《新型复合助磨剂的研制及其应用报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型复合助磨剂的研制及其应用报告（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、新型复合助磨剂的研制及其应用报告 施娟英张大同李佩勤陈萍张秋英 中国建筑材料科学研究总院水泥所 1 概述 水泥工业中粉磨工序的能耗很高，其中绝大部分能量却转变成热而白白地浪费，只有很 少一部分能量真正用于磨细、增加物料的比表面积。据统计，磨制1 t 水泥在粉磨上的电耗 约为6 5 8 5 k W h ，而粉磨中所消耗的能量大约有9 7 变成热能而被浪费。为了降低能耗 节约能源、提高粉磨效率，一般采取两种措施：一种措施是改善粉磨机械的结构、工艺流 程、粉磨方式等，如高细磨、喷射磨、无介质磨、圆角方型衬板等；另一种措施是在粉磨过 程中加入少量的添加物助磨剂来改善粉磨效率，即在水泥细度和磨机功率消耗
2、相同条件 下增加产量，或在水泥产量和磨机功率消耗相同的条件下增加水泥的比表面积，从而提高水 泥质量。因此采用助磨剂也是提高水泥粉磨效率、降低单位电耗的有效措施之一。 在国内，1 9 5 8 年前后，一些水泥厂也曾利用纸浆废液、煤等作为水泥助磨剂。2 0 世纪 7 0 年代初我国又有一些水泥厂和研究部门如：琉璃河、大连、哈尔滨、抚顺、大同、上海、 松江、启新、江山、资中、柳州水泥厂以及合肥水泥研究院等单位先后开展了对助磨剂的研 究和试用。而这些单位所研究和使用的助磨剂大多是多元醇和乙醇胺类，使用后均可取得不 同程度的助磨效果。但有两点不足： ( 1 ) 使用的助磨剂若采用化工厂下脚料或废液，则质
3、量很不稳定，从不同化工厂拿到 的同种助磨剂其助磨效果差别很大，即使同一个化工厂两次供给的助磨剂质量和助磨效果也 不完全相同。这样既影响水泥生产过程的准确控制，而且货源不足，又不能保证供应。 ( 2 ) 所用助磨剂若采用乙醇胺及多元醇的化工产品，质量可以得到保证，助磨效果也 较好，但价格昂贵，每吨助磨剂价格达6 0 0 0 8 0 0 0 元，磨制一吨水泥的成本要增加2 0 2 5 元。 由于种种原因，目前除了柳州水泥厂在磨制五羊牌出口水泥时尚在使用助磨剂外，其他 只有少数厂在特殊情况下使用。还应当指出的是：上述多数厂的试验主要集中在添加物的助 磨效果方面，而对助磨剂加入后对水泥性能变化的研究却
4、很少。为此，应寻找对水泥性能无 害、助磨效果好，价格低廉而且质量稳定的助磨剂。 2 水泥研磨助剂的作用机理 固体通过吸附表面活性剂能够改变机械阻力，这一现象是列宾捷尔于1 9 3 1 年提出的。 ，他是在一个晶体上的划痕研究中发现：极性分子在晶体表面的积聚可使划痕硬度大大降低。 他认为由于外表分子的物理吸附使脆性物体的表面能和硬度都降低了。之后于1 9 3 7 年斯维 克尔的工作进一步证实- f N 宾捷尔的见解。 但是，随着生产实践和研究工作的深入，大量的试验结果对固体粉碎过程中的列宾捷尔 2 7 6 效应提出了疑义。认为：他只着眼于表面裂缝上的吸附作用，而没有考虑到活性剂分子对固 体结构不
5、同的颗粒性质的影响和外力负荷条件( 外力作用原理和作用速度) 。实际上，对粉 碎起促进作用的正是这两方面因素。一些学者认为：物料的粉碎在于通过吸附表面活性剂之 后改变了分散颗粒与研磨介质之间的阻力。表现为粘附性的减少，而降低颗粒的聚集和与研 磨介质的粘附现象，导致粉磨效率的提高，并改善物料的流动性。流动性的改善又导致研磨 填充物的运动变化，缩短磨料在磨机内的停留时间。总之，降低颗粒的黏性使整个研磨过程 进行着良性循环。而助磨剂使颗粒黏性的降低，或是以化学方式吸附在物料的表面上，或是 显示一种较低的介电常数而对范德华力产生影响的结果。 由上面讨论看出：在粉磨过程中助磨剂的作用主要是改变颗粒之间的
6、相互作用，使得粘 附性降低，流动性增加，防止二次颗粒的形成。助磨剂以单分子层吸附在颗粒表面上和自由 的价键力，降低了介电常数所产生的结果。 3 新型水泥助磨剂的复合 关于助磨剂作用的机理，尽管人们有各种不同的见解，但是通过表面活性剂在物料表面 上吸附而影响粉磨效率的看法基本是一致的。 1 9 8 3 年我们院和天津轻工业化学研究所共同承担了国家计委、国家经委下达的节能项 目“水泥研磨助剂的研究”。经过三年多的研究、试验工作。最终从1 0 0 余种有助磨效果的 化工产品及副产品中选定了几种对人体无害、无刺激；对水泥磨机无腐蚀性、对水泥各种性 能无不良影响的复合助磨剂。 在试验过程中，我们选用内掺
7、( 将助磨剂按掺人量均匀加入经破碎待入磨的熟料中一 起粉磨) 和外掺( 将助磨剂分别按掺入量加入拌合水中进行胶砂、耐久性等试验) 两种试 验方法进行了水泥物理性能、水泥耐久性以及混凝土等试验。 其试验方法分别按国家标准： G Bl7 7 _ 7 7 水泥胶砂强度检验方法； G B13 4 5 7 7 水泥细度检验方法； G B1 3 4 6 - 7 7 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法； G B8 0 7 4 8 7 水泥比表面积测定方法勃氏法； G B2 4 1 9 8 1 水泥胶砂流动度测定方法； 蒜 G B2 4 2 0 - - 8 0 水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法； 罂 G B
8、2 0 2 2 8 0 水化热试验方法。 在研制助磨剂的过程中，我们首先进行了掺人量， 试验。从细度、强度、性能以及综合经济分析等多方 面进行比较，最终认为3 一0 0 0 4 的掺人量较为 合理。 5 0 图1 为助磨剂内掺情况下不同龄期的抗压强度。，n 从图中可以看出，凡加入助磨剂的水泥样品，三天的 早期强度均有不同程度的提高，其中s 号助磨剂提高 副度最大；2 8 d 强度则是N 号和c 号助磨剂提高比较2 0 明显，而且从3 个月、6 个月以后的强度来看，也均比 空白和其他助磨剂高，三乙醇胺的2 8 d 强度最低，3 个 月和6 个月以后的强度基本和s 号助磨剂类似。但从 3 d 2
9、8 d 3 月 6 月龄期 图1 不同龄期的抗压强度 2 7 7 价格上来比较，S 号助磨剂L 比E Z , 醇胺的价格要便宜得多。 助磨剂对水泥的物理及耐久性能影响试验，结果汇列于表1 。 表1以不掺助磨剂水泥为1 0 0 时掺入助磨剂水泥的对应值 水泥细度凝结时间( m i n )水泥胶砂抗压强度 助磨剂名称 水泥流动性标准稠度 筛余比面积初凝终凝 8 d2 8 d 6 月一1 年 空白 1 0 01 0 0 差 1 0 0l o o 1 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0 三乙醇胺 4 01 0 1 好 1 1 2 5 75 31 1 08 99 0 C o 5 01 0 6 好
10、1 0 39 91 0 0l a r 71 0 31 0 2 N7 81 0 5 差 1 0 18 59 41 0 31 0 01 0 1 S5 01 1 0 较差 1 0 71 0 09 7 L 1 31 2 0 较好 _ _ 1 1 2 W 1 61 0 8 好 J - 1 0 18 59 1 水化热湿胀率干缩率 助磨剂名称 抗冻抗蚀8 0 蒸养，敢Y I 口J钢筋锈蚀 l d7 d3 d 6 月 7 d 6 月 空白 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 ，1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 钝化 三乙醇胺 9 08 88 5 1 0 11 1 99 0 钝
11、化 C o 1 0 51 2 31 0 2 _ 一 _ _ 7 61 0 61 2 9 钝化 N1 0 11 1 41 0 09 81 0 18 71 0 29 01 0 02 3 4 钝化 S1 0 17 2 9 79 89 87 5 1 0 0 9 51 0 1 _ 钝化 1 1 51 1 5 钝化 L 9 7 - W8 6“O9 21 0 71 0 31 2 71 1 21 l O1 1 3 _ 钝化 混凝土性能 助磨剂名称抗压强度干缩率 坍落度抗冻抗渗 7 d2 8 d7 d 6 月 空白 1 0 01 0 01 0 0 1 0 01 0 01 0 01 0 0 三乙醇胺 8 99 8
12、1 1 49 8 1 2 31 2 41 0 8 C o6 79 61 2 41 1 21 3 11 0 01 0 6 N 8 79 71 1 11 1 71 6 1 7 6 9 5 由表1 中看出，目前国内外通常用的三乙醇胺其优点是使水泥的流动性得到了很大的改 善，在比面积相同情况下，筛余细度大幅度降低，标准稠度增大，按固定加水成型的水泥胶 砂强度( 早期) 就提高较多，缺点是凝结缩短，强度增进率减小，2 8 d 及2 8 d 以后的强度均 上不去，还不如原水泥的强度，并使水泥及混凝土的耐久性下降。如：冻融、抗硫酸盐侵蚀 性能降低、干缩增大，抗干缩开裂的时间短，8 0 蒸养后强度下降，限制了
13、水泥的使用。而 C 。号助磨剂也能改善水泥的流动性，并能使水泥的比面积增大，筛余量下降，稠度、凝结 变化不大，水泥的胶砂强度均有提高。抗冻、抗蚀、干缩等对水泥、混凝土的耐久性有较大 的改善。8 0 。C 蒸养效果较好。缺点是有刺激性气味，影响工人的长期操作。N 号、s 号助磨 剂与C o 号一样具有很多优点，它可使水泥的于缩减小，抗裂性提高，混凝土的抗渗性得到 改善；缺点是水泥流动性差。在提高水泥比面积的同时，筛余细度却下降不多，在磨制较高 2 7 8 比面积水泥时似有粘球趋势，N 号更为突出。L ，w 号助磨剂也能使水泥具有好的流动性， 提高水泥比面积时能大幅度降低筛余等特点。但2 8 d
14、及2 8 d 后强度下降较多，而且抗冻融及 8 0 蒸养性能较差，这种助磨剂与三乙醇胺一样可供改善水泥流动性和降低筛余量时使用。 在实验室试验的基础上我们分别在启新、柳州、昆明三个水泥厂进行了中间试验。结果 列于表2 。 袅2 台时产量吨电耗细度比表面积抗压3 d抗压2 8 d 试验单位助剂号 ( t h )( k W h t )( ) ( c m 2 g ) ( M P a )( M P a ) ) ( 02 3 53 8 31 4 03 3 5 03 3 9 46 1 5 1 三乙醇胺 2 8 。73 3 35 83 0 4 03 3 5 56 3 0 8 柳州水泥厂 X ， 2 6 83
15、 5 71 1 23 3 5 03 5 4 16 3 5 7 X 3 2 9 83 9 61 3 O3 3 1 03 4 4 36 2 1 0 S - 01 6 35 2 4 31 2 43 4 6 03 1 2 05 6 O l S - 12 0 74 1 2 81 1 0 63 5 4 03 5 5 16 1 7 8 S - 22 2 93 9 2 41 0 7 93 3 0 03 3 3 5 6 1 8 4 启新水泥厂 S v - 0 1 9 0 85 2 5 82 43 9 9 03 6 5 9 6 3 6 1 S o - 1 ， 2 1 34 2 3 26 8 9 3 5 5 0 3 1 3 9 6 1 6 4 S p - 2 2 2 93 7 9 29 4 0 3 6 9 0 3 2 8 66 1 1 9 T - O1 6 0 44 3 4 63 22 9 9 03 1 2 96 3 0 7 T _ l1 6 0 04 1 8 83 53 0 7 03 1 8 86 2 9 8 昆明水泥厂 T 21 5 7 94 3 2 33 O3 1 2 03 4 9 26 8 3 8 T - 31 7 3 73 8 8 23 83 0 0 03 2 9 67 0 3 4 1 乙41 7 2 54 0 0 03 42 9 6 03 4 2 46 7
