本文主要研究了不同助磨劑對(duì)水泥顆粒特性的影響。選用的助磨劑種類有：乙二醇、三乙醇胺、以及乙二醇和三乙醇胺復(fù)合助磨劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：加入一定量的助磨劑，有利于提高水泥中30μm以下顆粒的量，有利于充分發(fā)揮水泥強(qiáng)度,尤其是加入復(fù)合助磨劑效果更顯著。
關(guān)鍵詞：乙二醇，三乙醇胺，復(fù)合助磨劑，30μm篩下量
眾所周知，水泥工業(yè)是一個(gè)高能耗、高污染、高排放的行業(yè)，被國(guó)家列為必須用低碳經(jīng)濟(jì)治理的重點(diǎn)。水泥行業(yè)要實(shí)現(xiàn)宏大的節(jié)能降耗戰(zhàn)略，其關(guān)鍵或許要取決于很多細(xì)微之處。助磨劑是為水泥工業(yè)服務(wù)的一個(gè)新興輔助行業(yè)，其簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)已被越來(lái)越多的水泥生產(chǎn)企業(yè)所認(rèn)可。
本實(shí)驗(yàn)研究幾種助磨劑對(duì)水泥粒徑的影響，并分析其與水泥的適應(yīng)性，并研究出幾種復(fù)合助磨劑。
1.1 實(shí)驗(yàn)方案
本實(shí)驗(yàn)采用乙二醇、三乙醇胺兩種助磨劑為研究對(duì)象，比較它們對(duì)水泥粒徑大小的影響，并研究其不同的加入量及乙二醇和三乙醇胺混合后對(duì)粉磨過(guò)程的影響。
1.2 實(shí)驗(yàn)原料
水泥熟料：水泥廠生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料。
乙二醇：液體，分子量62.07，比重1.111g/cm3，在水中溶解度無(wú)窮大。
三乙醇胺：液體，分子量149.19，比重1.123 g/cm3，呈堿性，耐高溫。
1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
粒度分析儀：NSKC-1型粒度分析儀，配套超聲波發(fā)生器進(jìn)行震蕩。
變頻行星磨：XQM-L型，南京科析實(shí)驗(yàn)儀器研究所。設(shè)置行星磨的轉(zhuǎn)速為300r/min，研磨時(shí)間為30min。球磨機(jī)內(nèi)鋼球的配比為：大球（φ15mm，6個(gè)），中球（φ10mm，16個(gè)），研磨體共重297.53g，料球比為0.336。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法
（1）稱量5份100g水泥熟料，分別加入0.1g、0.2g、0.3g、0.4g和0.5g乙二醇，放入XQM系列變頻行星磨粉磨，粉磨后取樣，在超聲波發(fā)生器中震蕩后做粒度分析，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（2）以同樣方法測(cè)出加入三乙醇胺后水泥熟料研磨后的粒度分布。三乙醇胺的加入量為乙二醇的兩倍。
（3）將乙二醇和三乙醇胺混合后，設(shè)計(jì)該兩種助磨劑配比為1：1，其混合后的總量參數(shù)仍為0.1g、0.2g、0.3g、0.4g和0.5g，實(shí)驗(yàn)步驟不變，測(cè)出加入混合助磨劑后水泥熟料的粒度分布。
前人研究表明，小于3μm的水泥顆粒加水后迅速水化，除了對(duì)水泥初期的強(qiáng)度有一定幫助外，對(duì)以后水泥強(qiáng)度的發(fā)展沒(méi)有任何影響，60μm以上的顆粒幾乎不水化，3--30μm的顆粒往往是水泥強(qiáng)度的最大貢獻(xiàn)者。因此，為研究助磨劑對(duì)水泥性能的影響，將研磨后水泥中小于30μm的顆粒含量作比較，并進(jìn)行理論分析。
2.1 乙二醇影響
將研磨后的粉體做粒度分析，得出不同乙二醇加入量的30μm篩下量。如表1所示。
表1 不同乙二醇加入量與產(chǎn)品中30μm篩下的關(guān)系
根據(jù)助磨劑作用機(jī)理，由于乙二醇的加入，物料的表面能降低，消除靜電效應(yīng)，加快磨內(nèi)物料的移動(dòng)速度。因此，隨著乙二醇的加入，粉磨效率得到提高，在加入量為0.3%時(shí)30μm篩下達(dá)到最大。但當(dāng)乙二醇的進(jìn)一步加入時(shí)，其乙二醇作用不再增大，反而會(huì)降低物料的流動(dòng)性，所以30μm篩下變小。
圖1 乙二醇加入量對(duì)30μm篩下量的影響
從圖1中可以看出，5種不同乙二醇的加入量，水泥30μm篩下均在90%以上，乙二醇的助磨作用顯著。30μm篩下在乙二醇的加入量為0.3%時(shí)最大，達(dá)到100%。因此，乙二醇的加入量不是越多越好，應(yīng)該參考實(shí)際情況加入。
圖2 不同乙二醇加入量水泥0--80μm的粒度分布
從圖2可以看出粉體的顆粒主要分布在3～30μm之間，顆粒分布比較均勻，因此，乙二醇對(duì)水泥的強(qiáng)度也有提高。相比較而言，0.2%乙二醇加入量的顆粒在3μm以下的更少，因此，0.2%乙二醇加入量的水泥的性能應(yīng)該較其它的好些。
2.2 三乙醇胺的影響
將粉磨后的粉體做粒度分析，得出不同三乙醇胺加入量的30μm篩下，如表2。
表2 不同三乙醇胺加入量和產(chǎn)品中30μm篩下量的關(guān)系
同乙二醇一樣，根據(jù)助磨劑作用機(jī)理，由于三乙醇胺的加入，物料的表面能降低，消除靜電效應(yīng)，加快磨內(nèi)物料的移動(dòng)速度。因此，隨著三乙醇胺的加入，粉磨效率得到提高，在加入量為0.4%時(shí)30μm篩下達(dá)到最大。但當(dāng)三乙醇胺的進(jìn)一步加入時(shí)，其助磨劑作用不再增大，反而會(huì)降低物料的流動(dòng)性，所以30μm篩下變小。
圖3 三乙醇胺加入量對(duì)30μm篩下的影響
從圖3可以看出5種不同三乙醇胺的加入量做出的30μm篩下也在90%以上，三乙醇胺的助磨作用顯著。30μm篩下在三乙醇胺的加入量為0.4%時(shí)最大，達(dá)到100%。同樣，三乙醇胺的加入量應(yīng)該并不是越多越好，應(yīng)該參考實(shí)際情況加入。
圖4 不同三乙醇胺加入量水泥0--80μm的粒度分布
從圖4可以看出粉體的顆粒比較理想，大多分布在3～30μm之間，顆粒分布比較均勻，因此，三乙醇胺對(duì)水泥的強(qiáng)度也有提高。其中0.1%、0.2%三乙醇胺加入量的顆粒在3～30μm部分分布更多，因此，0.1%、0.2%三乙醇胺加入量的水泥強(qiáng)度應(yīng)該較其它的好些。
2.3乙二醇、三乙醇胺復(fù)合助磨劑的影響
將研磨后的粉體做粒度分析，得出不同乙二醇和三乙醇胺復(fù)合助磨劑加入量的30μm篩下如表3：
表3 不同復(fù)合助磨劑加入量和30μm篩下關(guān)系
同加入一種助磨劑一樣，由于乙二醇和三乙醇胺的加入，物料的表面能降低，消除靜電效應(yīng)，加快磨內(nèi)物料的移動(dòng)速度。因?yàn)橐叶己腿掖及返膹?fù)合作用，加入量為0.1時(shí)30μm篩已經(jīng)基本達(dá)到上限。但當(dāng)乙二醇和三乙醇胺的進(jìn)一步加入時(shí)，其助磨劑作用不再增大，因此30μm篩下基本不變。（由于助磨劑的加入量都比較偏大，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化空間不大，因?qū)嶒?yàn)誤差，可以認(rèn)為30μm篩下基本不變）
圖5 復(fù)合助磨劑加入量對(duì)30μm篩下的影響
圖5中可以看出5種不同復(fù)合助磨劑的加入量做出的30μm篩下都在95%以上，復(fù)合助磨劑的助磨作用顯著。在復(fù)合助磨劑的加入量為0.1%時(shí)30μm篩下在已經(jīng)達(dá)到100%。考慮到實(shí)驗(yàn)誤差，0.1～0.5%的復(fù)合助磨劑對(duì)水泥的30μm篩下影響相差不大。應(yīng)當(dāng)著重對(duì)水泥性能的影響做比較。
圖6 不同復(fù)合助磨劑加入量水泥0--80μm的粒度分布
從圖6可以看出粉體的顆粒非常細(xì)，小于3μm的部分達(dá)40%，因此，復(fù)合助磨劑對(duì)水泥的強(qiáng)度影響很大。相對(duì)0.3%復(fù)合助磨劑加入量的顆粒在3～30μm分布更多，因此，0.3%復(fù)合助磨劑加入量的水泥的強(qiáng)度應(yīng)該較其它的好些。
通過(guò)以上分析可以看出，加入助磨劑后水泥的30μm篩下均在90%以上，特別是復(fù)合助磨劑（在加入量為0.1%時(shí)已達(dá)100%），助磨效果顯著。乙二醇的加入量為0.3%時(shí)，30μm篩下達(dá)到最大；三乙醇胺的加入量為0.4%時(shí)，30μm篩下也達(dá)到最大。因此，這兩種助磨劑的加入量應(yīng)參考實(shí)際需要，不宜過(guò)量。復(fù)合助磨劑0.1%--0.5%的加入量對(duì)30μm篩下的差異也較小。因此，這兩種助磨劑的加入量應(yīng)該主要考慮到對(duì)水泥性能的影響。
以上助磨劑除了復(fù)合助磨劑，3--30μm的分布都較大。因此，對(duì)水泥的強(qiáng)度都有提高。總的來(lái)講，隨著助磨劑加入量的增大一定量時(shí)，粉磨效果基本不變，甚至還會(huì)出現(xiàn)粉磨質(zhì)量下降。因此，助磨劑的加入量應(yīng)控制在一定范圍。另外，有些助磨劑對(duì)水泥的性能有不利影響。所以，選擇助磨劑及助磨劑的加入量時(shí)應(yīng)考慮到不影響水泥的其它性能。
與水泥工業(yè)中其他節(jié)能減排的途徑相比，應(yīng)用水泥助磨劑幾乎不需要增加任何固定資產(chǎn)投資，直接摻入后，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。毋庸置疑，借助低碳經(jīng)濟(jì)的春風(fēng)，水泥助磨劑行業(yè)轉(zhuǎn)型，發(fā)展為多功能、低碳水泥助磨劑的日子，已經(jīng)為期不遠(yuǎn)。
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