《新型高效水泥助磨剂的特性及科学选用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型高效水泥助磨剂的特性及科学选用（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、新型高效水泥助磨剂的特性及科学选用Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望混凝土与环境材料研究所主要研究成果ZK-RJD合成型水泥助磨剂及合成型助磨剂母液技术聚羧酸高性能减水剂分子结构设计与工业化生产技术混凝土化学外加剂系列产品生产技术煤矸石、脱硫石膏固体废弃物资源化利用技术ZK-HSL(HGM)高强自流平无收缩灌浆料外墙单层防水装饰砂浆技术建筑外墙外保温产品与技术 目录1助磨剂的应用背景2水泥粉磨工艺简介3水泥助磨剂简介4ZK-RJD合成型水泥助磨剂的试验研究5水泥助磨剂的
2、科学选用18.68亿排放约11.52亿吨CO2耗能巨大耗能巨大一、水泥助磨剂的应用背景一、水泥助磨剂的应用背景 水泥生产过程中粉磨工序消耗的能量很高，而能量的利用率又极低，导致每年水泥生产能耗很大。11.52亿电耗约为1868亿度应用背景应用背景防止粉体团聚，有效减弱或防止 “包球”提高水泥粉磨效率（10%-20%），节约能源改善水泥质量，提高产品档次提高粉煤灰、矿渣等废弃物的利用率使水泥工业由污染型向环保型转化使用助磨剂降低水泥生产成本应用背景应用背景在现代水泥工业中，水泥助磨剂已经成为水泥生在现代水泥工业中，水泥助磨剂已经成为水泥生产中提高粉磨效率、降低粉磨电耗、改善水泥性产中提高粉磨效率
3、、降低粉磨电耗、改善水泥性能、降低生产成本的有效措施之一。能、降低生产成本的有效措施之一。二、水泥粉磨工艺简介二、水泥粉磨工艺简介水泥生产工艺：水泥生产工艺： 概括为两磨一烧：生料的粉磨、锻烧和水泥终粉磨。粉磨设备：粉磨设备： 主要为：球磨机 随着水泥工业生产大型化的发展以及粉磨设备的不断研发，逐渐使用辊压机、联合粉磨、立磨等新型粉磨设备。球磨机的特点：球磨机的特点：1.优点：结构简单、设备投资小；出磨水泥的粒径分布较好，粒形较好，有利于水泥的水化。2.缺点：能耗太大，所消耗能量很少的一部分 (0.61%)用于增加物料的比表面积；粉磨过程中由于静电作用，易发生糊球现象，影响水泥的产量和质量。
4、在改善粉磨工艺的基础上，解决球磨机缺点的最佳措施之一：添加水泥助磨剂应用助磨剂常用的粉磨工艺：应用助磨剂常用的粉磨工艺： 1、开路粉磨系统 2、闭路粉磨系统 3、立磨：助磨剂在立磨中的应用还处于试探索阶段。三、水泥助磨剂简介三、水泥助磨剂简介助磨剂定义：GB/T 667-2004水泥助磨剂标准中，其定义明确为：在水泥粉磨过程时加入的起助磨作用而不损害水泥性能的外加剂，其加入量不超过水泥质量的1.0%。GB 175-2007通用硅酸盐水泥标准中将助磨剂的允许掺量改为不超过水泥质量的0.5%，同时增加水泥中氯离子含量0.06%的要求，其目的是为了规范我国助磨剂的生产和质量，保证最终的工程质量。3.
5、1 助磨剂的作用机理 助磨剂能够强化粉磨，作用机理非常复杂，尽管国内外对此进行了大量的研究,但是还没有统一的结论，提出了不同的观点。国外列宾捷尔（Rehbinder）的强度削弱理论和马杜里（Mardulier）的颗粒分散理论是助磨剂起助磨作用机理的经典学说，形成于上世纪三十年代和五十年代。列宾捷尔（Rehbinder）强度削弱理论：助磨剂吸附在颗粒表面上，继而能够渗入颗粒固有裂缝及在外力下新形成的裂缝，扩大这些裂缝，并阻止裂缝复合，改变颗粒表面的结构，降低了颗粒的强度和硬度，使得颗粒更易破碎，提高了粉碎效率。马杜里（Mardulier）的颗粒分散理论：物料的粉碎在于表面吸附活性剂之后改变了分散
6、颗粒之间和研磨介质之间的相互作用。表现为粘附性的减少、降低了颗粒和研磨介质之间的粘附现象，使物料流动性好。粘附性减少的原因是活性剂降低了介电常数。助磨剂作为表面活性剂，对颗粒表面的电荷起平衡作用，可以显著减小或消除颗粒间的粘附和团聚，增加了颗粒的流动性，提高粉磨效率。在国外研究的基础上，国内各研究单位及高校也对助磨剂的作用机理进行了探索和研究，取得了有益的结论。但是国内也有几种不同的说法，还是没有得到统一的理论，从不同方面对助磨剂的机理进行了阐述。主要有吸附降低硬度学说、粉体流变学调节理论、材料断裂机理学说、断裂价键理论、薄膜假说几种不同的观点。助磨剂在水泥颗粒表面和断裂面上的吸附示意图助磨剂
7、吸附在水泥颗粒裂缝表面(刚形成的裂缝分别带相反的电荷)，中和电荷。3.2 助磨剂的助磨作用方式助磨剂的助磨作用方式助磨剂吸附在水泥颗粒表面后使颗粒表面产生相同符合的电荷，引起排斥力而使颗粒分散开。颗粒表面吸附有高分子表面活性剂时，它们在相互 接近时产生排斥作用，可使粉体分散体更加稳定，不发生团聚，这就是高分子表面活性剂的空间位阻作用。 3.3 3.3 助磨剂的分类助磨剂的分类助磨剂种类繁多、助磨效果差异很大，应用较多的就有百余种。水泥助磨剂一般按使用时的状态进行分类：固体、液体和气体三种。常见固体和液体两种，国内应用较多的以液体为主。 按现在水泥工艺常用的助磨剂类型进行分类（见下表）：3.4
8、3.4 新型高效水泥助磨剂的特性新型高效水泥助磨剂的特性1.复合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、木质素磺酸盐等。复合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，复合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。国内应用较多的复合型助磨剂掺量多为0.1%、0.03%等。水泥助磨剂是一种个性较强的产品，受各个地区水泥熟料、混合材和各个水泥企业生产工艺等的不同的影响，助磨剂的作用效果有较大差异。复合型水泥助磨剂在使用时要根据不同的情况
9、及时调整配方。由于受原材料价格持续走高的影响，助磨剂行业竞争越来越激烈，复合型水泥助磨剂的优势在逐渐下滑，但是其主导地位还是不容忽视的。 传统的以三乙醇胺为主的复合型助磨剂在使用过程中存在一些缺陷，如：与混凝土外加剂适应性不好；复配助磨剂主要成分以三乙醇胺等为主，成本高；助磨性能不稳定，用量敏感；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；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。2.合成型水泥助磨剂合成型水泥助磨剂以醇胺类的改性物为主，用于改性的化合物主要是一些小分子物质，这些化合物的价格较便宜，在很大程度
10、上降低了水泥助磨剂的成本。助磨剂生产时采用特定的合成工艺，按照一定的配比进行醚化、酯化以及一些更为复杂的反应。实验及大磨应用证明：合成型助磨剂效果稳定，对掺量的变动不敏感，能够保证生产的顺利进行。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。合成型水泥助磨剂将是以后水泥助磨剂发展的一个有力方向。中国矿业大学（北京）混凝土与环境材料研究所开发研制的ZK-RJD合成型水泥助磨剂，已经顺利应用于工业生产，助磨剂合成生产线已顺利建成投产，生产的ZK-RJD型水泥助磨剂供应浙江、江苏、四川、河南、重庆、内蒙古等地的水泥企业，取得较好的效果，产品成本较市场助磨剂
11、成本有大幅下降。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。高分子助磨剂将各功能基团组合到分子链结构中，其助磨效果较复配的助磨剂又有跨越式的提升。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。高分子合成助磨剂成本低、性能好、综合效益高，具有广阔的应用前景。国外高分子合成助磨剂研究较多，已具有较成熟的技术，国内高分子助磨剂的研究尚处于起步阶段。虽然高分子助磨剂具有诸多较优良的性能，由于其生产工艺较复杂，还无法完全取代复配助磨剂，随
12、着技术的进步，高分子助磨剂将占据更多的市场，是助磨剂行业发展的主流方向。3.5 ZK-RJD合成型水泥助磨剂的试验研究分别选取三乙醇胺（TEA）、甘油、ZK-RJD-型（助-A）、ZK-RJD-型（助-B）、ZK-RJD高分子水泥助磨剂（助-C）在相同条件下粉磨同一种水泥，助磨剂掺量定为0.03%。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%；粉磨时间定为：255min。3.5.1 助磨效果分析 掺加助磨剂后，对水泥比表面积和细度的响见下表：检测项目目基准基准TEA甘油甘油助助-A助助-B助助-C细度（45um筛余 %）13.5 7.96.87.79.78.8比表
13、面积（m2/kg）417.69 416.36 435.36 417.88 430.19 430.96 a)相对于空白水泥，各助磨剂都表现出一定的助磨性能。b)从表中数据分析，在改善细度和增加比表面积方面的作用大小分别是：甘油助C助B助ATEA空白。c)高分子助磨剂C和合成型助磨剂B在助磨方面表现出良好的助磨性，其性能明显优于TEA和空白，尤其是在比表增加方面。3.5.2 水泥力学性能分析 掺加助磨剂后，对出磨水泥胶砂强度的影响见下图：a)与空白水泥相比，掺加助磨剂后水泥砂浆的3d和28d强度发展都较基准砂浆有明显的优势，水泥的强度大幅提高。b)掺加ZK-RJD-型合成型助磨剂效果最好，相对于空
14、白，3d和28d抗压强度分别提5.84MPa和8.22MPa，强度发展明显优于掺加TEA的水泥强度发展。c)高分子助磨剂助C和甘油对水泥强度的贡献不是很明显，但也优于空白。3.5.3 助磨剂对水泥标准稠度、凝结时间和安定性的影响掺加助磨剂后，对水泥的标准稠度、凝结时间和安定 性的影响见下表：助磨剂助磨剂标准稠度标准稠度（% %）凝结时间（凝结时间（minmin）安定性安定性初凝终凝空白28.04155215合格TEA28.04150222合格甘油28.41153205合格助-A28.59143194合格助-B28.41151201合格助-C28.04153198合格a)从表中可以看出，与空白水
15、泥相比，掺加水泥助磨剂后，出磨水泥的初凝时间基本无变化，终凝时间稍有缩短，但在正常的凝结时间范围内b)掺加水泥助磨剂的水泥产品的用水量与基准水泥相比，基本无变化，用水量基本处于同一水平。这说明，掺加的水泥助磨剂对水泥产品标准稠度用水量的影响不大c)掺加水泥助磨剂后，水泥的安定性合格3.5.4 助磨剂对水泥颗粒分布的影响运用激光粒度仪分析出磨水泥样品，得出水泥颗粒的颗粒级配如下所示：助磨助磨剂3m3-32m32-65m65m80m空白4.9157.6833.673.740.63TEA3.7259.7432.563.970.92甘油4.6762.4331.731.170.05助-A3.9563.3
16、831.051.620.11助-B5.0862.2431.501.190.03助-C4.9162.8631.390.840.01颗粒的粒径分布是影响水泥性能的重要参数，不同的粒径分布直接影响水泥的化学和力学特性。比较公认的水泥最佳颗粒级配为332m对强度增长起主要作用。a)从表中可知，与空白相比，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，这与所测强度的发展是一致的b)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的3.5.5 结论a)研究表明：合成型水泥助磨剂和高
17、分子水泥助磨剂的助磨效果要明显优于三乙醇胺，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3-32m含量（达63.38%），比空白增加5.7%，比TEA增加3.64%。b)力学性能的实验研究表明，合成型助磨剂和TEA能很好的诱导水泥的水化反应，掺加ZK-RJD-型合成助磨剂的3d和28d强度分别提高5.84MPa和8.22MPa，其强度发展也明显优于TEA，可以作为三乙醇胺的替代产品使用。高分子助磨剂在强度发展方面要稍逊一点，但也优于空白，需要进一步改进。c)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，应当加以推广使用。五
18、、水泥助磨剂的科学选用水泥助磨剂因其在水泥生产中的巨大作用，助磨剂在我国水泥生产中的应用也越来越广泛，几乎每个水泥企业都在应用。国外许多水泥助磨剂厂家陆续进入国内市场，国内水泥助磨剂厂家也迅速发展到上百家，这些企业相对规模较小，不乏有许多小作坊模式的企业，没有统一完善的管理，产品质量很难保证，水泥助磨剂产品的质量安全性和使用有效性问题越来越突出。那么，我们应当如何科学的选择和使用水泥助磨剂？在从水泥生产企业的需求和实际应用的角度来看，水泥助磨剂可作如下划分：提产型助磨剂增强型助磨剂功能型水泥助磨剂水泥生产企业应当根据自身生产的需求，通过科学实验，选择适合自己企业生产的助磨剂。确保所选用的助磨剂是否符合行业标准，质量是否稳定，生产厂家是否具备科研、检测、混凝土试验服务能力。新型高效水泥助磨剂的主要组分为合成型化合物、高分子化合物，具有传统复合助磨剂无法比拟的优势。新型高效水泥助磨剂突破了三乙醇胺对助磨剂发展的限制，符合水泥助磨剂多元化发展，可以满足不同水泥厂家不同的需求，推荐厂家根据自己的需求选用新型高效水泥助磨剂。 我所自主开发研制的ZK-RJD型高效水泥助磨剂和矿渣专用助磨剂，掺量为1/千和3/万，可以显著提高水泥强度和矿渣活性，可以提高水泥3d强度3-6MPa，28d强度6-10MPa，提产15%以上，欢迎各水泥企业科学选用。谢谢！
