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不同助磨剂原料对水泥颗粒特性的影响

发布时间:2022-07-18  来源:http://www.lyhongen.com/news/189.html
不同助磨剂原料对水泥颗粒特性的影响

本文研究了不同助磨剂对水泥颗粒特性的影响。选用的助磨剂类型有:乙二醇、三乙醇胺、乙二醇和三乙醇胺的复合物助磨剂。实验结果表明,添加一定量的助磨剂有利于增加水泥中30μm以下颗粒的数量,充分发挥水泥的强度,特别是添加复合助磨剂效果更显著。

关键词:乙二醇、三乙醇胺、化合物助磨剂、30μm筛目

众所周知,水泥行业是一个高能耗、高污染、高排放的行业,被国家列为低碳经济治理的重点。水泥行业要想实现节能降耗的大战略,关键可能取决于很多细微之处。助磨剂是服务于水泥行业的新型辅助行业,其简单高效的特点得到了越来越多水泥生产企业的认可。

本实验研究了几种助磨剂对水泥粒度的影响,分析了其对水泥的适应性,并研制了几种助磨剂复合材料。

1实验方案和实验过程
1.1实验方案
本实验以两种乙二醇和三乙醇胺助磨剂为研究对象,比较了它们对水泥粒度的影响,并研究了不同添加量以及乙二醇和三乙醇胺混合对粉磨过程的影响。

1.2实验原材料
水泥熟料:水泥厂生产的硅酸盐水泥熟料。
乙二醇:分子量为62.07,比重为1.111g/cm3,在水中溶解度无限的液体。
三乙醇胺:液体,分子量149.19,比重1.123 g/cm3,耐碱耐高温。

1.3实验设备
粒度分析仪:NSKC-1粒度分析仪,配有用于振荡的超声波发生器。
行星磨:XQM-L,南京实验室仪器研究所。设置行星磨转速为300转/分,研磨时间为30分钟。球磨机中钢球的配比为:大球(φ15mm,6球),中球(φ10mm,16球),研磨体总重量为297.53g,料球比为0.336。

1.4实验方法
(1)称取5份100克水泥熟料,分别加入0.1克、0.2克、0.3克、0.4克和0.5克乙二醇,放入XQM系列变频行星磨中,研磨后取样,在超声波发生器中振动后进行粒度分析,得到实验数据。
(2)加入三乙醇胺后,用同样的方法测量粉磨后水泥熟料的粒度分布。三乙醇胺的加入量是乙二醇的两倍。
(3)将乙二醇和三乙醇胺混合后,两者助磨剂的比例设计为1: 1,混合后总量参数仍为0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g,实验步骤不变,测定加入混合助磨剂后水泥熟料的粒度分布。

2结果和分析
以往的研究表明,小于3μm的水泥颗粒加水后迅速水化,不仅有助于水泥的初期强度,而且对以后水泥强度的发展没有影响。大于60μm的颗粒几乎不形成水合物,3-30μ m的颗粒通常是水泥强度的最大贡献者。因此,为了研究助磨剂对水泥性能的影响,从理论上对比分析了磨细水泥中小于30μm颗粒的含量。

2.1乙二醇的影响
研磨后对粉末进行粒度分析,得到不同乙二醇含量的30μm筛目。如表1所示。
表1不同乙二醇添加量与产品中30μm孔径的关系
根据助磨剂的作用机理,由于乙二醇的加入,降低了物料的表面能,消除了静电效应,加快了物料在磨内的移动速度。因此,乙二醇的加入提高了研磨效率,当加入量为0.3%时,研磨效率在30μm筛处达到最大。但随着乙二醇的进一步加入,乙二醇的作用不再增加,反而会降低物料的流动性,所以30μm筛下的尺寸会变小。
五种乙二醇的添加量在30μm筛下均在90%以上,乙二醇助磨效果显著。当30μm筛下的乙二醇用量为0.3%时,达到最大值100%。所以乙二醇的添加量并不是越多越好,要根据实际情况添加。
粉末的颗粒主要分布在3-30微米之间,颗粒分布比较均匀。因此,乙二醇也提高了水泥的强度。相比较而言,3μm以下乙二醇含量为0.2%的颗粒较少,因此乙二醇含量为0.2%的水泥性能应优于其他。

2.2三乙醇胺的影响
研磨后,分析粉末的粒度,不同三乙醇胺添加量的粉末粒度为30μm。
和乙二醇一样,根据助磨剂的作用机理,由于三乙醇胺的加入,降低了物料的表面能,消除了静电效应,加快了物料在磨内的移动速度。因此,三乙醇胺的加入提高了研磨效率,当加入量为0.4%时,研磨效率在30μm筛处达到最大。但当进一步加入三乙醇胺时,其助磨剂效应不再增加,反而会降低材料的流动性,所以30μm的筛目变小。
90%以上的30μm筛是通过添加五种不同的三乙醇胺制成的,三乙醇胺的助磨作用显著。在30μm的筛网下,三乙醇胺含量为0.4%时,达到100%。同样,三乙醇胺的用量也不是越多越好,而是要根据实际情况来添加。
粉末颗粒比较理想,大多分布在3-30微米之间,颗粒分布比较均匀。因此,三乙醇胺也提高了水泥的强度。其中,三乙醇胺含量为0.1%和0.2%的颗粒更多地分布在3 ~ 30μ m,因此三乙醇胺含量为0.1%和0.2%的水泥应具有较好的强度。

2.3乙二醇和三乙醇胺复合物的影响助磨剂
分析研磨粉末的粒度,得到不同乙二醇和三乙醇胺化合物助磨剂添加量的30μm筛目:
随着same 助磨剂的加入,由于乙二醇和三乙醇胺的加入,物料的表面能降低,静电效应消除,物料在磨内的移动速度加快。由于乙二醇和三乙醇胺的复合作用,在用量为0.1时,30μm筛已基本达到上限。但随着乙二醇和三乙醇胺的进一步加入,助磨剂的作用不再增加,所以在30μm筛下基本不变。(由于助磨剂的加入量比较大,实验数据变化的空间不大。因为实验误差,可以认为30μm筛基本不变。)
加入5种化合物助磨剂,在30μm筛下可以得到95%以上的化合物助磨剂,化合物助磨剂具有明显的助磨作用。当化合物助磨剂的用量为0.1%时,在30μm筛下,化合物助磨剂的比值达到100%。考虑到实验误差,0.1 ~ 0.5%的化合物助磨剂对30μm筛下水泥的作用几乎相同。应比较水泥性能的影响。
粉体的颗粒非常细小,40%的颗粒小于3 μ m,因此,复合材料助磨剂对水泥的强度影响很大。与0.3%化合物助磨剂添加量相比,颗粒更多地分布在3 ~ 30μ m,因此0.3%化合物助磨剂添加量的水泥应具有比其他更好的强度。

3结论
组合助磨剂对石英研磨效果的影响
粉末技术网络

助磨剂可以提高物料的粉磨效率,降低粉磨能耗。为了进一步提高助磨剂的效果,近年来,组合助磨剂的应用和研究引起了研究者的广泛关注。


选取六偏磷酸钠和硅酸钠作为单一助磨剂并按1:1的质量比形成组合助磨剂结果表明:
(1)当单一助磨剂硅酸钠和六偏磷酸钠以0.5%和0.3%的最佳用量使用时,应时粉磨产品中-0.043mm粒度含量分别提高6.56%和7.57%;与助磨剂硅酸钠和六偏磷酸钠组合不加助磨剂和单独添加助磨剂硅酸钠和六偏磷酸钠相比,0.043mm粒度含量分别提高了9.90%、3.34%和2.23%,明显提高了应时的磨矿效率。
(2)浆料粘度试验发现助磨剂的组合明显降低了浆料粘度,促进了浆料的分散性和流动性;红外光谱、溶液化学计算和XPS表面元素分析表明,当磨浆pH值为9.89时,磨水中的钙离子吸附在应时表面,在应时表面产生Si-O-Ca+活性位。组合助磨剂以HPO42- 2和HSI O3-3-为主要活性物质,基团电负性比单一助磨剂强,受Ca2+影响。吸附能的计算表明,组合助磨剂比两种单一助磨剂在活化应时表面具有更强的吸附作用,可以通过吸附降低应时的表面硬度和抗拉强度,可以明显提高应时的磨矿效率。
(3)硅酸钠和六偏磷酸钠在石英粉加工过程中可能存在协同效应。硅酸钠能明显降低浆料的粘度,而六偏磷酸钠在应时表面的吸附作用强于硅酸钠,因此能明显降低应时的比表面能。组合助磨剂两者兼得,助磨效果最好。

以上助磨剂除复合助磨剂,3-30μ m分布较大。因此,提高了水泥的强度。一般来说,随着助磨剂一定量的增加,研磨效果基本不变,甚至研磨质量会下降。所以助磨剂的用量要控制在一定的范围内。此外,有些助磨剂对水泥的性能有不利影响。因此,添加助磨剂和助磨剂不应影响水泥的其他性能。

与水泥行业其他节能减排方式相比,水泥助磨剂的应用几乎不需要增加任何固定资产投资,直接并入后经济效益可观。毫无疑问,借助低碳经济的春风,水泥助磨剂行业向多功能、低碳水泥助磨剂转型发展,为期不远。
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