水泥助磨劑配方分析技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2012/10/24 15:57:36 來(lái)源:周工 字體: 

高效復(fù)合水泥助磨劑廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)水泥制品添加劑,禾川化工專業(yè)從事高效復(fù)合水泥助磨劑配方還原、配方分析,配方檢測(cè)、成分分析,配方研制,為水泥助磨劑相關(guān)企業(yè)提供整套技術(shù)解決方案一站式服務(wù);
一、背景
水泥助磨劑廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)水泥制品添加劑,禾川化工專業(yè)從事水泥助磨劑配方還原、配方分析,配方檢測(cè)、成分分析,配方研制,為水泥助磨劑相關(guān)企業(yè)提供整套技術(shù)解決方案一站式服務(wù);水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學(xué)添加劑,可以顯著提高水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。水泥助磨劑能大幅度降低粉磨過(guò)程中形成的靜電吸附包球現(xiàn)象,并可以降低粉磨過(guò)程中形成的超細(xì)顆粒的再次聚結(jié)趨勢(shì)。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動(dòng)性,提高磨機(jī)的研磨效果和選粉機(jī)的選粉效率,從而降低粉磨能耗。使用助磨劑生產(chǎn)的水泥具有較低的壓實(shí)聚結(jié)趨勢(shì),從而有利于水泥的裝卸,并可減少水泥庫(kù)的掛壁現(xiàn)象。作為一種化學(xué)激發(fā)劑,助磨劑能改善水泥顆粒分布并激發(fā)水化動(dòng)力,從而提高水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。
二、水泥助磨劑
常見(jiàn)水泥助磨劑有液體和粉體(固體)兩種,都能顯著地提高磨機(jī)產(chǎn)量,或提高產(chǎn)品質(zhì)量,或降低粉磨電耗。在濕法粉磨過(guò)程中的水泥助磨劑又稱之為:分散劑。
按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類,水泥助磨劑可以分為三種:聚合有機(jī)鹽助磨劑、聚合無(wú)機(jī)鹽助磨劑和復(fù)合化合物助磨劑。目前使用的水泥助磨劑產(chǎn)品大都屬于有機(jī)物表面活性物質(zhì)。由于單組分助磨劑價(jià)格較高,使用效果也不十分理想,近年來(lái),復(fù)合化合物助磨劑應(yīng)用較為廣泛。
粉體(固體)水泥助磨劑的組分常有:硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、碳黑、粉煤灰、石膏等;
2.1水泥助磨劑原理:
液體水泥助磨劑的組分常有:有機(jī)硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚丙烯酸酯、聚羧酸鹽等;
水泥助磨劑的主要作用是促進(jìn)物料裂紋的形成和擴(kuò)展,水泥助磨劑的原理有很多種學(xué)說(shuō),但目前大家認(rèn)可的有三種學(xué)說(shuō)。
1)強(qiáng)度學(xué)說(shuō)。助磨劑隨物料加入磨內(nèi)后,首先吸附在被磨固體物料的表面,降低其表面能。助磨劑分子吸附在固體物料的裂紋的內(nèi)壁上,進(jìn)一步進(jìn)入到裂紋的人表面,隨時(shí)著裂紋的形成和不斷擴(kuò)展,起到"楔子"作用,不僅阻止裂紋的閉合,而且促使裂紋的擴(kuò)大,加速斷開(kāi)的產(chǎn)生,在粉磨的中后期,助磨劑主要起分散作用,延緩或減輕細(xì)物料的凝聚。
2)分散學(xué)說(shuō)。助磨劑能在物料表面產(chǎn)生選擇性吸附和電性中和,消除靜電效應(yīng),減小微細(xì)的、顆粒聚集的能力和機(jī)會(huì),從而減少磨內(nèi)粘球和糊襯板的現(xiàn)象,提高細(xì)粉物料的分散度,提高機(jī)械能的利用率,因而可提高磨機(jī)的粉磨效率。
3)襯墊學(xué)說(shuō)。助磨劑能消除或大大減小鋼球和磨機(jī)內(nèi)壁上粘附細(xì)粉所產(chǎn)生的襯墊,增強(qiáng)鋼球?qū)ξ锪系淖矒袅Γ茐哪C(jī)內(nèi)部的吸引熱力、化學(xué)力和機(jī)械力。
2.2水泥助磨劑作用:
1)在磨機(jī)狀況不改變的條件下可提高磨機(jī)產(chǎn)量度10-30%,可以改變磨內(nèi)物料的分散性,有效消除水泥微細(xì)顆粒的靜電吸附和包球糊磨現(xiàn)象,優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配。
2)在維持原有磨機(jī)產(chǎn)量不變,提高水泥粉磨細(xì)度及比表面積使水泥強(qiáng)度3天提高20%,28天提高10%以上;或維持現(xiàn)有的水泥粉磨細(xì)度及比表面積,可以提高水泥磨機(jī)的產(chǎn)量10%以上。
3)使用水泥助磨劑能通過(guò)提高體積密度帶來(lái)的儲(chǔ)存能力增進(jìn),減少"結(jié)塊"現(xiàn)象,提高水泥流動(dòng)性。水泥的"結(jié)塊"對(duì)應(yīng)壓實(shí)狀態(tài),主要是由于機(jī)械擠壓和顆粒間的相互吸引造成的。水泥結(jié)塊指數(shù)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法有效評(píng)估。流動(dòng)性對(duì)應(yīng)非壓實(shí)狀態(tài)。水泥助磨劑減小了顆粒間的相互吸引,使水泥顆粒處于一種干分散狀態(tài)中。
4)助磨劑是一種添加劑,適量地加入到被粉磨的物料中,能通過(guò)它對(duì)顆料表面的物理化學(xué)作用,發(fā)揮力學(xué)效能,得以提高物料的易碎性和分散性,從而提高粉磨細(xì)度和降低粉磨電耗。
5)水泥助磨劑還可以為水泥企業(yè)帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益:?jiǎn)萎a(chǎn)水泥電耗,研磨體的消耗量,磨機(jī)襯板消耗量,維修費(fèi)用相應(yīng)下降,生產(chǎn)率提高,企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,成本下降。同時(shí)水泥助磨劑的使用可以改善水泥的流動(dòng)性,提高選粉機(jī)的效率,減少水泥結(jié)庫(kù)現(xiàn)象,水泥裝卸時(shí)間和費(fèi)用均會(huì)相應(yīng)下降。
2.3水泥助磨劑的組分
國(guó)內(nèi)研究及應(yīng)用的水泥助磨劑,有液體助磨劑和固體助磨劑,其基本成分大都屬于有機(jī)表面活性物質(zhì)。主要為醇類,醇胺類,木質(zhì)素磺酸鹽類,脂肪酸及其鹽類,烷基磺酸鹽類等。
1)醇類的選擇
使用醇類有機(jī)物做助磨劑后水泥粉體止角和細(xì)度的變化如下圖所示。隨著單羥基醇有機(jī)物碳鏈長(zhǎng)度的增長(zhǎng),水泥粉體休止角變大,篩余逐漸增多,助磨效果逐漸減弱,A04幾乎沒(méi)有助磨效果。單羥基醇有機(jī)物不能使水泥粉體的細(xì)度降低、比表面積增大,因此可以推斷單羥基醇有機(jī)物在水泥粉磨過(guò)程中無(wú)明顯助磨作用。乙二醇、丙三醇只使水泥休止角略微下降,而使篩余顯著降低,說(shuō)明多羥基醇有機(jī)物對(duì)水泥粉磨有助磨效果。乙二醇、丙三醇降低了水泥的細(xì)度,而比表面積卻沒(méi)有提高。丙三醇的助磨效果較乙二醇、單羥基醇好,這意味著羥基基團(tuán)越多,對(duì)水泥的助磨效果越好;有機(jī)物中碳鏈長(zhǎng)度的變化對(duì)水泥粉磨沒(méi)有顯著影響,決定有機(jī)物助磨作用的因素是其中含有的官能團(tuán)類型和數(shù)量。
2)醇胺類的選擇
醇胺類有機(jī)物對(duì)水泥粉磨的影響見(jiàn)下圖。醇胺類有機(jī)物使水泥45μm篩余降低約4個(gè)百分點(diǎn);隨著醇胺類有機(jī)物中羥乙基數(shù)目增多,水泥粉體休止角逐漸降低,流動(dòng)性增大,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)粉體的團(tuán)聚程度也依次減小。醇胺類有機(jī)物在水泥粉磨過(guò)程中有很好的助磨作用,且能減少粉體的顆粒團(tuán)聚。B1顯著增大了粉體的比表面積,但B2和B3卻幾乎沒(méi)有使水泥樣品的比表面積增大。這是因?yàn)榧尤胧顾嗔鲃?dòng)性增加的二乙醇胺(B2)和三乙醇胺(B3)后,物料在磨內(nèi)分散性提高,在粉磨區(qū)域受沖擊的機(jī)會(huì)趨于平衡,過(guò)細(xì)和過(guò)粗顆粒減少,而B(niǎo) laine比表面積受過(guò)細(xì)顆粒和過(guò)粗顆粒含量的影響很大,因此水泥的Blaine比表面積幾乎沒(méi)改變。
3)木質(zhì)素磺酸鹽
木質(zhì)素磺酸鹽包括鈣、鎂及胺鹽。木質(zhì)素磺酸鹽具有芳基核,由丙烷基連結(jié)成非極性的長(zhǎng)鏈,鏈上含有極性的官能團(tuán),如磺酸基、甲氧基、羥基及羰基等。這種結(jié)構(gòu)使得它具有偶極性,呈現(xiàn)出表面活性,是一種強(qiáng)的表面活性劑。
其作用機(jī)理是削弱顆粒的強(qiáng)度和阻止顆粒聚結(jié),兩者都牽涉到降低顆粒表面的自由能,因此,助磨劑的功效歸根結(jié)底必然反映在其吸附活性上。
在磨機(jī)內(nèi)的環(huán)境中,吸附在水泥熟料顆粒表面上的木質(zhì)素磺酸鹽分子的活性部分(磺酸基等)與顆粒表面接觸,憎水基團(tuán)則伸向大氣。由于木質(zhì)素磺酸鹽是分子量高達(dá)幾百到幾百萬(wàn)的物質(zhì),在顆粒上的吸附屬高分子吸附。由于水泥顆粒表面不可能是光滑表面且具有裂紋,因而木質(zhì)素聚合度較低時(shí),有利于吸附。木質(zhì)素磺酸鹽在水泥顆粒上的吸附量隨著陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)而變化。當(dāng)陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)相同時(shí),吸附能力無(wú)大差別。作為助磨劑使用的木質(zhì)素磺酸鹽,鎂和鈣鹽比銨鹽好.
木質(zhì)素磺酸鹽包括鈣、鎂及胺鹽。木質(zhì)素磺酸鹽具有芳基核,由丙烷基連結(jié)成非極性的長(zhǎng)鏈,鏈上含有極性的官能團(tuán),如磺酸基、甲氧基、羥基及羰基等。這種結(jié)構(gòu)使得它具有偶極性,呈現(xiàn)出表面活性,是一種強(qiáng)的表面活性劑。
其作用機(jī)理是削弱顆粒的強(qiáng)度和阻止顆粒聚結(jié),兩者都牽涉到降低顆粒表面的自由能,因此,助磨劑的功效歸根結(jié)底必然反映在其吸附活性上。
在磨機(jī)內(nèi)的環(huán)境中,吸附在水泥熟料顆粒表面上的木質(zhì)素磺酸鹽分子的活性部分(磺酸基等)與顆粒表面接觸,憎水基團(tuán)則伸向大氣。由于木質(zhì)素磺酸鹽是分子量高達(dá)幾百到幾百萬(wàn)的物質(zhì),在顆粒上的吸附屬高分子吸附。由于水泥顆粒表面不可能是光滑表面且具有裂紋,因而木質(zhì)素聚合度較低時(shí),有利于吸附。木質(zhì)素磺酸鹽在水泥顆粒上的吸附量隨著陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)而變化。當(dāng)陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)相同時(shí),吸附能力無(wú)大差別。作為助磨劑使用的木質(zhì)素磺酸鹽,鎂和鈣鹽比銨鹽好.
4)木質(zhì)素
此類復(fù)合水泥助磨劑均將多種有效助磨 成分配合在一起,在粉磨過(guò)程中發(fā)揮各自的助磨功效,因此,能顯著降低篩余細(xì)度,增加水泥比表面積;提高了物料的流動(dòng)性,減少顆粒間粘附力和團(tuán)聚作用,防止顆粒再度聚結(jié),從而抑制粉磨逆過(guò)程的進(jìn)行;同時(shí)能更有效地激發(fā)物料各組分中的潛在活性,獲得較高的水泥強(qiáng)度。
木質(zhì)素型復(fù)合水泥助磨劑的主要成分木質(zhì)素磺酸鹽來(lái)自紙漿廢液,價(jià)格低廉,是一種具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的助磨劑。
此類復(fù)合水泥助磨劑均將多種有效助磨 成分配合在一起,在粉磨過(guò)程中發(fā)揮各自的助磨功效,因此,能顯著降低篩余細(xì)度,增加水泥比表面積;提高了物料的流動(dòng)性,減少顆粒間粘附力和團(tuán)聚作用,防止顆粒再度聚結(jié),從而抑制粉磨逆過(guò)程的進(jìn)行;同時(shí)能更有效地激發(fā)物料各組分中的潛在活性,獲得較高的水泥強(qiáng)度。
木質(zhì)素型復(fù)合水泥助磨劑的主要成分木質(zhì)素磺酸鹽來(lái)自紙漿廢液,價(jià)格低廉,是一種具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的助磨劑。
5)滑石或糖蜜類
滑石為天然礦物,糖蜜為制糖廢液,以上兩種物質(zhì)價(jià)格低廉,貨源充足,用其作助磨劑不僅具有節(jié)電效果,而且水泥各齡期強(qiáng)度均有提高,糖蜜作礦渣水泥助磨劑,解決了礦渣水泥助磨問(wèn)題。
滑石為天然礦物,糖蜜為制糖廢液,以上兩種物質(zhì)價(jià)格低廉,貨源充足,用其作助磨劑不僅具有節(jié)電效果,而且水泥各齡期強(qiáng)度均有提高,糖蜜作礦渣水泥助磨劑,解決了礦渣水泥助磨問(wèn)題。
三、水泥助磨劑參考配方(僅供參考):
|
組分 |
投料量(g/L) |
|
三乙醇胺 |
180~220 |
|
糖蜜 |
50~80 |
|
磷酸鈉 |
5~10 |
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木質(zhì)素磺酸鈉 |
30~50 |
|
氯化鈉 |
120~150 |
|
醋酸鈉 |
50~80 |
|
氯化鉀 |
20~30 |
|
硫氰酸鈉 |
30~50 |
|
水 |
余量 |
四、市面常見(jiàn)水泥助磨劑:
水泥活化助磨劑、高效水泥復(fù)合助磨劑、聚合物有機(jī)鹽助磨劑、聚合物無(wú)機(jī)鹽助磨劑、復(fù)合化合物助磨劑
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