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水泥助磨剂研究概论
http://www.31nmcl.com 2015-02-28 16:04:28

水泥助磨剂的定义

  在水泥粉磨过程中为了改善水泥粉磨、提高生产效率而掺入的起助磨作用而又不损害水泥性能的工艺外加剂称为助磨剂。

助磨剂的组成与理论

  助磨剂按使用时的状态分,可以分为:固体、液体和气体助磨剂。固体助磨剂有:硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等;液体助磨剂有:有机硅、三乙醇胺、乙二醇;丙二醇、聚丙烯酸脂、聚羧酸盐等;气体助磨剂有:蒸气状的极性物质(丙酮、硝基甲烷、甲醇、水蒸气),以及非极性物质(四氯化碳)等。按化学结构助磨剂可以分为三类:聚合无机盐、聚合有机盐及复合化合物。在国外助磨剂的应用十分普遍,95%的水泥磨机都使用助磨剂。在国内有些水泥厂,以前也使用过助磨剂,如:三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、石油酸钠皂等一类化工厂下脚料,但由于来源短缺、价格增涨,渐渐停用。 
  1998年国内一家公司首先与国外一家助磨剂公司合资,在中国首家生产CD-88系列水泥分散(助磨)剂,并且通过了中国建材研究院技术鉴定。市场反应极好,销售态势见好,近年来,国外多家公司进入了中国市场,国内各地助磨剂厂也纷纷兴起,为助磨剂的应用,又开创了一个更新的局面。 
  添加助磨剂的目的是为了改善物料的易磨性,减轻颗粒之间的粘聚结团作用,消除微细颗粒糊球糊衬板现象,提高磨机内物料的流动性,从而实现球磨机节能高产的目标。因此,关于助磨剂的作用原理主要有三种理论:

  1、强度学说:助磨剂随物料加入磨内后,首先吸附在被磨固体物料的表面,降低其表面能。助磨剂分子吸附在固体物料的裂纹内壁上,进一步进入到裂纹的表面,随着裂纹的形成和不断扩展,起到“楔子”作用,不仅阻止裂纹闭合,而且促使裂纹的扩大,加速断开的产生,在粉磨的中后期,助磨剂主要起分散作用,延缓或减轻细物料的凝聚。

  2、 分散学说:助磨剂能在物料表面产生选择性吸附和电性中和,消除静电效应,减小微细的、颗粒聚集的能力和机会,从而减少磨内粘球和糊衬板的现象,提高细粉物料的分散度,提高机械能的利用率,因而可提高磨机的粉磨效率。

  3、衬垫学说:助磨剂能消除或大大减少钢球和磨机内壁上粘附细粉所产生的衬垫,增强钢球对物料的撞击力,破坏磨机内部的吸引热力、化学力和机械力。

助磨剂的主要作用

  1、 在磨机状况不改变的条件下,可提高磨机产量幅度10-30%,同时可有效减少过粉磨现象,优化水泥颗粒级配;

  2、 维持原磨机产量不变或小幅度增产的条件下,提高水泥粉磨细度及比表面积,使水泥强度提高3-5Mpa;

  3、 可改善磨内物料的分散性,有效消除水泥微细颗粒的静电吸附和包球糊磨现象;

  4、 改善水泥的流动性,提高输送设备的效率。

分散(助磨)剂在粉磨过程中所起的具体作用:

  1、球磨机中粉磨介质、衬板由于互相碰击和磨擦而带电,以至颗粒粘附在其上,产生衬垫包球现象。加入助磨剂后,可以中和介质和衬板表面上的电荷,防止颗粒的粘附,因此,介质和衬板的表面都很光亮,避免了衬垫包球现象,从而促进粉碎的进行,使粉碎效率提高。

  2、颗粒表面吸附有助磨剂可使粉体的流动性提高。流动性的提高避免了颗粒的过粉磨,从而提高了粉磨效率,这时水泥中(3-32um)颗粒级的数量增加,使颗粒粒径分布变窄,有利于水泥强度的提高。助磨剂在开路磨中能降低水泥的筛余细度,减少过粉现象;而在闭路磨系统中,因细度由选粉机确定则仅显著增加产量,助磨剂主要使(3-32um)颗粒的含量增加10-20%。

  3、使用分散(助磨)剂可以促进水泥颗粒球形化,提高水泥颗粒圆度系数。

水泥助磨剂的应用

  我国新颁布的水泥国家标准,GBl75—1999、GBl344—1999、GBl2958—1999都明确规定:“水泥粉磨时允许加入助磨剂,其加入量不得超过水泥质量的1%,助磨剂须符合JC/T667的规定。”这个规定强调了两个层面:一是水泥粉磨时允许加入助磨剂;二是加助磨剂不能以牺牲水泥性能和混凝土耐久性为代价,这是一个最基本的原则。现代混凝土生产工艺对水泥的颗粒分布情况、碱和氯离子含量、石膏品种及状态、熟料矿物组成等问题都十分敏感。如何很好地解决这些问题,使水泥生产既能低成本运行,又能使出厂水泥具有良好的使用性能,这是每一个水泥企业必须认真对待的问题。除了加强对每一个生产工艺环节严格管理之外,在选用助磨剂时应该注意以下事项。

  1 水泥助磨剂必须符合国家建材行业标准要求

  2 考虑入磨物料性质,进行小磨比较试验

  3 使用助磨剂后注意粉磨工艺参数调整

  4 重视出厂水泥的混凝土试验

使用助磨剂经济效益分析

  使用水泥助磨剂后,在不增加任何设备投资前提下,产量有较大幅度的提高,增幅约10-30%;在保持磨机产量基本不变的条件下,水泥细度控制指标可下调2-4%筛余,相应混合材掺入量增加3-6%。产量的提高给水泥企业带来的直接经济效益是:单产水泥的电耗、研磨体消耗量、磨机衬板消耗量、维修费用相应下降、生产率提高,企业生产规模扩大,成本下降。同时,助磨剂的使用可增加水泥的流动性能,从而提高选粉机的效率,减少水泥结库现象,水泥装卸时间和费用均相应下降。因此,使用水泥助磨剂,带来的效益是多方面的。特别是ISO标准的实施,对水泥细度的要求越来越高,水泥助磨剂是解决水泥细度问题非常直接和有效的方法。

助磨剂产品在水泥生产中的使用方案

  水泥采用新标准后,提高水泥ISO强度是企业目前技术工作的核心任务。专家们的研究表明,新标准中,细度与强度是企业目前技术工作的核心任务。专家们的研究表明,新标准中,细度与强度的关系更敏感,提高细度,ISO强度有较大的提高。因此,许多水泥厂开始采用较细控制指标生产水泥,但由此带来下列问题:

 (1)提高细度,产量大幅度下降,电耗上长升,水泥磨产量小于窑产量。

 (2)磨况恶化,水泥过粉磨现象严重,水泥虽细但ISO强度提高受到影响。

但使用助磨剂后:

 (1)提高细度,增加ISO强度,但产量可不下降或少下降;

 (2)细度不变,实现大幅度增产,降低电耗。

根据目前水泥生产企业的现状,按销售旺、淡季节,以及窑、磨产量匹配情况和粉磨站的特点有三种使用助磨剂的方案,水泥企业在一年中不同的市场行情下灵活安排生产。方案如下:

方案一:

  背景 销售旺季、工厂熟料充足,磨机产量不足。

  方案 添加助磨剂,在保证水泥细度不变(比表面积不变、筛余略低)的条件下,大幅度提高水泥磨台时产量(10-30%)

  效果 增加水泥产量10-30%,同时降低吨水泥成本。

方案二:

  背景 销售旺季、熟料量不足,且熟料量与磨机产量基本平衡。

  方案 添加助磨剂,在提高水泥细度(比表面积增加25㎡/kg、筛余降低(0.5-1.5%)的前提下,增加2-4%的混合材,且小幅度增加水泥产量5-8%

  效果 增加水泥产量5%,同时降低吨水泥成本。

方案三:

  背景 销售淡季,生产能力大于销量

  方案 添加助磨剂,在大幅度提高水泥细度(比表面积增加25㎡/kg、筛余降低0.5-1.5%以上)的前提下,增加6-8%的混合材

  效果 多掺混合材以此降低水泥成本。

结论

  助磨剂应用技术已经给许多水泥企业带来明显的经济效益。只要我们正确选择和使用适合于本企业实际情况和生产条件的合格助磨剂产品,认真执行国家标准和建材行业标准,严格控制出厂水泥质量及其使用性能,就一定能取得球磨机优质、节能、高产的效果,以此给各水泥企业带来更好的经济效益和社会效益。

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