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水泥助磨剂配方分析技术

发布时间:2012/10/24 15:57:36 来源:周工 字体: 
高效复合水泥助磨剂广泛应用于建筑行业水泥制品添加剂,禾川化工专业从事高效复合水泥助磨剂配方还原、配方分析,配方检测、成分分析,配方研制,为水泥助磨剂相关企业提供整套技术解决方案一站式服务;

一、背景

水泥助磨剂广泛应用于建筑行业水泥制品添加剂,禾川化工专业从事水泥助磨剂配方还原、配方分析,配方检测、成分分析,配方研制,为水泥助磨剂相关企业提供整套技术解决方案一站式服务;水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂,可以显著提高水泥台时产量和各项技术指标。水泥助磨剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象,并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性,提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率,从而降低粉磨能耗。使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势,从而有利于水泥的装卸,并可减少水泥库的挂壁现象。作为一种化学激发剂,助磨剂能改善水泥颗粒分布并激发水化动力,从而提高水泥早期强度和后期强度。

二、水泥助磨剂

常见水泥助磨剂有液体和粉体(固体)两种,都能显著地提高磨机产量,或提高产品质量,或降低粉磨电耗。在湿法粉磨过程中的水泥助磨剂又称之为:分散剂。
按化学结构分类,水泥助磨剂可以分为三种:聚合有机盐助磨剂、聚合无机盐助磨剂和复合化合物助磨剂。目前使用的水泥助磨剂产品大都属于有机物表面活性物质。由于单组分助磨剂价格较高,使用效果也不十分理想,近年来,复合化合物助磨剂应用较为广泛。
粉体(固体)水泥助磨剂的组分常有:硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、碳黑、粉煤灰、石膏等;

2.1水泥助磨剂原理:

液体水泥助磨剂的组分常有:有机硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚丙烯酸酯、聚羧酸盐等;
水泥助磨剂的主要作用是促进物料裂纹的形成和扩展,水泥助磨剂的原理有很多种学说,但目前大家认可的有三种学说。
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的内壁上,进一步进入到裂纹的人表面,随时着裂纹的形成和不断扩展,起到"楔子"作用,不仅阻止裂纹的闭合,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小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。

2.2水泥助磨剂作用:

1)在磨机状况不改变的条件下可提高磨机产量度10-30%,可以改变磨内物料的分散性,有效消除水泥微细颗粒的静电吸附和包球糊磨现象,优化水泥颗粒级配。
2)在维持原有磨机产量不变,提高水泥粉磨细度及比表面积使水泥强度3天提高20%,28天提高10%以上;或维持现有的水泥粉磨细度及比表面积,可以提高水泥磨机的产量10%以上。
3)使用水泥助磨剂能通过提高体积密度带来的储存能力增进,减少"结块"现象,提高水泥流动性。水泥的"结块"对应压实状态,主要是由于机械挤压和颗粒间的相互吸引造成的。水泥结块指数可以通过实验室测试方法有效评估。流动性对应非压实状态。水泥助磨剂减小了颗粒间的相互吸引,使水泥颗粒处于一种干分散状态中。
4)助磨剂是一种添加剂,适量地加入到被粉磨的物料中,能通过它对颗料表面的物理化学作用,发挥力学效能,得以提高物料的易碎性和分散性,从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗。
5)水泥助磨剂还可以为水泥企业带来的直接经济效益:单产水泥电耗,研磨体的消耗量,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。同时水泥助磨剂的使用可以改善水泥的流动性,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会相应下降。

2.3水泥助磨剂的组分

国内研究及应用的水泥助磨剂,有液体助磨剂和固体助磨剂,其基本成分大都属于有机表面活性物质。主要为醇类,醇胺类,木质素磺酸盐类,脂肪酸及其盐类,烷基磺酸盐类等。

1)醇类的选择

使用醇类有机物做助磨剂后水泥粉体止角和细度的变化如下图所示。随着单羟基醇有机物碳链长度的增长,水泥粉体休止角变大,筛余逐渐增多,助磨效果逐渐减弱,A04几乎没有助磨效果。单羟基醇有机物不能使水泥粉体的细度降低、比表面积增大,因此可以推断单羟基醇有机物在水泥粉磨过程中无明显助磨作用。乙二醇、丙三醇只使水泥休止角略微下降,而使筛余显著降低,说明多羟基醇有机物对水泥粉磨有助磨效果。乙二醇、丙三醇降低了水泥的细度,而比表面积却没有提高。丙三醇的助磨效果较乙二醇、单羟基醇好,这意味着羟基基团越多,对水泥的助磨效果越好;有机物中碳链长度的变化对水泥粉磨没有显著影响,决定有机物助磨作用的因素是其中含有的官能团类型和数量。

2)醇胺类的选择

醇胺类有机物对水泥粉磨的影响见下图。醇胺类有机物使水泥45μm筛余降低约4个百分点;随着醇胺类有机物中羟乙基数目增多,水泥粉体休止角逐渐降低,流动性增大,实验中发现粉体的团聚程度也依次减小。醇胺类有机物在水泥粉磨过程中有很好的助磨作用,且能减少粉体的颗粒团聚。B1显著增大了粉体的比表面积,但B2和B3却几乎没有使水泥样品的比表面积增大。这是因为加入使水泥流动性增加的二乙醇胺(B2)和三乙醇胺(B3)后,物料在磨内分散性提高,在粉磨区域受冲击的机会趋于平衡,过细和过粗颗粒减少,而B laine比表面积受过细颗粒和过粗颗粒含量的影响很大,因此水泥的Blaine比表面积几乎没改变。
3)木质素磺酸盐
  木质素磺酸盐包括钙、镁及胺盐。木质素磺酸盐具有芳基核,由丙烷基连结成非极性的长链,链上含有极性的官能团,如磺酸基、甲氧基、羟基及羰基等。这种结构使得它具有偶极性,呈现出表面活性,是一种强的表面活性剂。
  其作用机理是削弱颗粒的强度和阻止颗粒聚结,两者都牵涉到降低颗粒表面的自由能,因此,助磨剂的功效归根结底必然反映在其吸附活性上。
  在磨机内的环境中,吸附在水泥熟料颗粒表面上的木质素磺酸盐分子的活性部分(磺酸基等)与颗粒表面接触,憎水基团则伸向大气。由于木质素磺酸盐是分子量高达几百到几百万的物质,在颗粒上的吸附属高分子吸附。由于水泥颗粒表面不可能是光滑表面且具有裂纹,因而木质素聚合度较低时,有利于吸附。木质素磺酸盐在水泥颗粒上的吸附量随着阳离子的价数而变化。当阳离子的价数相同时,吸附能力无大差别。作为助磨剂使用的木质素磺酸盐,镁和钙盐比铵盐好.
4)木质素
  此类复合水泥助磨剂均将多种有效助磨 成分配合在一起,在粉磨过程中发挥各自的助磨功效,因此,能显著降低筛余细度,增加水泥比表面积;提高了物料的流动性,减少颗粒间粘附力和团聚作用,防止颗粒再度聚结,从而抑制粉磨逆过程的进行;同时能更有效地激发物料各组分中的潜在活性,获得较高的水泥强度。
  木质素型复合水泥助磨剂的主要成分木质素磺酸盐来自纸浆废液,价格低廉,是一种具有经济效益和社会效益的助磨剂。
5)滑石或糖蜜类
  滑石为天然矿物,糖蜜为制糖废液,以上两种物质价格低廉,货源充足,用其作助磨剂不仅具有节电效果,而且水泥各龄期强度均有提高,糖蜜作矿渣水泥助磨剂,解决了矿渣水泥助磨问题。

三、水泥助磨剂参考配方(仅供参考):

组分
投料量(g/L
三乙醇胺
180~220
糖蜜
50~80
磷酸钠
5~10
木质素磺酸钠
30~50
氯化钠
120~150
醋酸钠
50~80
氯化钾
20~30
硫氰酸钠
30~50
余量

四、市面常见水泥助磨剂:

水泥活化助磨剂、高效水泥复合助磨剂、聚合物有机盐助磨剂、聚合物无机盐助磨剂、复合化合物助磨剂
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