是一个潜在的最大的助磨剂应用市场。
国内研究及应用的水泥助磨剂,有液体助磨剂和固体助磨剂,其基本成分大都属于有机表面活性物质,主要为:胺类、醇类、醇胺类、木质素磺酸盐类、脂肪酸及其盐类、烷基磺酸盐类等。实际在水泥生产中选用的主要有两类形式:一是纯度较高的化工产品,二是化工厂等的废料。助磨剂产品的种类较多,除纯化合物产品外,国内还研究及开发了多种复合助磨剂。国外粉碎作业使用助磨剂已有70多年的历史,我国对助磨剂的研究和应用起步较晚,20世纪50年代后期,一些水泥厂曾利用煤、纸浆废液、肥皂废液等作为水泥助磨剂,效果不甚明显。近年来,助磨剂的研究取得多项成果并成功地推向了市场,随着市场对水泥助磨剂的认识不断深入,水泥原燃料价格的不断攀升,水泥企业应用助磨剂的积极性也越来越高。
1 原理
助磨剂通过物理或化学吸附作用作用于粉磨物料颗粒表面,减少了颗粒间的摩擦阻力和黏附力,使颗粒的滑动变得容易,增加了物料的流动性,从而改善磨内的粉末环境,最终改善粉磨效果;同时,还有效地防止或减少了附聚现象,中和了会导致微裂纹再愈合和细颗粒聚集作用的各种作用力,使裂纹趋向扩展,防止细颗粒团聚,特别是在细磨阶段,起到了良好的分散解聚作用,从而延长粉磨极限。
助磨剂助磨效果取决于它本身的化学性质、组成基因类型和分子量。筛余、比表面积值、颗粒级配、磨内物料流动状态、磨内包球情况、节电率、闭路磨的循环负荷是评价助磨剂助磨效果的主要依据。助磨剂的作用主要有:
(1)塑性变形。被粉碎物料颗粒吸附一层单分子膜的助磨剂后,吸附分子与矿物颗粒表面缺陷组织之间的电子转移,使有些离子晶型的物料的显微硬度降低,加快塑性变形,促进粉碎过程。
(2)降低物料的强度。当矿物颗粒表面吸附了助磨剂分子后,表面能大大下降,相应的物料抗张强度也降低。
(3)防止凝聚和黏壁物料的新生表面。由于受范德华力和静电力的作用,很容易凝聚和包球,但是新生表面一旦吸附助磨剂,其活性顿时下降,从而减小凝聚性、黏壁性,提高了流动性,有利于粉碎,更有利于分级,这种有效的分散、解聚作用是助磨剂重要的功能。
(4)改善产品应用性能,防止和杜绝堵料、糊磨、水泥库内结块等工艺问题。改善物料流动性,使水泥易于输送,降低输送设备电耗、磨损和维修。
2 研究方向
首先,水泥助磨剂应该有良好的助磨作用,由于主要原材料三乙醇胺的价格不断攀升,采用高分子合成路线研究新型的水泥助磨剂来逐步取代或者部分取代三乙醇胺是一个重要发展方向。南京工业大学材料学院在这一领域一直走在全国的前列。同时考虑它对混凝土的施工性能和耐久性能及对使用环境的影响,因此无毒、无害而价格低廉的助磨剂是今后发展的一个方向。
其次,由于各生产厂家原料物质的表面性质存在差异,助磨剂在待磨颗粒表面上吸附的速度也会不同,利用这种差异可以改变组成矿物各自的表面性质、连接面性质及矿浆的性质来实现磨矿的选择性。因此根据不同物料的表面性质,研究选择性能好的助磨剂也是其发展的主要方向。
再次,助磨剂研究的另一个方向就是多种助磨组分进行复配。单一组分的助磨剂大多存在一些局限性,多种助磨组分进行复配后使用则可以克服上述局限性。助磨剂产品在中国水泥行业的应用,大多数人关注的是水泥助磨剂在保证相同的水泥强度等级条件下降低多少熟料、增添多少混合材、提高多少经济效益。
3 助磨剂发挥的节能减排作用
水泥企业除了要引进新工艺新装备外,还要努力适当降低熟料用量增加混合材用量、提高磨机台时产量等,这是节能减排降耗的重要途径之一,而这正是助磨剂企业为水泥生产企业节能减排降耗做出的巨大贡献。现以南京永能建材公司生产的天恒牌水泥助磨剂为例,介绍其在水泥生产中发挥的节能减排作用。
3.1 提高水泥磨机台时产量。
华南海螺集团某厂在同一台磨机上进行了节电对比试验。在生产同一品种水泥的情况下,未使用水泥助磨剂的电耗是37.3 kWh/t,使用水泥助磨剂的电耗是35.11 kWh/t。每年节电达657万kWh/t((37.3-35.1)×300=657万kWh/t)。可节约电耗657×0.5=328.5万元。可节约标准煤约80万t,使电厂少排放190.4万t CO2,少排放数量可观的SO2和NOx。
3.2 提高水泥质量。
使用水泥助磨剂可不同程度地提高水泥的实物质量,尤其是增强型水泥助磨剂。例如:使用TH-3型水泥助磨剂,水泥3 d抗压强度可以提高2～3 MPa,28 d抗压强度可以提高4～6 MPa。
3.3 节约水泥熟料,在不影响水泥质量的前提下保持强度足够富余。
华东海螺集团某厂使用水泥助磨剂,在降低6%的熟料、增加6%的炉渣和粉煤灰后,其3 d强度增加了1.6 MPa,28 d强度增加了1.1 MPa。该厂生产水泥300万t/a,由于使用了水泥助磨剂,每年节约用熟料约10万t,利用工业废渣混合材10万t。单此一项每年给该厂带来的经济效益达1 700万元((220-50)×10=1700万元)。按吨熟料煤耗130 kg计算,则每年减少用煤约2.34万t,少排粉尘2 000 t,少排CO210万t,少排SO224 t,少排NOx15 t。
3.4 提高工业废渣利用量。
目前,全国工业废渣固体废物产量约16亿t,其利用量不到60%。而使用助磨剂后,可使一部分炉渣、石灰石、煤矸石等变废为宝。
4 结语
随着水泥企业对助磨剂产品认识的不断加深,水泥企业使用助磨剂的积极性也越来越高,水泥助磨剂的市场应用前景乐观。当前,水泥助磨剂正向复合化多功能化方向发展,高分子直接合成的助磨剂产品研究方兴未艾,水泥助磨剂理应能为水泥工业的节能减排做出应有的贡献。如果有50%的水泥企业使用助磨剂,可创造28亿元的效益,在节能减排方面,可以实现年节电28亿度,年减排CO24 200万t。
摘要：论述了水泥助磨剂的国内外发展现状及其作用原理。具体论述了使用水泥助磨剂后,水泥企业可以获得更好的水泥质量;通过节能减排,水泥企业可以获得更好的经济效益。
关键词：水泥助磨剂,作用机理,节能减排
参考文献
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[2]朱喜仲,张伟.水泥企业要正确认识和使用水泥助磨剂[N].中国建材报,2008.8.27(2)
水泥助磨剂 篇2
在水泥的粉磨生产中加入适量助磨剂, 通过助磨剂的表面活性及电荷分散作用达到对颗粒表面的物理化学改性, 发挥界面效应, 可在水泥细度和磨机功率消耗都相同的条件下增加产量;或在水泥产量和磨机功率消耗相同的情况下增加水泥的比表面积, 优化水泥颗粒级配, 进而提高水泥的强度和质量[1,2]。传统的以三乙醇胺为主的复配型助磨剂在使用过程中存在一些缺陷, 如:无法突破助磨能力上限, 一般只能提高磨机台时产量10%~20%左右;与混凝土外加剂相容性不好;复配助磨剂主要成分以化工原料 (三乙醇胺等) 为主, 成本高;助磨性能不稳定, 用量敏感, 掺量的细小波动会带来质量的重大波动;大部分助磨剂含盐量大, 对生产优质耐久性水泥有害;功能单一, 提高磨机台时产量不能同时改善水泥的其他性能, 如强度、流动度等;部分液体助磨剂中含有尿素、氨水等有害易挥发性物质, 对人体有害。
在这种背景下, 新型高效的水泥助磨剂的研发得到重视, 与传统复配型水泥助磨剂相比, 新型高效水泥助磨剂主要指:合成型水泥助磨剂和高分子水泥助磨剂等。本文介绍不同类型助磨剂的特性, 并对几种助磨剂进行了试验室小磨试验和工业化大磨试验, 期望对水泥厂的选用有所帮助和指导。
1 水泥助磨剂的特性及应用情况
1.1 复配型水泥助磨剂
复配型水泥助磨剂具有较多的功能基团, 是一些助磨单体的有效组合, 其组分大体分为有机成分和无机成分。属于有机成分的主要有醇胺类化合物、多元醇、聚羧酸盐和木质素磺酸盐等, 这些有机单体多为表面活性物质, 其组成基团的类型、分布和分子量对其吸附分散性能的影响非常显著, 从而影响助磨剂的性能。属于无机成分的主要有硬脂酸盐、氯盐、硫酸盐和硅酸盐等, 这些盐类大多是一些早强剂, 能显著提高水泥的早期强度, 但这些无机盐类对混凝土的耐久性等指标有不利影响。复配型水泥助磨剂不是助磨单体的简单混合, 而是这些助磨单体的相互协同作用, 实践也证明, 各种基团的协同作用效果远大于单一功能基团的助磨作用。因此, 复配助磨剂的功能较成分单一助磨剂性能效果有较大的提升, 被广泛应用于水泥粉磨工业中。国内应用较多的复配型助磨剂掺量多为0.1%和0.03%等。
由于复配型水泥助磨剂在使用时要根据不同的情况调整配方, 以及受原材料价格持续走高的影响, 复配型水泥助磨剂的优势逐渐下滑, 但其目前还是占据主导地位。
1.2 合成型水泥助磨剂
合成型水泥助磨剂以有机物为主, 用于合成的化合物主要是一些含有羟基的有机化合物, 这些化合物的价格较便宜, 在很大程度上降低了水泥助磨剂的成本;助磨剂生产时采用一定的合成工艺, 如加热、加入催化剂等, 按照一定的配比进行醚化、酯化以及一些更为复杂的反应。小磨试验及大磨应用证明:合成型助磨剂效果稳定, 对掺量的变动不敏感, 能够保证水泥生产的顺利进行[3,4]。在助磨剂复配中, 可以部分替代三乙醇胺等物质, 在部分配方中甚至已经全部取代, 取得较好的效果。例如, ZK-RJD合成型水泥助磨剂, 已经顺利应用于工业生产, 取得较好的效果, 该产品成本较市场助磨剂成本有大幅下降。合成型水泥助磨剂将是以后水泥助磨剂发展的一个方向。
1.3 高分子水泥助磨剂
高分子助磨剂依靠其表面活性分散性能和功能基团的作用达到对水泥颗粒的粉磨分散及水化诱导作用, 其应用性能稳定, 是现代水泥助磨剂发展的主流方向[5]。前文提到各种功能基团的协同作用, 其效果要远大于单一功能基团的助磨作用, 此结论同样适合于高分子合成助磨剂。合成型高分子助磨剂将各功能基团组合到高分子的分子链结构中, 其助磨效果较复配的助磨剂又有跨越式的提升[6]。合成的高分子助磨剂一般有效掺量低, 助磨增强作用明显, 有一个合适的掺量范围, 其掺量波动对水泥性能影响不大, 可以更好保证生产的安全进行, 而且高分子助磨剂成本低、性能好、综合效益高, 具有广阔的应用前景。例如以马来酸酐、马来酸酰胺和烯丙基醚等为原料合成的一种高分散、高早强活化作用的高分子助磨剂, 已经成功应用, 具有较好的效果。
高分子助磨剂在国外有些已经取得较好的效果, 国内学者普遍也认为助磨剂要是想突破现在的界限, 高分子合成应该是一个比较好的方针路线, 但是基于国内技术的不成熟, 有些已经研发的高分子助磨剂很难适合现在的市场。虽然高分子助磨剂具有诸多较优良的性能, 但由于其生产工艺较复杂, 还无法完全取代复配型助磨剂。但是随着助磨剂原材料等的价格上涨, 以及水泥行业对助磨剂的要求也越来越高, 复配助磨剂和合成型助磨剂也许会逐渐失去优势, 所以高分子助磨剂是一个很好的方向。在现在的助磨剂市场内, 合成型的助磨剂占有很大的优势, 不论是价格还是性能上现在更适应行业的发展, 所以现在更具有更大的优势, 随着技术的进步, 将会被高分子助磨剂逐步取代。本文的试验研究也说明了这一问题。
2 不同水泥助磨剂的小磨试验
2.1 试验材料和配比
三乙醇胺 (TEA) 、甘油、ZK-RJD-Ⅰ型合成型助磨剂 (助-A) 、ZK-RJD-Ⅱ型合成型助磨剂 (助-B) 和ZK-RJD高分子水泥助磨剂 (助-C) 。
水泥配比:熟料 (北京新北水水泥有限公司) 80%+粉煤灰10%+矿渣5%+石膏5%。熟料、粉煤灰和矿渣的化学成分和矿物组成见表1。石膏为天然二水石膏 (Ca SO4·2H2O) 。
2.2 试验方法
水泥粉磨采用标准Φ500mm×500mm的小磨, 粉磨物料质量3kg, 粉磨时间为25min, 出磨时间为5min, 助磨剂掺量根据以前的试验研究定为0.03%[7]。
根据GB/T1345—2005《水泥细度的检验方法筛析法》测试细度;根据GB/T8074—2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》测试比表面积;根据GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》测定强度。按照JC/T721—2006《水泥颗粒级配测定方法激光法》测定颗粒级配;根据GB/T1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试标准稠度用水量、凝结时间和安定性。
采用测试水泥试样的颗粒分布和胶砂强度等方法来研究各种助磨剂对水泥助磨效果和水泥水化的影响。
2.3 试验结果及讨论
2.3.1 对水泥筛余及比表面积的影响
采用不同助磨剂时, 出磨水泥的筛余和比表面积测试结果见表2。在表2中, 相对于空白水泥, 各助磨剂都表现出一定的助磨性能, 但各种助磨剂的助磨作用又有较大差别。在降低筛余方面的作用大小为:甘油>助-A>TEA>助-C>助-B>空白, 在增加比表面积方面的作用大小是:甘油>助-C>助-B>助-A>空白>TEA。从助磨剂分子结构上分析认为, 甘油之所以较其他化合物有较好的助磨性, 是因为甘油的端基是脂肪羟基, 具有较好的分散作用, 有利于水泥的流动。高分子助磨剂C和合成型助磨剂B在比表面积增加方面表现出良好的助磨性, 其性能明显优于TEA和空白水泥。
2.3.2 对水泥物理性能的影响
不同助磨剂对水泥胶砂强度、标准稠度用水量、凝结时间和安定性的影响测定结果见表3。
从表3可以看出:
1) 与空白水泥相比, 掺加水泥助磨剂后, 水泥的初凝时间基本无变化, 终凝时间稍有缩短, 但在正常范围内。众所周知, 水泥浆体的凝结是水化产物形成连续的空间网络结构并不断强化这种结构的结果。在一定水灰比条件下, 微细颗粒含量越多, 则相同时间内的水化产物越多, 空间网络结构的形成也就越快。从后面激光粒度分析结果来看, 掺加助磨剂使水泥颗粒中的微细颗粒含量提高, 按这个道理, 掺加助磨剂的水泥产品的凝结时间应该缩短, 与试验结果刚好相符。
2) 掺加助磨剂的水泥标准稠度用水量与空白水泥相比基本无变化。这说明, 水泥助磨剂对水泥标准稠度用水量的影响不大。
3) 与空白水泥相比, 掺加不同助磨剂时, 水泥砂浆的早期和后期抗压强度发展都有明显的优势。其中, 掺加合成型助磨剂助-A效果最好, 相对于空白水泥, 3d和28d抗压强度分别提高5.84MPa和8.22MPa, 明显优于掺加TEA的水泥。高分子助磨剂助-C和甘油虽然在助磨方面表现出优异的性能, 但对水泥强度的贡献不是很明显, 不过也优于空白水泥。
2.3.3 粒度分布分析
出磨水泥粒度分析结果见表4。
从表4可知, 与空白水泥相比, 加入助磨剂后, 水泥的粒度分布有显著的改善, 尤其是甘油、助-A、助-C发挥出卓越的助磨功效, 使粉磨粒径大大细化, 表现出优异的效果。因此, 可以认为合成型助磨剂及高分子助磨剂具有较好的助磨效果, 对水泥熟料粉磨的改善方面是非常优异的, 尤其是合成型助磨剂。
2.4 小结
1) 合成型水泥助磨剂和高分子水泥助磨剂的助磨效果要明显优于TEA, 会给水泥粉体带来优异的流动性, 显著优化颗粒级配, 从而提高粉磨效率。其中, 助-A明显提高3~32μm含量, 达63.38%, 比空白水泥增加5.7%, 比TEA增加3.64%。
2) 力学性能的试验研究表明, 合成型助磨剂和TEA能很好的诱导水泥的水化反应, 从而提高水泥的胶砂强度。掺加助-A的水泥比空白水泥3d和28d抗压强度分别提高5.84MPa和8.22MPa, 其强度发展也明显优于TEA, 可以作为TEA的替代产品使用。掺助-C的水泥在强度发展方面要稍逊一些, 但也优于空白水泥, 需要进一步改进。
3) 合成型助磨剂在助磨和增强方面都取得明显效果, 且价格明显低于TEA等醇胺类物质。
3 合成型和复配型水泥助磨剂的大磨对比试验
3.1 试验内容和方法
工业试验在内蒙古自治区某水泥粉磨站Φ3.8m×13m闭路水泥磨上进行。生产P·O42.5水泥, 台时产量55~60t/h, 80μm筛余≤2.0%, 出磨水泥温度90℃左右, 3d抗压强度24MPa左右, 助磨剂加料位置在送料皮带上, 水泥生产配比:熟料85%+炉渣4%+石灰石3.5%+脱硫石膏7.5%。
本次大磨试验是将ZK-RJD型高效合成型水泥助磨剂和粉磨站原来应用的复配助磨剂作对比, 综合考察合成型水泥助磨剂对出磨水泥的筛余和比表面积以及强度等指标的影响, 重在考察合成型助磨剂的大磨应用效果。
复配助磨剂和合成型助磨剂的掺量均为0.1%, 确定助磨剂滴加速度 (水泥台时产量的0.1%) 后, 开始大磨试验。待水泥生产稳定后开始取样, 每1h测水泥筛余, 每2h测水泥比表面积。待水泥细度持续保持稳定4h以上, 即结束本次大磨试验。
3.2 对水泥细度的影响
试验从2010年5月25日8:00开始, 17:00结束, 8:00~11:00使用市售复配助磨剂;11:00~17:00使用的助磨剂为ZK-RJD合成型助磨剂。台时产量恒定为64t/h, 与对比样本保持一致。加入ZK-RJD合成型助磨剂2h后, 筛余趋于稳定, 表现出良好的大磨适应性。检测结果见图1。
从图1可以看出, 掺加ZK-RJD合成型水泥助磨剂后, 出磨水泥筛余有所降低, 比表面积有所提高, 而且稳定性很好, 因此6h后便停止了此次试验。
3.3 对水泥性能的影响
3.3.1 强度检测
水泥1d、3d和28d胶砂强度检测结果见表5。
MPa
由表5可以看出, ZK-RJD合成型助磨剂较对比样1d抗折强度低0.2MPa、抗压强度低0.2MPa, 但是3d抗折、抗压强度分别高出0.1MPa、0.8MPa;28d抗折、抗压强度分别高出0.2MPa、2.9MPa。ZK-RJD合成型助磨剂表现出良好的强度增长趋势, 分析原因是该助磨剂本身不含早强剂成分, 水泥强度增高是水泥颗粒级配优化的结果。
3.3.2 净浆流动度检测
分别采用FDN高效萘系减水剂和聚羧酸高性能减水剂, 检验出磨水泥的净浆流动度, 考察两种助磨剂与减水剂的相容性, 检测结果见表6。
由表6可以看出, 使用ZK-RJD合成型助磨剂磨出的水泥, 较对比样对减水剂表现出更好的相容性, 净浆流动度分别较对比样高出10mm、20mm, 主要因为ZK-RJD助磨剂核心组分是合成有机物, 其与混凝土减水剂有较好的相容性。
3.4 对水泥粒度分布的影响
使用激光粒度仪检测的水泥样品粒度分布结果见表7。
由表7可以看出, ZK-RJD合成型水泥助磨剂明显改善了水泥的粒度分布, 使对水泥水化贡献最大的3~32μm颗粒增大了10.1%, 对水泥水化几乎没有贡献的>65μm区间减小了14.23%, 依靠对水泥粒度分布的改善提高水泥的胶砂强度。
3.5 小结
1) 在降低筛余、提高比表面积方面, ZK-RJD合成型水泥助磨剂都较对比样有所提高, 尤其是水泥的粒度分布明显合理, 突出表现在增加3~32μm区间的分布率达10.1%, 减少了>65μm区间分布率达14.23%。
2) ZK-RJD合成型助磨剂在没有添加早强成分的情况下, 使水泥各龄期强度有较好的发展。同时, 依靠分子合成技术, 从根源上挖掘了水泥强度发展的潜力。
3) ZK-RJD合成型助磨剂使出磨水泥与混凝土外加剂之间表现出良好的相容性。
4) 从价格方面来看, 合成助磨剂比复配助磨剂每吨低300元左右。
4 结论
三乙醇胺、甘油、合成型水泥助磨剂以及高分子水泥助磨剂对同种水泥小磨试验结果表明, 合成型水泥助磨剂在降低筛余方面比三乙醇胺效果显著, 合成型和高分子水泥助磨剂在增加比表面积方面比三乙醇胺效果显著, 提升强度的幅度较三乙醇胺、甘油更大。大磨试验结果表明, 合成型助磨剂比复配助磨剂表现出更好的效果。
参考文献
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水泥助磨剂的试验研究 篇3
1 试验原材料与方法
1.1 试验原材料
⑴熟料和矿渣:熟料来自本厂, 矿渣来自韶关钢铁厂;
⑵二水石膏 (S03为36.7%) ;
⑶助磨剂:在参阅各类研究资料的基础上, 本研究采用3种助磨剂进行试验。所选助磨剂有2种为自行配制, 另一种为市售产品。下表就是本试验所使用的助磨剂种类及其代号。
1.2 试验方法
1.2.1 配料与粉磨
水泥配方:熟料66%, 矿渣30%, 石膏4%。将熟料经颚式破碎机破碎, 在100℃下烘干后配料。每次配料5kg, 分别加入不同助磨剂, 置入φ500×500mm试验球磨机内粉磨20min, 粉磨后进行有关分析和测定。
1.2.2 性能测试
比表面积测定按GB8074—91进行;水泥粒度分布用Malvern Instruments公司的Mastersizer激光粒度测试仪测定;水泥强度、标准稠度需水量和凝结时间分别按GB177—92, GB1346—77和GB1346—89进行。
2 结果分析与讨论
2.1 助磨剂对水泥性能的影响
对粉磨好的水泥试样进行水泥浆体性能的测试。主要有比表面积、水泥标准稠度用水量、凝结时间和强度测试, 其试验结果如表2。
由表2数据可以看出, 掺加3种助磨剂后, 水泥的细度都有不同程度的提高, 掺2#助磨剂的样品提高幅度最大, 比表面积达到369m2/kg, 增大了22%。就助磨效果而言, 3种助磨剂的作用效果差别也较明显。在3种助磨剂中, 自行配制的2#助磨剂最佳, 其次是自行配制的1#助磨剂, 市售产品3#助磨剂的助磨效果最差, 与1#助磨剂接近。
由表2还可以看出, 几种水泥标准稠度需水量的变化不大, 相对于不加助磨剂的空白试样, 掺加3种助磨剂的水泥的需水量均略为增大。这可能是因为掺加助磨剂后, 水泥的比表面积明显增大的缘故。比较几种水泥凝结时间的变化可以看出, 掺加助磨剂对水泥的初凝时间影响较大, 3种助磨剂相比较, 只有掺加1#助磨剂的试样初凝时间有所缩短, 其余2种助磨剂试样的初凝时间较不加助磨剂的空白试样均表现为增大。而加助磨剂对水泥终凝时间的影响不明显。众所周知, 水泥浆体的凝结是水化产物形成连续的空间网络结构并不断强化这种结构的结果。在一定水灰比条件下, 细度越大, 则相同时间内的水化产物越多, 空间网络结构的形成也就越快。本试验所采用的1#助磨剂本来含有促凝成分, 而且与空白试样相比, 细度增大22%左右, 这就造成了掺加1#助磨剂的试样初凝时间有所缩短。2#助磨剂因为含有缓凝成分, 虽然细度增大也会加速凝结, 但2#助磨剂的缓凝作用抵消了它的加速凝结作用, 最终导致初凝时间的延长。
由表2还可以看出, 掺加助磨剂后3种水泥的3d强度均有大幅度的提高, 掺1#助磨剂时, 3d抗折和抗压强度分别提高15%和22%;掺2#助磨剂时分别提高18%和28%;掺加3#助磨剂各试样的强度增大值分别为8%和15%。而掺加助磨剂后水泥的28d强度也有不同程度的提高, 掺2#助磨剂和3#助磨剂的试样提高更为明显, 掺2#助磨剂的水泥28d抗折和抗压强度分别提高11%和12%;掺3#助磨剂分别提高9%和11%。掺加1#助磨剂的试样28d强度增大很小, 抗折和抗压强度只分别提高3%和2%。
另外还可以看到, 本试验自行配制的2#助磨剂无论是助磨效果还是强度性能方面, 都已经高于市售产品助磨剂---3#助磨剂。
2.2 助磨剂对水泥颗粒分布的影响
细度是表征水泥性能的一个重要指标。细度通常用筛余量、比表面积、颗粒平均直径和颗粒分布等表示。用筛余法只能反映粗颗粒 (如大于80μm) 的含量, 不能测出对强度起决定性作用的0～32μm范围颗粒的量, 亦不能测出通过筛孔的大小不同颗粒的比例。因此用筛余量表示细度并不十分确切, 且筛余量与水泥强度等性能间的相关性亦较差。比表面积是指单位重量物料所具有的相对表面积。由于表面积具有能量的意义 (表面能) , 用其作为细度指标, 既能反映粉磨能量输入的多少, 又能反映水泥水化能力的高低。但其值的高低是0～3μm颗粒起决定性作用, 而对于水泥强度最大的中间颗粒往往无法权衡, 且不同的方法测得的比表面积不同, 很难测得具有现实意义的真实表面积[2]。实际情况是, 相同的比表面积可能具有大的平均粒径和宽的粒度分布, 也可能具有小的平均粒径和窄的粒度分布, 而粒度分布不同对水泥质量有明显的影响。因此研究助磨剂对水泥颗粒分布的影响对于揭示助磨剂对水泥性能的影响有很重要的作用。图1～图4为Mastersizer激光粒度分析仪测定的掺加不同助磨剂后的水泥颗粒组成结果。
从上述激光粒度分布图很难直观地看出各助磨剂对水泥颗粒粒度分布的影响。因此本文采用RRB分布定律研究了不同助磨剂磨制的水泥的颗粒分布规律。大量研究结果表明:水泥的粒度分布遵循RRB分布定律, 或简称RRB表达式, 该表达式为[3]:
式中:
R———粉磨产品中某一粒径x (mm) 的筛余, %;
e———自然对数的底, e=2.718;
x′———特征粒径 (mm) , 对于一种粉磨产品x′为常数;
n———均匀性系数, 对一种粉磨产品n为常数。
对RRB方程取二次对数可得:
该方程在lglg (100/R) —lgx的座标系中是一条直线, 直线的斜率为n, 直线与R=36.8%交点处的粒径为特征粒径x′。这种图称为RRB图。n值愈大, 直线愈陡, 颗粒分布范围愈窄, 颗粒愈均匀;反之, n值愈小, 颗粒愈不均匀。x值愈大, 粉磨产品愈粗;反之, 愈细。表3为采用RRB分布定律分析后的结果。
表3所指的“体积比表面积”是指激光粒度分析仪所测定的体积比表面积, 它不同于勃氏比表面积, 也不能简单的通过除以密度换算成勃氏质量比表面积。但它也能表征水泥的细度, 体现各水泥之间比表面积的变化规律。从激光粒度分析仪测定的体积比表面积来看, 1#、2#、3#试样相对空白试样的体积比表面积均有较大幅度的提高, 分别提高为25%、37%、6%, 增加幅度顺序为2#>1#>3#。由表2可知, 1#、2#、3#试样和空白试样实测的勃氏比表面积分别为346m2/kg、369m2/kg、333m2/kg和302m2/kg, 由大到小的顺序为2#>1#>3#>空白样, 其变化趋势与体积比表面积相似。
从表3还可以看出, 使用助磨剂后, 水泥的颗粒组成及粒度分布发生了变化, 变化的程度依助磨剂本身的性质不同而有所不同。掺有1#助磨剂的试样与没掺助磨剂的空白试样相比, 比表面积由302m2/kg增大到346m2/kg, 而水泥28天强度却没有多大提高。这主要是因为掺入1#助磨剂使得试样的n值由0.85减小为0.82, 水泥颗粒分布范围变宽, 0～3mm的微细颗粒及大于65mm粗颗粒的百分含量均有所提高了, 而对强度起决定作用的3～30mm级的颗粒却没有明显的增加, 仅由19%提高到23%, 因此水泥28天强度增长不大。与掺入1#助磨剂的试样相比, 3#助磨剂试样的比表面积 (333m2/kg) 要小于1#助磨剂试样的 (346m2/kg) , 而水泥28天强度3#助磨剂试样却大于1#助磨剂试样。这是因为3#助磨剂试样的n值 (0.97) 远大于1#助磨剂试样的n值 (0.82) , 水泥颗粒分布范围变窄了, 颗粒粒径更加均匀, 对强度起决定作用的3～30mm颗粒占有也有了较大幅度的增长, 由23%提高到46%, 因此水泥28天强度增长明显。
由此可见, 加入助磨剂之所以能明显提高水泥强度, 在很大程度上是通过改变粒度分布来达到的, 而不是通过提高粉磨细度来实现的。
3 结论
⑴3种助磨剂对水泥均具有良好的助磨效果, 2#助磨剂的助磨效果最佳, 1#、3#助磨效果次之。
⑵3种助磨剂均能一定程度地提高水泥强度, 其中2#、3#的提高幅度较大, 1#助磨剂对水泥强度的提高不明显。
⑶水泥颗粒分布研究表明, 加入助磨剂之所以能明显提高水泥强度, 在很大程度上是因为改善了水泥的粒度分布, 使得n变大, 分布范围变窄, 颗粒粒径更加均匀, 对强度起决定作用的3～32mm颗粒有了大幅度的增长, 而不是通过提高粉磨细度来实现的。
参考文献
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[2]朱祖培.关于水泥的细度[J].水泥技术, 1993 (5) :3-9
水泥助磨剂 篇4
水泥粉磨是水泥生产过程中耗电量最大的工艺环节, 掺加适当的助磨剂可以增大水泥比表面积, 提高磨机产量, 降低电耗, 提高粉磨效率。但不同类型的水泥助磨剂会对水泥的性能产生不同的影响, 有的助磨剂可以显著提高水泥的粉磨效率, 但有的可能给水泥的某些性能带来不利影响, 因而影响水泥的质量。因此, 对不同种类水泥助磨剂的深入研究和应用工作势在必行, 本文选用目前市场比较典型的几种助磨剂作为研究对象, 对其粉磨效率及其峨嵋水泥熟料性能进行评价, 并结合实验室的研究, 对最佳助磨剂在闭路水泥磨进行工业性探索。
1试验
1.1 试验原料
熟料:峨嵋水泥出窑熟料 (SiO221.4%, Fe2O3 3.5%, Al2O3 5.53%, CaO 66.22%, KH 0.933%, f-CaO 1.78%) ;粒化高炉矿渣;天然石膏 (SO3含量为40.5%) ;外加剂:湖北襄樊统领水泥制品有限公司建材研究院生产的XTG系列高效水泥混合材激发剂;助磨剂:统领、巩固、众森、东阿及希普共5个厂家5个类型的助磨剂。
1.2 试验设备和仪器
ϕ500×500 mm试验小磨, ϕ3.8×13 m闭路磨, DBT-127型勃式透气比表面积仪;FSY-150型水泥细度负压筛析仪;其它按国家标准要求水泥物理性能检验的相关设备和仪器。
1.3 试验方法
称取不同配合料, 相同粉磨条件, 加入原使用助磨剂 (浓度为30%, 掺入量为1.0%) 置入ϕ500×500 mm试验磨机内粉磨18 h, 粉磨后对水泥的比表面积、细度、标准稠度用水量、凝结时间以及强度性能测试, 确定最佳配料。各项性能测试按国家标准要求执行。
改变助磨剂种类 (浓度为30%, 掺入量为1.0%) , 固定其它配合物料配合比, 相同粉磨条件下, 测试对水泥的比表面积、细度、标准稠度用水量、凝结时间以及强度性能影响, 筛选最佳助磨剂种类。各项性能测试按国家标准要求执行。
选用最佳的助磨剂及配合物料配合比, 以及XTG系列高效水泥混合材激发剂再在水泥生产线的闭路水泥粉磨系统进行工业性试验, 并按国家标准测试各项相关性能。
2结果分析及讨论
2.1 最佳配合比实验研究
固定助磨剂, 改变配料比, 测试水泥的比表面积、细度、标准稠度用水量、凝结时间以及强度结果见表1。
从表1可以看出:在石膏、矿渣和外加剂掺量一定的情况下, 随着熟料含量的增加, 比表面积有一定程度的提高, 而细度和用水量基本没有变化, 凝结时间总体呈现缩短趋势, 并且强度均随着熟料量的增加而增加。在石膏、矿渣和熟料掺量一定的情况下, 随外加剂量增加而细度减小, 比表面积没有变化, 说明外加剂掺入量的增加改善了物料的易磨性, 使得物料粉磨后细度变细, 但强度却基本上没有变化, 但相对于未加外加剂时, 细度减小, 比表面积增加, 凝结时间有一定程度缩短, 而且强度有所增加。这是由于加入助磨剂之后, 对于物料的易磨性有一定的改观, 使得物料经粉磨后的颗粒级配更加合理和均衡。同时从表看出, 同样粉磨条件下, 从粉磨效果及水泥性能最佳的配比为:熟料85%;矿渣10%;石膏4%;助磨剂1%。
2.2 助磨剂筛选研究
固定配料比, 对统领、巩固、众森、东阿及希普5个品牌助磨剂进行粉磨实验, 实验结果如表2所示。
在相同粉磨条件下, 加入助磨剂后, 对水泥产品的细度和比面积产生不同的影响, 统领与众森的加入粉磨效果较差, 表明这两种助磨剂如本厂物料适应性较差。巩固和东阿品牌的助磨剂效果明显。但巩固和东阿品牌标准稠度用水量较希普与众森的用水量多, 表明助磨效果好的助磨剂其需水量并不是最小;从初凝及终凝时间来看:巩固品牌的助磨剂凝结时间较短;但从强度来考虑:东阿品牌的助磨剂强度较好, 综合粉磨效果及水泥各项性能选用东阿品牌的助磨剂效果较好。
2.3 助磨剂在闭路水泥磨中应用效果
将筛选的助磨剂用于闭路水泥磨, 对不掺助磨剂及掺助磨剂1%的时不同的矿渣掺量下水泥试验结果见表3。
加入筛选的助磨剂后, 水泥磨粗粉回粉量都较为明显的下降, 磨内物料流速加快, 出磨混合粉细度变细, 水泥磨循环负荷率下降, 选粉效率提高, 使磨尾压力由-1.01 kPa降至-0.99 kPa, 出磨提升机电流由162A降至140A, 主电动机电流升高。另外, 由于加入助磨剂后有效地消除了静电吸附作用, 使钢球与钢球、钢球与衬板之间碰撞摩擦机会增大, 所以出磨水泥温度升高, 出磨水泥温度由82℃上升至83℃, 产量由65 t/h提高到70 t/h。助磨剂在闭路水泥磨中运行结果见表3。
在此助磨剂固定的情况下, 随矿渣掺加量的增加, 水泥磨粗粉回粉量有较为明显的下降, 且产量提高, 磨尾压力降低, 出磨提升机及主电动机电流降低, 但相对低掺量时细度变粗。对比不加助磨剂, 达到同样粉磨效果, 助磨剂量添加量为1%时, 矿渣掺合量可由以前的平均水平9.5%增加到22.0%, 提高12.5%, 熟料掺加量由以前的86.0%降低到72.5%, 降低13.5%, 每吨水泥可节约成本19.169元。
2.4 助磨剂在闭路水泥磨中应用后水泥性能
将在闭路水泥磨中粉磨后的水泥进行性能测试见表4。
由表3及表4可以看出:掺加水泥助磨剂后, 在保证产量的同时, 水泥产品细度明显降低, 比表面积明显提高, 且对水泥凝结时间、安定性无不良影响, 水泥强度有不同程度的提高, 只是略微增加水泥标准稠度用水量。从现场来看:掺加水泥助磨剂后, 水泥流动性好, 输送过程冒灰扬尘增加, 收尘器负荷加重, 对系统密封要求提高, 单仓泵输送能力提高, 水泥库容量增加。掺加矿渣时, 当增加到22.0%时, 粉磨效果与不加助磨剂的1号样相当, 且对水泥其它性能无明显影响。
3结论
(1) 助磨剂的加入改善了物料的易磨性, 使物料细度减小, 比表面积增加, 凝结时间有一定程度缩短, 且强度有所增加。从粉磨效果及水泥性能最佳配比为:熟料85%;矿渣10%;石膏4%;助磨剂1%。
(2) 综合粉磨效果及水泥各项性能选用东阿品牌的助磨剂效果较好。加入东阿品牌助磨剂后, 水泥磨粗粉回粉量下降, 出磨混合粉细度变细, 选粉效率提高, 且在保证产量的同时, 水泥产品细度明显降低, 比表面积明显提高, 水泥凝结时间、安定性无不良影响, 水泥强度有不同程度的提高, 当加入助磨剂量1%时, 矿渣掺合量可由以前的平均水平9.5%增加到22.0%。
摘要：选用目前市场比较典型的几种助磨剂作为研究对象, 对其粉磨效率及其峨嵋水泥熟料性能进行评价, 以及对其在闭路水泥磨进行了工业性探索, 结果表明:加入助磨剂后, 水泥磨粗粉回粉量下降, 出磨混合粉细度变细, 选粉效率提高, 在保证产量的同时, 水泥产品细度明显降低, 比表面积明显提高, 当加入1%助磨剂时, 矿渣掺合量可由以前的平均水平9.5%增加到22.0%。
关键词：水泥粉磨,助磨剂,粉磨效率,水泥性能,矿渣
参考文献
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科学选择与使用水泥助磨剂 篇5
在水泥生产中粉磨阶段能耗大、效率低。提高磨机效率,降低能耗,除了从设备、工艺方面进行改进外,使用水泥助磨剂也是一种有效途径。在水泥生产企业的粉磨作业中使用水泥粉磨工艺外加剂,是一项有利于节能降耗、提质增效、减排利废的措施。国外水泥企业使用助磨剂非常普遍。随着新型干法水泥的快速发展及水泥ISO强度检测标准的实施,水泥助磨剂在我国水泥工业中的应用也越来越广泛。近几年来,国外较多水泥助磨剂厂家相继进入国内市场,国内水泥助磨剂厂家也迅速发展到上百家,客观上存在着水泥助磨剂产品的质量安全性和使用有效性问题。因此,如何科学的选择和使用水泥助磨剂成为众多水泥企业关心的问题。
1 水泥助磨剂的作用机理
在水泥生产的粉碎作用中,助磨剂的主要作用是减小物料破碎作用过程中的阻力,防止结块以及磨机内部糊球,减小磨机装料量,并能有效改善选粉机的工作效率。
一般认为,物料粉磨过程中的颗粒结块和磨机内部糊球是由于吸引热力、化学力和机械力共同作用的结果。这三种作用力由于助磨剂的存在和作用而部分中和消除,从而减弱了水泥细颗粒间的凝聚力,减小了结块对粉磨效率的负面影响,有利于细的物料颗粒的流动。这样,磨机内瞬时的物料装填量减小,钢球与熟料比例得到改善,单位质量或产量的水泥所需要的研磨时间将相应减少(即影响磨内装料量、物料流速或填隙率等)。
2 水泥助磨剂的选用
2.1 水泥助磨剂的种类
从水泥生产企业的需求和实际应用的角度来看,水泥粉磨工艺外加剂也即是我们通常所说的助磨剂可以分为如下几种:
2.1.1 提高水泥磨机台时产量的助磨剂,即增产型或提产型助磨剂。
该类产品从作用机理角度可大致分为两种:一是以助磨剂微粒嵌入物料微裂纹,扩展裂纹,以利于物料粉碎研磨为主要作用的;该类型助磨剂产品一般不会加快磨机内部物料颗粒的移动速度。二是以助磨剂分散于物料或钢球表面,从而屏蔽或消除物料粉碎过程中的静电,以减少粉状物料吸附或团聚为主要作用原理,这种助磨剂产品一般都会加快磨机内部物料的移动速度。目前国内使用较多的以醇胺为主要成分的助磨剂产品大都为后者。
2.1.2
改善水泥性能如可以减少混凝土配比中对水的需求量、能够延迟或缩短凝结时间或可以增加水泥、混凝土早期强度或后期强度的助磨剂,即质量改进型或增强型助磨剂。国内使用较多的主要是在于改善水泥的强度尤其是早期强度的助磨剂,其按照作用原理又可分为:化学激发型和改善水泥颗粒级配型两种。化学激发是以化学方式激发和优化水泥颗粒的水化反应并达到提高水泥强度的目的。研究表明颗粒级配在一特定范围内时水泥的强度最高,水泥性能更优越,因而加入改善水泥颗粒级配的助磨剂能够通过改善水泥的颗粒级配,使水泥的强度提高。水泥企业实际应用的该类助磨剂产品一般同时具有上述两个作用过程。
2.1.3 同时提高水泥磨机产量及改善水泥强度的助磨剂,即复合型水泥助磨剂。
复合型水泥助磨剂作用原理也是以上两种产品的多重复合和优化组合。该种水泥助磨剂更为复合中小型水泥企业及水泥粉磨企业的需求。
2.2 水泥助磨剂的选择依据和方法
助磨剂产品的种类较多,水泥生产企业在选择和使用时有较多的选择。JC/T667-2004《水泥助磨剂》标准是评定水泥粉磨用的工艺外加剂能否用于水泥生产的技术依据。水泥企业选用助磨剂时,一定要对助磨剂生产厂家的生产许可证、产品检验合格证进行确认;签发证件单位是否通过国家认证资格;检验报告内容是否符合JC/T667-2004《水泥助磨剂》标准的要求;这是确定选用哪种助磨剂的首要条件。水泥助磨剂中的碱和氯离子含量、氨释放量是否对混凝土造成危害;在选择助磨剂供货单位时,应该优先选择具备科研、检测、混凝土试验服务能力的助磨剂厂商合作,对助磨剂的环保质量必须引起重视,不要被低价位所迷惑。
水泥生产企业要根据自身的产品特点、设备状况和生产的实际情况,特别是水泥磨机的设备和工艺配置作比较而选择,这样便于助磨剂供应商提供更合适的助磨剂产品。混合材的种类和配比也是影响增强型助磨剂发挥作用的重要因素之一。选择以粉煤灰、矿渣为混合材的,使用增强型助磨剂的增强效果相对较好,而单纯使用炉渣做混合材时使用助磨剂的效果就不明显。
对于磨机台时产量偏低或大型磨机台时产量波动较大时应该选用增产型助磨剂。而对于开路磨、开路高细磨,磨内物料温度高,静电吸附严重,过粉磨现象严重,宜选用能够消除静电、加快物料移动速度的助磨剂闭路短磨或直径两米以下的磨机则宜选用对磨内物料移动速度影响不大的助磨剂。
从经济效益考虑,水泥生产企业在选用助磨剂产品时一般首选复合型助磨剂,这样既能够提高水泥的早期强度又能提高磨机的台时产量,双重效果更能够带来良好的综合经济效益。需要注意的是:复合型助磨剂提高强度或产量的幅度不会有单独提高强度或单独提高产量的幅度大,甚至是一方面提高的幅度比较大而另一方面则略有提高。因此鉴于水泥粉磨作业过程的复杂性,复合型助磨剂是否适合该种磨机类型、在哪个方面能够起到多大的作用,应该从生产性试用中得到验证。
另外,使用水泥助磨剂时还需要注意助磨剂对水泥后期强度、强度增进率和水泥其它物理性能如凝结时间、安定性、需水量的影响。由于助磨剂有些是以化学激发的原理起作用的,在磨内温度比较高时,化学反应复杂,是否会影响水泥其它各方面的性能要做充分的试验进行评估。因此,前期的小磨试验是必不可少的。
3 水泥粉磨作业中助磨剂的使用
3.1 助磨剂的试用
虽然每种助磨剂产品都是助磨剂生产厂家推出的成熟产品,但是具体到实际工业生产中,助磨剂能够提高多少台时产量或增加多少兆帕的强度或提高多少混合材用量,对所生产水泥的其它物理性能有无影响、有多大程度的影响等,都需要在小磨试验及生产性试用中得到验证。在进行生产试用前应对水泥磨机进行一次标定,将水泥粉磨系统调整至最佳匹配状态(正常工艺状态)。水泥磨的非正常工艺状态将会降低助磨剂的使用效果。
3.2 入磨物料和磨机系统的调整和控制
入磨物料的粒度和水分对助磨效果的影响也较大。入磨物料的粒度过大,会影响磨机的粉磨效率,造成水泥细度跑粗,且影响助磨剂的助磨效果(入磨物料过粗时,水泥助磨剂无助磨效果);入磨物料的水分过大,容易造成糊球、糊磨等状况,影响磨内通风,同时也削弱了助磨剂的使用效果。
此外,使用助磨剂后磨机系统的情况改变,磨机系统的各参数(如粉磨时间、料球比、磨机各仓填充率、磨内风速、选粉机通风量、选粉机主轴转速等)有时必须根据加入助磨剂后的实际情况作出调整磨机才能达到平衡状态助磨剂的效果才能真正体现出来。随着助磨剂的加入,磨内(特别是粉磨仓)物料的分散性变好,流速加快,物料在磨内的停留时间缩短,磨机系统的动态平衡被打破,如不进行调整,易造成产量增加,细度跑粗。一般应减小研磨体的平均球径,适当降低磨内风速,以延长物料在磨内的停留时间,确保水泥质量。
3.3 助磨剂最佳掺入量的选择和控制
助磨剂在磨机粉磨作业中的加入量有一个最适当的比例,即通常所称的最佳掺入量,以这个掺量加入助磨剂效果最好、成本最低。在生产性试用过程中要根据现场的具体情况调整助磨剂的加入比例,并找出助磨剂用量最小、效果最好的状态。在实际生产中应严格控制助磨剂的掺入量并确保计量稳定、准确。助磨剂的掺量过小,会导致其性能得不到充分发挥;反之,如果掺量过大、不仅会造成效果不显著,而且会增加生产成本,甚至会影响到水泥的性能。因此,水泥助磨剂的计量应做到准确、方便、可调。在生产中应定期地对助磨剂进行流量测定,并及时地加以调整,以确保助磨剂准确、均匀地加入。
3.4 助磨剂使用的正规化、规范化
正常使用助磨剂过程中,应该使助磨剂的使用正规化、规范化。助磨剂的掺入量、粉磨物料性质、磨机系统设备性能都会对助磨剂的使用效果造成影响。因此,在水泥企业正常使用助磨剂时要根据本厂的具体情况,制定相应的规章制度及操作规程,做到专人负责,专人管理,保证助磨剂的使用为企业创造最大的经济效益。在水泥助磨剂的正常使用过程中也会出现一些问题,例如在使用中有时助磨剂的效果不明显了。出现这样的问题要从两方面考虑:一是物料属性方面,如熟料易磨性、混合材水分、混合材易磨性、入磨物料粒度等,如果物料属性有较大变化就会影响助磨剂的效果;二是磨机系统设备方面,如磨机在运行一段时间后由于破碎或研磨能力下降致使破碎能力和研磨能力不平衡;磨机内隔仓板堵塞或因磨损而篦缝偏大;磨机系统通风状态改变;选粉设备参数有较大改变等。出现这几类问题同样影响助磨剂的使用效果。因此使用过程中要多方面考虑,认真分析,采取相应措施才能保证助磨剂的正常使用效果。还有其它问题,如:助磨剂的用量随便改动,导致助磨剂效果不佳。有些现场工人觉得既然助磨剂能够提高产量那就多加助磨剂多增加产量,事实上助磨剂只有在适当的比例时效果最好。超过比例,不能取得最好的效果,对企业来说就是浪费。当然助磨剂用量太小也起不到作用。
另外,水泥助磨剂使用的经济效益在各个地区和各个工厂的差别很大,原因是各地区市场和各水泥生产企业设备的差异。水泥助磨剂的使用成本,也根据所使用助磨剂的价格和达到最佳助磨效果所要求的掺入量不同而有很大的不同。但有一点是很明确的,综合分析生产1t水泥,所用的水泥助磨剂成本要小于其提供的收益。总之,科学选用和使用水泥助磨剂给水泥企业带来显著的经济效益,同时也能保证水泥企业生产设备的良性运转
参考文献
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水泥助磨剂的应用与效果 篇6
在水泥工业的生产中，为了提高水泥粉磨效率，降低磨机功耗，提高水泥质量，常常需要加入助磨剂。在国外，助磨剂的应用十分普遍，95%的水泥磨机使用助磨剂，国内，目前水泥助磨剂的利用比例还比较低，随着新型干法水泥的快速发展，ISO强度检测标准的实施和国家对节能减排工作力度的加强，水泥助磨剂在我国水泥工业中的应用也越来越广泛。
2 水泥助磨剂的应用
以下是DC-Y2A型水泥助磨剂在我厂水泥磨上的试验结果。
2.1 小磨试验
我公司以4月份开始进行小磨试验，实验方案见表1。试验检测结果见表2。
经过小磨试验后，效果可以，公司决定进行大磨试验。
2.2 大磨试验
(1)试验准备
a使用助磨剂之前，校验提升机、选粉机等辅助设备必须有富余30%左右的能力。
b工具：秒表一个，量筒一个，天平准确标定实际掺加量，液体计量泵一台，使用现场安装电压为220V的两相插座(圆头)一个。
c加入方法：直接将助磨剂加到入磨皮带ρ(即混合料皮带)的物料上。
(2)助磨剂加入量的计算
式中：L———加入量，ml/min
G———磨机产量，t/h
M———助磨剂掺加量，g/t水泥
ρ———助磨剂的比重，取1.15
使用DC-Y2A型助磨剂按0.3%加入，则M=300g/t，根据公式计L=(300×G)/(1.15×60)=4.3478G，半分钟每吨水泥须加入2.1739ml助磨剂。
(3)实际生产
从5月3日9:00开始按0.03%的比例加水泥助磨剂，按135t/h计算加入2.1739×135=293ml/0.5min，用量筒测量，每提高5t台时，调整一次，保证均匀加入。先加入助磨剂洗磨。10:00开始，混合材掺加量由10%(其中矿渣6.0%，石子4.0%)提高至15%(其中矿渣10.0%，石子5.0%)，化验室根据生产条件，设定以下参数：选粉机转速33.0Hz, 回料量310±20t/h，循环风机电流17.8A, 磨音40dB，细度80μm筛筛余<1.0%，11:00台时提到160t/h，并趋于稳定，根据水泥磨特点，从11:00中控开始计量产量及用电量，至下午17:00, 5h共粉磨水泥950t，平均产量158.3t/h，用电量33800kW, 电耗35.58kWh/t。水泥车间从5月2日7:25一直粉磨P.O42.5水泥，至5月3日8:00平均产量134.9t/h，电耗38.5kWh/t。
试验结果对比见表3。
通过对比大磨试验比表面积小于小磨试验比表面积。
2.3 经济效益分析
各原材料价格按表4计算。不考虑设备折旧等因素每吨水泥可降低成本2.66元。
2.4 试验结论
(1)混合材掺加量提高后，产量增加明显，最高可提高至160t/d, 增产17.35%。
(2)助磨剂消除静电作用较大，经辊压机挤压过的物料入V型选粉机前能被充分散开，有利于循环风机带走入磨，并且磨内球发光发亮，消除了糊球现象。
(3)助磨效果明显，试验中发现磨音较高，出磨细度下降较多，原出磨细度80μm筛筛余11%～13%，45μm筛筛余32%～35%，加入助磨剂后80um筛筛余3.0%～3.6%，45μm筛筛余22.5%～25.5%，助磨剂可以改善细颗粒，增加了3～32μm颗粒，激发混合材强度，从而增加了水泥强度。
(4)水泥本身的性质基本没有变，而成本降低2.66元/t，对于我公司4.2m×13m的磨机来说，效益可观。
根据试验结论，公司决定从5月12日开始采用DC-Y2A型水泥助磨剂，大量生产P.O42.5水泥，以缓解销售市场水泥紧张的局面，
另外，从5月份我公司开始生产P.C32.5水泥，选用粉煤灰、矿渣、石子作为混合材，由于粉煤灰是在磨尾加入，可以明显提高磨机产量，减轻磨机负荷，使用粉煤灰后发现，水泥的后期强度高，抗渗性能好，耐磨。但掺入粉煤灰后，水泥的早期强度偏低，标准稠度用水量高，由于早期强度低，市场竞争较差。7月15日以后，水泥处于滞销阶段，为了促进销售，降低水泥成本，我公司决定在大磨中直接试生产加助磨剂的P.C32.5水泥。
从表5可以看出，使用助磨剂后，磨机产量增加了20t/h，电耗下降了5kWh/t，混合材掺量提高了5%，水泥3d抗压强度提高了2.5 MPa, 28d抗压强度平均提高了3.9 MPa。
3 使用助磨剂的效果
(1)提高研磨效率，约节电3～5kWh/t水泥。可节省成本2.5～3.5元。
(2)提高生产能力，能提高磨机产量10%～25%，满足市场在水泥高峰时的需求，扩大市场占有率，避免水泥旺季因生产能力不足造成的客户流失，在不增加设备投资的前提下扩大生产规模，提高年生产能力。
(3)改善水泥的流动性，减少水泥装卸时间和费用，减少运送费用，降低水泥结块指数。
(4)水泥的3d强度提高2～4MPa, 28d强度提高2～5MPa，使其更加符合国家标准或在标准允许的情况下，掺入更多的混合材降低生产成本，更多地利用工业废渣，建立节约型社会，
(5)降低磨机负荷，提高选粉机效率，提高磨机附属设备的利用率，降低了吨水泥所产生的维修、维护费用，提高工人的劳动效率，节约办公费用。
4使用助磨剂注意事项
(1)助磨剂用量必须严格加以控制，保证稳定均匀准确的加入，只有这样，才能更好地发挥助磨剂的效果。
水泥助磨剂 篇7
1 进厂试验
1.1 试验用空白样品
水泥助磨剂用滴加试验方法进行进厂质量验收, 滴加试验用的空白样采用大磨试验时, 停加助磨剂4小时以后, 磨机工况正常情况下开始留取不含助磨剂的水泥样品, 其强度等级与实际使用助磨剂时生产水泥的强度等级一致。空白样一般要求一月更换一次。
1.2 滴加试验方法
称取推荐掺量的助磨剂 (精确称量到0.01g) , 量取所需试验用水 (最好进行放大处理) , 将助磨剂加入到试验用水中混合均匀后进行试验。注意助磨剂必须全部加入, 不得残留。
1.3 滴加试验项目
检测助磨剂的密度和pH值以及水泥的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂流动度、安定性、3d和28d强度。表1是金华南方成员企业兰溪诸葛南方Y-2型以三乙醇胺为主要成分助磨剂水泥的试验记录, 助磨剂掺量0.08%, 测得的助磨剂密度1.213g/cm3, pH=7.5。水泥品种:P·C32.5水泥。
2 大磨试验
2.1 试验要求
企业进行大磨试验时, 掺与不掺助磨剂的熟料料耗规定要求绝对值相差低于5% (或按合同要求) , 石膏掺量不变, 混合材要求按比例增减, 不能只改变某一种混合材掺量, 外加的矿渣粉、粉煤灰等掺量保持不变。
开展大磨试验期间尽量保持物料均匀, 保持磨机工况正常, 水泥质量控制指标相对稳定, 并如实详细记录台时产量、筛余 (或比表面积) 、相应产量、电耗、助磨剂实际测得的掺量和物料配比等情况。通过加助磨剂与空白样强度检验对比结果与节约电耗效果, 通过模拟成本测算, 进行助磨剂综合效益的评价。
2.2 大磨试验方法和结果
先检测助磨剂流量, 实际掺量与额定掺量相差在±3%以内为合格, 判定正常后, 记录起始产量及磨机、辊压机和选粉机系统电表电量, 每半小时取正常掺助磨剂的水泥样品, 每份样品要求大于2.0kg, 连取5个小时以上, 记录终止产量及各试验系统电表电量;删除筛余偏差大的样品 (0.08mm筛余超出掺助磨剂均值±0.2%以上的样品, 0.045mm筛余超出掺助磨剂均值±1.5%以上的样品) , 其余样品混匀。
停加助磨剂时, 增加熟料料耗5% (或按合同要求) , 按比例减少混合材, 石膏掺量不变, 至少4个小时后, 在水泥磨与水泥细度正常状态下, 记录空白样起始产量及磨机、辊压机和选粉机电表电量, 以后步骤与掺助磨剂试验相同。P·C32.5水泥配比见表2, 试验记录情况见表3。
%
用掺与不掺助磨剂的混合样品分别测试其3d和28d强度, 以评价助磨剂的增强效果, 见表4。
3 助磨剂综合效益的评价
3.1 水泥模拟成本
为了对比助磨剂的使用效果, 我公司统一规定 (以下价格指不含税价) 熟料价格为260元/t、混合材均价为60元/t, 助磨剂价格3 200元/t, 电均价0.55元/kWh。
3.2 计算方法
以不掺助磨剂与掺助磨剂的水泥生产成本差别为计算依据。根据助磨剂大磨试验结果, 3d抗压强度不得低于空白样同期强度的1.0MPa, 若低于1.0MPa, 则相应减少混合材掺量0.5%;28d抗压强度与空白样相差±1.0MPa, 折算成混合材掺量即为±1.5%;以上两项累计计算, 加上节约电耗计算水泥助磨剂的综合效益, 见表5。
综合效益=不掺助磨剂水泥生产成本-掺助磨剂的水泥生产成本 (含助磨剂使用成本)
4 结论
1) 通过助磨剂滴加试验, 可以根据与空白样品3d强度的对比, 预知进厂助磨剂的质量变化对我公司水泥强度的影响, 及时对水泥质量进行调整, 减少助磨剂对水泥质量的风险。