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水泥助磨剂的应用领域

发表时间:2016/1/25 10:29:15  浏览次数:4645


      众所周知,水泥粉磨工艺电耗占水泥生产总电耗的70%以上,而粉磨工艺中的能耗大部分都转化为热能,因此粉磨工艺的节能增效至关重要,而使用水泥助磨剂是解决上述问题的有效途径之一。

  一、助磨剂在通用水泥生产中的应用
  1.助磨剂对粉磨节能高产的作用
  在水泥粉磨工艺中应用助磨剂,水泥助磨剂分子在颗粒上的吸附,降低了颗粒的强度和硬度,同时促进了裂纹的扩展,加快了物料的粉磨速度。水泥助磨剂可以提高物料的可流动性,阻止颗粒在研磨介质及磨机衬板上的黏附及颗粒之间的团聚,从而使粉磨效率提高。它不但可提高粉磨效率、不产生过粉磨现象,而且有利于提高粉磨产品的质量(比表面积)。因此,粉磨工艺的节能增效,离不开水泥助磨剂的帮助。

  2.助磨剂对提高水泥质量的作用
  在水泥粉磨时掺加助磨剂,不仅能提高球磨机的粉磨效率,还可改善水泥质量,提高水泥强度。使用助磨剂可改善水泥质量的原因有以下几点:

  (1)在相同条件下,掺加助磨剂后水泥的整体细度降低了,有利于提高其胶凝性。
  (2)在相同条件下,掺加助磨剂后能改善水泥颗粒级配,提高3~32μm 颗粒含量,有利于提高水泥后期强度的增进率。
  (3)水泥粉磨时掺加助磨剂,助磨剂分子会吸附到水泥颗粒表面,一直在水泥中存在。当水泥加水后,对水化硬化起到一定的促进作用,如三乙醇胺可以络合C3A 和石膏加速钙矾石的形成,带有羟基(OH-)的有机物分子能络合Ca2+,使液相中的Ca (O H )2浓度降低,加速了C3S 的水化速度。

 

  3.助磨剂对改善水泥性能的作用
  国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中规定的品质指标,也代表了通用硅酸盐水泥最基本的物理化学性能。对于建筑工程来说,水泥毕竟只是一个半成品;而在水泥混凝土的制备中,水泥虽然只占很小的一部分,但它的胶凝性却起到了至关重要的作用。掺助磨剂的水泥消除了微细颗粒的集聚现象,增加了颗粒间的分散性,改善了水泥的流动性。在使用过程中,由于粉体间的孔隙率加大,使其标准稠度需水量增加。此外,带激发组分的复合助磨剂还会使水泥强度增加,水泥的使用性能也随之发生一系列变化,尤其是水泥混凝土的耐久性将得到较大的改善。

  二、助磨剂在粉磨矿渣微粉中的应用
  1.生产中的节能减排
  矿渣是钢铁厂的废渣,可以制成优质的“再造资源”,但它属于难磨物料,易磨性功指数大于熟料30%以上,粉磨消耗大、效率低;因此,只有单独粉磨矿渣,才能达到理想的细度要求。在矿渣粉磨过程中掺入少量的复合助磨剂,可有效改善粉磨效果,即在磨机功率消耗相同的条件下增加产量,增大产品的比表面积;同时,通过助磨剂吸附于矿渣颗粒表面的微裂纹上,或与颗粒发生物理化学反应,以激发矿渣活性、提高早期强度。目前,国内的助磨剂研究不仅针对水泥熟料的粉磨工艺,而且还研究矿渣的高细粉磨;但局限于单一助磨作用,对多功能复合助磨剂的研究才逐渐展开。

  2.矿渣活性的激发技术
  矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料,即其单独存在时,基本无水硬性;但受到某些激发作用后,就呈现出水硬性。

  常用的激发方式有两大类,即物理激发和化学激发。然而,这两种方式都离不开多功能复合助磨剂的帮助。多功能复合助磨剂既能够帮助物理激发实现高细粉磨,又能够在矿渣微粉参与水化反应时,起到化学激发剂的作用。

  物理激发主要是采用高细粉磨和超细粉磨的方法,对矿渣施加机械力作用后,使其内部晶体结构发生不规则化和多相晶型转变,导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等,随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。

  化学激发主要是采用对混凝土耐久性无害的化学物质,激发矿渣的水化活性,以更好地发挥其胶凝性。

  三、助磨剂在工业废渣利用中的作用
  根据原国家环保局在2005~2006年对20个行业近万家企业调查统计的结果表明:各种工业废弃物的产出量为6.17亿吨,回收利用量为2.48亿吨,占40%;其中建材工业各种工业废弃物的产出量为0.1104亿吨,回收利用量为0.0824亿吨,占75%;建材工业不仅不是污染大户,反倒是一个“变废为宝”的主力军。以水泥工业为例,其生产过程中必不可少的原料、燃料、混合材料,可以吃掉大量的工业废弃物,而其中多功能复合助磨剂所发挥的作用是不可低估的。助磨剂为实现绿色建材、保护生态平衡的美好前景,做出了重大贡献。

  四、助磨剂在合成特种水泥中的应用
  硅酸盐类通用水泥因其历史悠久、性能可靠、价格低廉而得到广泛应用,已成为当今最重要的建筑材料之一。我国水泥产量中95%以上是通用水泥。但这类通用水泥不适用或不完全适用于某些特种工程,如核辐射防护工程,海水侵蚀防护工程,水利电力工程,油气田固井工程,耐高温工程,装饰工程和耐酸、碱工程等。为此,世界各国都在致力于研究开发具有特殊性能和特种功能的新品种水泥,即特种水泥。目前,发达工业国家特种水泥产量一般占水泥总产量的5%~10%,我国占2%左右。

  利用合成的方法生产特种水泥是水泥生产方法的一次革命,属于国际领先的高新技术。它突破了用化学成分配料、煅烧生产特种水泥的生产模式,改而代之以根据实际工程项目所需的特殊水泥性能,采用“基本熟料+活化混合材料+多功能复合助磨剂”的方法加以合成,不仅使特种水泥的生产能耗和资源消耗大为降低,而且生产工艺变得经济、快捷,可以实现批量生产,从而满足市场的需求;同时,还可以大量利用工业废渣,减少CO2、SO2、NOX等有害气体的排放,真正实现水泥工业生产的生态化绿色进程。

  五、助磨剂在非金属矿深加工中的应用
      粉体的制备,尤其是超细粉体的制备,在现代材料产业中发挥着越来越重要的作用。而无机非金属材料的粉碎对能源的消耗非常大,磷矿石、滑石、石英、水镁石、白土矿、氧化铝、硅酸锆等粉体材料的深加工,都离不开助磨剂的帮助。据不完全统计,这一部分助磨剂的市场容量约占水泥助磨剂需求量的30%,亟待助磨剂生产企业进一步拓展开发。

  实践证明,在对无机非金属材料进行粉磨时,采用适当的助磨剂可以提高研磨产量、降低能耗。前人已对助磨剂在无机非金属材料粉磨中的作用效果、作用机理进行了大量的研究,但由于助磨剂的作用效果具有明显的选择性,因此不同种类的物料,所需要的助磨剂的种类及用量、用法等均有所不同。