史才軍:水泥助磨劑的科學(xué)選用
湖南大學(xué)教授 史才軍
7月26日,在中國(guó)水泥網(wǎng)主辦的“2009中國(guó)水泥粉磨技術(shù)高峰論壇(成都)”上,湖南大學(xué)教授史才軍出席會(huì)議并作題為《水泥助磨劑的科學(xué)選用》的報(bào)告。
過(guò)去十年中國(guó)和世界的水泥產(chǎn)量
2005年不同品種的水泥產(chǎn)量
硅酸鹽水泥8%;普通硅酸鹽水泥69%;復(fù)合水泥14%;礦渣水泥8%;火山灰水泥1%。
水泥中混合材的實(shí)際摻量
P.O42.5:最大摻量 26%;平均摻量 20%。
P.O32.5:最大摻量 48%;平均摻量 28%。
礦渣、粉煤灰、煤矸石、石灰石、石煤渣、鋼渣、鐵合金渣 、爐渣、石煤、化鐵爐渣、銻礦渣、硅錳渣、磷渣、鍋爐渣均可作為水泥中混合材。實(shí)際上中國(guó)主要的水泥為摻有2-3種混合材的復(fù)合水泥。[Page]
摻不同混合材水泥存在的問(wèn)題
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礦渣水泥 |
粉煤灰水泥 |
石灰石水泥 |
火山灰水泥 |
易泌水 |
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凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng) |
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需水量高 |
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早期強(qiáng)度低 |
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糊球 / 結(jié)塊 |
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水泥工業(yè)的需求
1.降低水泥生產(chǎn)成本:充分利用工業(yè)付產(chǎn)品/廢棄物作為水泥生產(chǎn)的原材料或混合材、減少能耗等途徑;
2.節(jié)能、減排:增加混合材摻量、減少粉磨能耗、降低燒成溫度、余熱利用;
3.專用高性能水泥:使用不同的燒成或磨成工藝;
水泥助磨劑總況:水泥助磨劑的使用源于二十世紀(jì)三十年代,通常直接加在磨內(nèi)或入磨口,一般情況下能溶于水,對(duì)水泥質(zhì)量的影響很?。ɑ虿皇侵饕氖褂媚康模?。
常用的助磨劑:醇類物質(zhì)、胺類物質(zhì)、乙酸鹽、碳黑
全球水泥添加劑的應(yīng)用
地區(qū) |
用添加劑的水泥 ( %) |
北美 |
95 |
拉丁美洲 |
40 |
西歐 |
85 |
中歐 |
60 |
歐洲 |
75 |
中東 |
2 |
非洲 |
10 |
亞泰 |
60 |
全球 |
70 |
粉磨過(guò)程中聚凝
影響粉磨過(guò)程中聚凝的因素
1.物料的種類(化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu));2.粉磨細(xì)度;3.粉磨系統(tǒng)、磨內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)情況;4.磨機(jī)設(shè)備(磨機(jī)類型、研磨體及襯板狀況)。[Page]
助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑
助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑是在70年代為使用混合材而開(kāi)發(fā)的,除了具有助磨劑的優(yōu)點(diǎn)外,還有下述特點(diǎn):
1.在強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間不變的條件下增加混合材的摻量;
2.增加水泥沙漿及混凝土的流動(dòng)性;
3.為改善水泥的特定性能而專配;
4.通常用量要高一些,一般為400-2000克/噸;
5.通常水泥使用成本也高一些,但能獲得更好的性能和效益。
常用助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑:不同助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑的質(zhì)量改進(jìn)機(jī)理是不一樣的(減小水泥及混凝土需水量、縮短或延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間、提高早強(qiáng)或后強(qiáng)、常用助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑<三乙醇胺、TIPA>)
三乙醇胺早強(qiáng)機(jī)理:加速 C3A的水化,形成鈣礬石,F(xiàn)e3+ 、Al3+的鰲合劑有利于硅酸鈣的水化及鈣礬石的形成;合理控制 C3A 的水化,加速水泥的凝結(jié),提高早期強(qiáng)度。
TIPA的作用機(jī)理:低溶解性的鐵鋁酸鈣(C4AF)覆蓋在未反應(yīng)的鐵相分布于阿利特表面,阻止其水化;水化鐵鋁酸鈣包裹阿利特表面而影響阿利特的水化;TIPA的基本原理是溶解裹在阿利特表面的鐵鋁酸鈣而增加阿利特的反應(yīng)活性。
使用助磨劑的好處
在比表面積相同時(shí),提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,通常對(duì)水泥質(zhì)量的影響很小,常規(guī)用量為100-500克/噸:1.增加臺(tái)時(shí)產(chǎn)量;2.減少水泥粉磨電耗;3.減少磨機(jī)運(yùn)行時(shí)間;4.減少磨機(jī)的磨損和維護(hù)費(fèi)用;5.防止水泥結(jié)塊, 改進(jìn)水泥輸送性能。
助磨劑的使用成本在3元左右,直接的經(jīng)濟(jì)效益不是很大, 其大小取決于工廠的運(yùn)行情況、原材料的價(jià)格以及電價(jià)。
助磨劑的選用
1.理解用戶的目的和需要
2.對(duì)用戶的目的及限制條件進(jìn)行評(píng)估
3.確定水泥添加劑的適用性及使用條件
4.水泥添加劑評(píng)估程序:
5.計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算
6.實(shí)驗(yàn)室小試
7.工廠磨機(jī)試驗(yàn)
8.優(yōu)點(diǎn)評(píng)估
9.生產(chǎn)使用
10.售后服務(wù)工程師為客戶提供技術(shù)服務(wù)
小結(jié):
1.應(yīng)用水泥添加劑能從方面帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益: 提高磨機(jī)產(chǎn)量,降低水泥生產(chǎn)耗電量,降低設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)用,提高水泥的質(zhì)量,增加混合材替代熟料的量,減少運(yùn)輸費(fèi)用等。
2.助磨劑的作用機(jī)理包括幾個(gè)方面,并不是單一機(jī)理作用的結(jié)果。不同助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑的質(zhì)量改進(jìn)機(jī)理是不一樣的。
3.沒(méi)有萬(wàn)能的助磨劑, 選用水泥助磨劑要考慮適應(yīng)性及使用條件等。
4.助磨劑的選用和使用需要強(qiáng)勁的技術(shù)支持和服務(wù),它是技術(shù),而不是簡(jiǎn)單的產(chǎn)品!
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