一种有机酸在水泥助磨剂中的应用研究
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水泥助磨剂及应用现状水泥助磨剂在水泥粉磨作业中的使用,是一项有益于节能降耗、减排利废的举措。
跟着新式干法水泥的迅速发展,水泥 ISO 强度检测标准的实行,水泥助磨剂在我国水泥工业中的应用愈来愈宽泛。
1水泥助磨剂的定义及种类1.1 水泥助磨剂的定义在 GB/T 667-2004 水泥助磨剂标准中,其定义明确为:在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不伤害水泥性能的外加剂,其加入量不超出水泥质量的 l%。
助磨剂是一种增添剂,适当地加入到被粉磨的物猜中,能经过它对颗粒表面的物理化学作用,发挥力学效能,得以提升物料的易碎性和分别性,进而提升粉磨细度和降低粉磨电耗。
按使用时的状态分,助磨剂能够分为:固体、液体随和体助磨剂。
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:蒸气状的极性物质以及非极性物质等。
按化学构造助磨剂能够分为三类:聚合无机盐、聚合有机盐及复合化合物。
1.2 水泥助磨剂的种类助磨剂种类众多,助磨成效差别很大,应用许多的就有百余种。
助磨剂的分类方式许多,从成份构成上的差别可分为纯净物和混淆物(见表 1)。
依据增添时的物理状态,助磨剂可分为固体、液体随和体助磨剂。
固体助磨剂一般制成粒状或粉状,液体助磨剂多是溶液或乳剂。
采纳液体助磨剂比采纳固体助磨剂,在工艺上更简单控制。
依据助磨剂的化学构造可分为以下三类:碱性聚合无机盐:除用于硅酸盐粉磨以外,一般多于磷酸盐优于多聚硅酸盐;碱性聚合有机盐:最适合采纳聚炳烯酸脂;偶极一偶极有机化合物:如烷烃、醇胺等。
2水泥助磨剂的作用及其机理2.1 水泥助磨剂的作用常用助磨剂拥有较大的吸附力,比较简单的吸附在研磨体、衬板、物料颗粒表面以及物料颗粒裂痕中,形成一层“包裹薄膜”。
所以,有以下几种作用:(1)在磨机状况不改变的条件下,可提升磨机产量幅度,同时可有效减少过粉磨现象,优化水泥颗粒级配;(2)保持原磨机产量不变或小幅度增产的条件下,提升水泥粉磨细度及比表面积,使水泥强度提升;(3)可改良磨内物料的分别性,有效除去水泥微细颗粒的静电吸附和包球糊磨现象;(4)改良水泥的流动性,提升输送设施的效率。
水泥助磨剂作用机理及正确使用一、助磨剂概述助磨剂是在水泥粉磨过程中向磨机系统添加的化学药剂的总称。
其主要是提高粉磨效率,加快矿石颗粒的破碎速度,并由于药剂的分散作用,而改变物料的流变力学特征,有的还可以对钢球和衬板起缓蚀作用,最终达到降低能耗、钢耗的作用。
二、助磨剂作用机理1.粉体流变学说助磨剂是通过物理化学作用吸附于物料表面,使物料颗粒间的磨擦力和粘附力减小,颗粒表面的电荷得到中和,使其在磨内的流动性趋好,粉磨效率提高。
2.降低硬度学说助磨剂在颗粒上的吸附降低了颗粒的表面能或引起表面层晶格的错位迁移,产生点和线的缺陷,从而降低颗粒的强度和硬度,同时阻止新裂纹的闭合,促进裂纹的扩展。
三、助磨剂分类1.固体助磨剂硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、炭黑、氧化镁粉胶体石墨、天然石膏等。
2.液体助磨剂三乙醇胺、聚丙烯酸脂、甘醇、聚羧酸盐、甲醇、以及其它表面活性剂、分散剂等。
3.气体助磨剂丙酮、甲烷、水蒸气和四氯化碳等。
四、如何正确选用助磨剂(一)助磨剂的选型本着适应就是最好的原则,根据自身的生产情况和工艺状况,合理选择助磨剂①在水泥销售旺季选用提产型的助磨剂以占领更多的市场份额。
②在生产任务不紧张的时期,选用增强型的助磨剂节约熟料。
③综合上述两种需求,选用提产增强型的助磨剂既提高了磨机产量降低了电耗,又节约了熟料降低了生产成本。
④根据生产的水泥品种,选用适用于各水泥品种的助磨剂。
⑤对开路磨和闭路磨来说,选用的助磨剂也是不同的。
⑥选用符合国家标准的助磨剂,最好是具备混凝土检测功能的助磨剂生产企业。
(二)、助磨剂生产的原料选购原则应避免出现以下现象①首先产品中不应加入盐、碱等对水泥性能有害成分;其次部分固体助磨剂中含有铬物质,铬是一种很强烈的致癌物质,要严格控制;还有要严格控制产品中氯离子的含量,这是保证混凝土质量的基本保障。
②所选生产原料必须是质量稳定,对人体无毒无害,对环境无污染的,这是保证产品质量安全性的前提;即使从降低生产成本考虑,采用部分化工厂的下脚料和工业、农副业废料,也必须验证产品质量绝对安全。
76 第29卷 第6期中国建材科技2020年12月 0 前言助磨剂是在水泥粉磨时加入水泥磨中起助磨作用的一种水泥外加剂,能够显著提高粉磨效率,降低单位水泥能耗。
目前,水泥厂对助磨剂的需求不仅是提高水泥粉磨效率,而且更注重助磨剂对水泥强度增强的效果。
在目前的助磨剂配比中,主要使用三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、三异丙醇胺醇胺等醇胺类材料来提高水泥的强度。
随着对水泥早期及后期强度的要求提高,醇胺类材料的掺量也不断提高,已接近醇胺类材料最佳使用范围的上限,同时醇胺类材料的成本较高,直接导致助磨剂的成本变高。
使用具有提早强效果的硫氰酸钠和能够对醇胺类产生激发作用的醇酯混合物作为替代材料,能够有效解决上述问题,提高助磨剂的增强效果[1-4]。
1 试验1.1 原材料硅酸盐水泥熟料、矿渣、炉渣和石膏均取自枣庄中联水泥有限公司。
熟料的化学组成如表1所示。
石膏为天然二水石膏(CaSO 4·2H 2O ),结晶水15.64%,SO 3含量44%。
表1 水泥熟料的化学组成化学成本烧失量SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaO MgO K 2O 含量/%0.3523.51 6.02 3.6462.492.430.57所用三乙醇胺(TEA ,浓度85%)工业级,福建特威;二乙醇单异丙醇胺(DEIPA ,浓度85%)工业级,福建特威;醇酯混合物(PP ,浓度70%)工业级,中科方华;硫氰酸钠(浓度55%)工业级,泰山金塔。
一种增强型水泥助磨剂试验研究Experimental study on an enhanced cement grinding aid 曹虎 李海燕 艾春珲 陈梦龙 刘金鑫 宋刘平 刘鹏(山东中岩建材科技有限公司,山东 枣庄 277110)摘要:通过在助磨剂配比中加入硫氰酸钠和醇酯混合物,与采用三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺为主要原材料制备的助磨剂进行对比,分析水泥3d 、28d 抗压强度增强值,结果表明,硫氰酸钠掺量在12%时水泥3d 强度有明显提高,醇酯混合物替代50%三乙醇胺时对水泥28d 强度有较好的激发作用。
水泥助磨剂技术的应用现状及发展随着工业化的发展和城市化进程的加快,对于建筑材料的需求逐年增长,而水泥作为建筑行业必备材料之一,其质量和性能的改善也成为了研究的热点之一。
水泥助磨剂技术的应用正是在这种背景下得到了广泛的关注和研究。
一、水泥助磨剂技术的定义和分类水泥助磨剂是一种添加剂,能够在水泥生产和磨磨过程中改善水泥的物理和化学性质,提高水泥的品质和性能。
依据助磨剂的化学性质和生产原理,可以将其分为有机助磨剂和无机助磨剂两大类。
有机助磨剂主要是通过改变水泥晶体的结构和化学性质来改善水泥的性能;无机助磨剂则是利用化学反应和物理效应来实现水泥性能的升级。
二、水泥助磨剂技术的应用现状自20世纪60年代开始,水泥助磨剂技术就开始逐渐应用于水泥生产和加工过程中。
根据国内外相关数据统计,目前我国有80%的水泥生产线使用水泥助磨剂,而且这一比例还在不断增长。
1. 提高水泥品质,降低生产成本使用助磨剂能够使水泥生产中的熟料磨细度提高,同时水泥的初期和终期强度也有显著的提升,从而提高了水泥的品质。
另外,加入助磨剂能够使水泥熟料的生产温度下降,减少了能耗和生产成本。
2. 提高生产效率使用助磨剂的水泥生产线,生产效率相对于没有使用的水泥生产线也有所提高,因为助磨剂能够使水泥磨机运行更加稳定,同时也减少了机器的维修和更换的频率。
3. 减轻环境污染传统的水泥生产过程中,噪音、粉尘和废气是不可避免的环境污染问题。
而使用助磨剂可以减少水泥生产中的粉尘和废气排放,同时减少机器的振动和噪音污染。
三、水泥助磨剂技术的发展趋势虽然已经取得了一定的发展与成就,但是水泥助磨剂技术的应用仍面临着不少挑战和发展空间。
未来的发展趋势主要有以下几个方面:1. 绿色环保当前社会对环境保护的要求越来越高,很多企业都在致力于实现绿色生产。
水泥助磨剂技术的发展也应当朝着这个方向推进,选择无污染无危险的助磨剂,以达到绿色环保的目标。
2. 降低成本虽然水泥助磨剂能够提高水泥品质,但这也不应该成为提高产品价格的理由。
用助磨剂高效磨制高细度水泥
陈冀渝
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2006(000)001
【摘要】为提高水泥易磨性和降低粉磨能耗,粉磨水泥时常添加以高极性有机化
合物为主要成分的助磨剂。
目前常用助磨剂有二甘醇、三乙醇胺、醋酸胺类、木质磺酸盐等,其中二甘醇和三乙醇胺使用最多。
助磨剂加入量通常为水泥熟料重量的0.01%-0.04%,一般是在粉磨前一次性全部加入。
在常用的加入量范围内,粉磨效率随助磨剂加入量增大而提高,磨至一定比表面积所需时间随助磨剂加入量加大而缩短,而在一定粉磨时间内,其加入量越大,水泥比表面积越大,但助磨剂加入量过大,超过通常使用量范围,粉磨效率往往反而较不加入时还低,其原因是过量的助磨剂会产生水泥颗粒间相互粘附的作用。
因此,由于助磨剂加入量有限定,磨制高细度水泥与磨制低细度水泥相比,加入助磨剂的效果减小,粉磨时间需很长。
针对上述存在的问题,海外某水泥公司推出了一种用助磨剂高效磨制高细度水泥的简便方法。
【总页数】1页(P24)
【作者】陈冀渝
【作者单位】四川省建材工业科学研究院,成都市,610081
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.463
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一种有机酸在水泥助磨剂中的应用研究
卢建新张新民蒋宝玉
苏州弗克新型建材有限公司
摘要:助磨剂的掺入能有效的提高水泥的粉磨效率、水泥的前期或后期强度,试验选取本公司两
种成熟的助磨剂,在其中掺入有机酸SC-100后,能较大幅度的提高水泥的粉磨效率,以及水泥的前期和后期强度,从而起到降低能耗,节约资源的效果。
关键词:助磨剂;粉磨效率;强度;能耗
1前言
有关助磨剂的作用机理,有许多不同的观点,具有代表性的有列宾杰尔的强度削弱理论和马杜里的颗粒分散理论。
列宾杰尔认为助磨剂的助磨作用在于其吸附被粉磨的固体物料表面后,降低了颗粒表面的自由能,有利于裂纹扩展和避免裂愈合,从而降低了物料表面的硬度和强度,提高了物料的易磨性。
马杜里则认为在水泥的粉磨过程中,颗粒的化学键被打断后所产生的大量的静电荷吸附在带有相反电荷的颗粒表面,造成邻近颗粒间的相互粘附和聚集,因而阻碍了颗粒的进一步解体磨细,但是加入助磨剂后,吸附在物料颗粒表面上的助磨剂使那些断开的价键得到饱和,颗粒间的
[1]
粒附力和聚集力得到屏蔽,起到了分散物料、防止聚结的作用,从而使物料的易磨性得到改善。
本试验利用公司较成熟的助磨剂,在此基础上,通过复配试验研究出两种新型的助磨剂,能较大幅度提高水泥的粉磨效率和水泥强度。
在相同细度的条件下,可缩短粉磨时间,降低能耗,增加产量;或在粉磨时间相同的前提下,可提高水泥细度和强度,同时还可以提高粉体的流动性。
2试验设计
根据助磨剂的作用机理及各种助磨剂的活性效果,在综合考虑技术、经济指标的基础上,选用本公司两种成熟的助磨剂(FLGA-1)以及(FLGA-2),在此基础上,通过掺入活性有机酸进行复配试验。
方法是选取FLGA-1和FLGA-2作为母液,将有机酸与两者进行复配,确定以下配方:
配方1(K1):100% (FLGA-1)+0%( SC-100);配方2(K2):95% (FLGA-1)+5%( SC-100);配方3
(K3):92% (FLGA-1)+8%( SC-100);配方4(K4):89% (FLGA-1)+11%( SC-100)。
配方5(L1):100% (FLGA-2)+0%( SC-100);配方6(L2):95% (FLGA-2)+5%( SC-100);配方7(L3):90% (FLGA-2)+10%( SC-100);配方8(L4):85% (FLGA-2)+15%( SC-100)。
将以上配方稀释成浓度为15%的溶液,然后按0.2%的掺量掺入熟料中。
3试验原材料及仪器
3.1 试验原料
熟料:天山水泥公司生产;金猫水泥公司生产。
石膏:二水石膏
矿渣:粒化高炉矿渣(水泥厂采购)助磨剂:自制(FLGA系列)砂:标准砂
3.2 试验仪器
PE60×100颚式破碎机;SM-500试验球磨机;SF-150型水泥细度负压筛析仪等。
4试验内容及结果与分析
本试验是在FLGA系列助磨剂的基础上复配掺入SC-100,研究其对FLGA系列助磨剂粉磨效果的影响以及对水泥性能的影响,以其验证SC-100掺入FLGA系列助磨剂的有效性。
4.1试验内容
4.1.1熟料粉磨试验
经颚式破碎机破碎后熟料粒径<7mm、石膏粒径<5mm;硅酸盐水泥:熟料与石膏按95∶5的比例加入试验磨机中,每次配料5kg。
助磨剂以一定的掺量(稀释成15%的溶液)和一定的方式加入到Φ500 mm×500mm水泥试验磨机进行粉磨。
粉磨时间为25min。
(注:每次掺入不同助磨剂进行粉磨之前都应该用空白水泥进行“洗磨”)
4.1.2水泥性能检测试验
(1)助磨剂的助磨效果检测: 参照GB1345-2005试验标准,以80μm和45μm的负压筛的进行负压筛余试验。
筛分析试验结果如表1:
从表1我们可以看出在FLGA-1的基础上随着SC-100掺量的增加,80μm筛和40μm 筛的筛余量逐渐减小;分析表1可知FLGA-1(K1)相对空白试验的筛余量减小了16.13%,而当SC-100的掺量为11%时(K4)其筛余量相对空白样减小了34.78%,减小幅度比较大;SC-100的掺入可加快物料的塑性形变,降低物料的强度,防止凝聚和粘壁现象的发生,同时还可以改善产品的应用性能,所以SC-100的对增加FLGA-1的粉磨效率作用非常明显,这对于节约能耗来说作用是巨大的。
而表2中在FLGA-2的基础上随着SC-100掺量的增加,无论是80μm还是40μm的筛,两个筛的筛余量都无明显的变化,SC-100对提高FLGA-2的粉磨效率作用不明显。
(2)水泥性能试验:水泥胶砂抗压强度按GB17671-1999进行试验。
养护3d和28d后分别进行胶砂强度测试,结果如下表:
表3显示随着SC-100掺量的增加,当SC-100掺量达到11%(K4)时,相对空白样而言水泥胶
砂3d的抗压强度能提高2个Mpa左右,28d强度能提高3个Mpa左右,但是未掺SC-100的FLGA-1(K1)28d的抗压强度却能提高4个Mpa左右,显然SC-100的掺入对提高FLGA-1的后期强度作用不明显,没有起到增强的作用。
表4中随着SC-100掺量的增加,当SC-100掺量达到11%(L4)时,无论是胶砂的前期抗压强度还是后期抗压强度相对空白样都能提高近3-4个Mpa左右,相对FLGA-2(L1)而言前期只能提高2个Mpa,后期能提高3个Mpa,很明显SC-100用在FLGA-2中与二元醇胺类小极性分子相互作用,有效的增强水泥的前期和后期强度,提高水泥的强度等级,起到助磨增强作用。
以上分析说明SC-100用在FLGA-1中可以较大幅度的提高其粉磨效率,但是却不能有效的提高硅酸盐水泥的强度;而SC-100不能有效的提高FLGA-2的粉磨效率,但是却能明显的提高硅酸盐水泥的强度。
5结论
(1)有机酸SC-100对提高FLGA-1的粉磨效率作用较大,节省粉磨时间,从而降低能耗,但是不能有效的提高硅酸盐水泥的强度;
(2)有机酸SC-100对提高FLGA-2的粉磨效率作用不大,却能较大幅度的提高水泥的早期与后强度,强度提高值都在4Mpa左右,对于水泥生产企业而言,可大幅度的降低熟料的掺量,提高矿物掺合料的用量,既环保又经济,市场前景相当广泛;
(3)有机酸SC-100用在FLGA-1中可加快物料的塑性变形,降低物料的强度,防止物料凝聚和粘壁现的象发生,同时还可以改善产品的应用性能;SC-100用在FLGA-2中可能与某二元醇胺类小极性分子相互作用,有效的增强水泥的前期和后期强度,提高水泥的强度等级;
(4)有机酸SC-100在FLGA系列应用中的最佳掺量还需要做进一步的研究。
参考文献
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