助磨劑(提高研磨效率的添加劑)

助磨劑 是一種提高研磨效率的添加劑。一般可以為玻璃珠,石英砂等。提高粉磨效率,降低粉磨作業電耗是水泥企業提高經濟效益的有效手段,為達此目的,國內水泥企業一般採取兩種措施:一是改進粉磨機械的結構,改進粉磨工藝流程和方式以使更多的機構能通過粉磨介質作用於物料上;另一種方法是在粉磨過程中加入微量或少量的添加劑,即助磨劑去影響粉碎作業中的力學化學過程,從而達到提高粉磨效率的目的。後者具有投資少、見效快、操作簡單、能改善水泥的物理性能等優點,越來越受到重視。

基本簡介

一般為表面活性物質,具有降低比表面能和「楔入」粒子裂縫的作用。

物料在細磨過程中,顆粒逐步細化,比表面積增大,其表面因斷鍵而荷電,粒子相互吸附並出現團聚,使粉碎效率下降。加入少量助磨劑,可以防止粒子團聚,改善物料流動性,從而提高球磨效率,縮短研磨時間。

如氧化鋁干磨時加入適量油酸,濕磨時加入少量氯化鋁。研磨普通瓷料時加入一定量的亞硫酸紙漿廢液等。

助磨劑種類繁多,隨研磨物料而異,一般以高分子化合物:雙凱聚合多元醇、中博聚合醇胺、三乙醇胺等為首選材料。

對於水泥助磨劑,可以定義為:能夠改善水泥加工中物料易磨性能,提高研磨效率的摻加量不超過0.5%的一種或多種表面活性物質。

水泥助磨劑

簡介

水泥助磨劑是一種化學外加劑,在水泥粉磨過程中摻入少量即可改善粉磨過程。為了提高粉磨效率,降低粉磨電耗,提高水泥粉磨細度和水泥強度,在不改變工廠現有工藝和設備條件的前提下,在粉磨過程中,添加微量或少量的助磨劑去影響粉磨作業的機械力。

水泥助磨劑是水泥產業鏈中的一個小產品,但是它在水泥行業中提產降耗等方面起著十分重要的作用,能為水泥企業帶來實實在在的效益。

20世紀80年代中期,我國研製成功了三個系列十多種助磨劑,分別適用於不同品種的水泥研磨。在比表面積不變的情況下,磨機台時產量提高10%~20%;礦化劑對熟料煅燒的產、質量提高;緩凝劑對水泥品質、性能的改善等等,已成為水泥生產中不可缺少的得力助手。隨著建築工程技術水平的提高,一般混凝土已不能滿足不同施工技術條件的需要,人們已研究出能夠改變混凝土各種性能的外加劑。如:配製優質高強度的混凝土、縮短施工工期加快建築速度、滿足特殊條件下的施工要求、實現混凝土水平和垂直方向的泵管輸送、發展集中工業化大規模生產的商品混凝土等等;外加劑使混凝土的使用性能變得隨心所欲,外加劑已成為除水泥、砂、石和水之外的第五種必不可少的組成材料。水泥和混凝土外加劑專項研究成果及其技術經濟意義、工廠與工地的實施經驗寫真,執行水泥新標準后水泥企業的生產技術實踐,部分國家標準和行業標準選登等等,必將對我國水泥企業、水泥製品及建築施工部門正確、規範地了解和使用外加劑,起到積極的促進作用。

作用

1.在水泥磨機狀況不改變的條件下,可以改變磨內物料的分散性,有效消除水泥微細顆粒的靜電吸附和包球糊磨現象,優化水泥顆粒級配。

2.在保持相同的水泥強度等級,利用相同的水泥熟料和混合材並適當調整其配比的條件下,添加水泥助磨劑后水泥熟料一般可以降低6-10%,同時增加混合材總量6-10%。

3.在維持原有磨機產量不變,提高水泥粉磨細度及比表面積使水泥強度3天提高20%,28天提高10%以上;或維持現有的水泥粉磨細度及比表面積,可以提高水泥磨機的產量10%以上。

水泥助磨劑還可以為水泥企業帶來的直接經濟效益:單產水泥電耗,研磨體的消耗量,磨機襯板消耗量,維修費用相應下降,生產率提高,企業生產規模擴大,成本下降。同時水泥助磨劑的使用可以改善水泥的流動性,提高選粉機的效率,減少水泥結庫現象,水泥裝卸時間和費用均會相應下降。

摻量

(1)使用水泥助磨劑的企業都知道,水泥助磨劑每個品種都有其最佳摻量,液體產品摻量一般在0.03%-0.15%(我公司液體產品摻量一般在0.08%-0.10%之間),摻量範圍大,價格懸殊也大;粉體產品摻量一般在0.5%-1%,摻量大,價格也低。實際上,助磨劑加少了起不到好的效果,加多了助磨效果也不能增加多少,水泥企業追求的應該性價比高的產品。因此,水泥助磨劑企業要有專業的研發人員和專業的技術服務團隊,給水泥廠做好「顧問式」營銷,針對不同企業的不同工藝技術,設備和混合材特點進行量身打造,與水泥企業互利共贏,共同發展。在我國的市場上,以前國內的廠家生產和銷售的基本上均是粉體的。由於水泥新標準中對摻量和氯離子的限制,許多廠家開始生產液體產品。但還有相當數量的廠家還在生產粉體產品。據筆者對國內粉體水泥助磨劑的調查和分析,這些粉體添加劑中的主要成分是氯鹽和硫酸鈉。有些所謂的「助磨劑」中竟然沒有助磨組分。表中為國內一些廠家生產的粉體水泥助磨劑的組成。眾所周知,氯鹽和硫酸鈉對混合材有較好的活性激發作用,作者在這方面已進行了大量的研究工作,對它們的作用機理及對微觀結構和性能的影響進行了非常系統的研究,這些研究結果都發表在國外著名的期刊上,而且已得到世界上水泥混凝土領域的廣泛認可和引用。將氯鹽和硫酸鈉加入到水泥中會造成一些潛在的危害,下面敘述它們對水泥混凝土性能的影響。水泥混凝土中的高氯離子含量會引起鋼筋鏽蝕,從而導致混凝土開裂破壞。據報道,約80%的混凝土耐久性問題是與鋼筋鏽蝕有關。所以,世界上許多國家對水泥中的氯離子含量都作出了比較嚴格的規定,而且水泥生產廠家及水泥混凝土外加劑的生產廠家也都比較自覺。歐洲規定所有品種水泥中的氯離子含量都應小於0.1%,對用於予應力混凝土中的水泥中的氯離子含量應嚴格控制。日本規定普通水泥中的氯離子含量應小於0.035%,早強、超早強、中熱、低熱、抗硫酸鹽等水泥中的氯離子含量應小於0.02%。我國國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)於今年6月1日正式實施,在這個水泥新標準中增加了「水泥生產中允許加入≤0.5%的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須≤0.06%」的要求。原來粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右,假如其中的NaCl含量為30%,那助磨劑中加入的氯離子量為0.15-0.18%。即使現在可把摻量降到0.5%,但加到水泥中的氯離子或硫酸根離子的量是沒有變的。再外加水泥熟料及混合材中的氯離子量,水泥中的氯離子量將遠遠超過水泥新標準中的規定量。

(2)鹼-骨料反應和水泥的含鹼量限制.眾所周知,水泥中的鹼就能與活性骨料發生反應而產生膨脹、甚至導致混凝土的開裂和破壞。因此,在許多重大工程中,限制所用水泥中的含鹼量要小於0.6%。粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右,假如其中的NaCl含量為30%,那助磨劑中加入的Na2O量為0.16-0.20%,如其中還含30%的Na2SO4,則進一步增加0.10-0.13%的Na2O,這對低鹼水泥的鹼含量限制和潛在鹼-骨料反應的發生會有很大的影響。美國在在建設高峰時期也沒有太多關注鹼-骨料,結果在八、九十年代時,全國發現了大量的因鹼-骨料反應而導致混凝土結構破壞的案例,現在大家是「見鹼變色」。許多調查研究結果表明,我國許多地區的骨料是鹼活性的,而且也已發現有許多因鹼-骨料反應而導致混凝土結構破壞的案例。因而在水泥中添加Na2SO4需要考慮潛在的後果。

(3)泛鹼現象及混凝土強度倒縮

在水泥中添加硫酸鈉有時能引起泛鹼現象,摻量高時還能導致28天及以後齡期強度的倒縮儘管水泥混凝土中對硫酸鈉沒有直接的規定,但許多國家、地區或工程項目對鹼是有嚴格規定的。硫酸鈉對混凝土性能的影響會是多方面的。

種類型號

水泥助磨劑的種類

(1)A、G2助磨劑(荊門職業技術學院林玉梅)A-有機試劑;G2-工業廢液。

(2)KPY99水泥助磨劑(南華水泥有限公司)。

(3)CBA1110水泥添加劑(格雷斯公司):CBA1110水泥添加劑中含有一種極微量成分CB110,它能催化C4AF的水化反應,並形成一種可溶的化合物,促使這種水化物離開水泥顆粒表面,從而有助於被C4AF相包圍的硅酸鈣相的水化反應。CB110與鐵構成的可溶化合物在水溶液中離開水泥顆粒表面,然後與B110分離,自由的CB110分子重新回到水泥顆粒表面,與C4AF水化物中的鐵進一步結合。因此,只要有未水化的C4AF相和水存在,CB110將會一直促進水泥的水化反應,使水泥大顆粒水化更加完全,使水泥強度完全發揮。

(4)TM助磨劑(華南理工大學):主要由三種物質組成:A為助磨效果較好的鈉鹽,B為非離子表面活性劑,C為具有助磨增強作用的鹽類。三者按一定比例複合而成,濃度為40%,PH=8~9,密度為1.14g/cm3。

(5)BT-2000型多功能水泥活化助磨劑。

(6)新疆天山水泥股份公司使用:CGA型助磨劑。

(7)AS水泥助磨劑(中南大學化學化工學院):三乙醇胺與減水劑(改性木質素衍生物)複合,以無機礦物為載體的新型複合助磨劑。

(8)TM水泥助磨劑(華南理工大學):主要由三種物質組成:A—鈉鹽,助磨效果較好;B—非離子表面活性劑;C—鹽類,具有助磨增強作用。TM由A、B、C按一定比例複合而成,濃度為40%,密度:1.14g/cm3。

(9)LT2003助磨劑(華南理工大學):表面活性劑A、B、工業廢液C、酸、鹼以一定比例和程序配製而成,濃度40%,PH=8,密度:1.12g/cm3。

(10)HM1002助磨劑(濟南金翔遠科技發展有限公司)。

(11)DF型助磨劑(中國建材研究院、美國希普公司)。

(12)BD9911系列高效水泥助磨劑(天津水泥設計研究院必爾得公司)。

(13)CD88系列助磨劑(洛陽萬順建材公司):主要由煤的提取物、植物油及醇胺等十多種材料經乳化複合而成。

(14)Mighty LF系列助磨劑(日本花王公司)該產品來源於椰油和棕櫚油,是天然脂肪醇的衍生物,不含損害水泥耐久性的氯鹽,不含對人體和環境有害的胺類和醛類成分。有效改善水泥的比表面積,細度和顆粒分佈,促進水泥中鐵鹽類難以水化的礦物組分的水化,提高水泥各個齡期的強度。

粉體助磨劑

粉體助磨劑一般使用的主要原料由:三乙醇胺(助磨)、工業鹽(導致氯離子超標)、硭硝、元明粉(易結晶),以粉煤灰作為載體攪拌混合均勻生產而成。

1%粉體助磨劑生產工藝:智恆助磨劑母液2.5-3%,工業鹽5-10%,生石灰粉(白灰)10-15%,載體(粉煤灰,石粉或是水渣)77%左右。

液體助磨劑

液體水泥助磨劑原料:三乙醇胺、液體助磨劑母液、聚合醇胺、聚合多元醇、三異丙醇胺、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、糖醚(也稱為糖蜜、桔水,用於調色或改善水泥和易性/調節凝結時間,有增強效果)、醋酸鈉(也成為乙酸鈉)、十二烷基苯(提高流速)、硫酸鋁、氯化鈣和硫酸鈉等。

近年來還出現了高分子合成助磨劑,主要是聚羧酸係為主,但是聚羧酸系助磨劑和萘系混凝土外加劑不相容性制約了他的快速發展,還有三乙醇胺改性的高分子合成系列水泥助磨劑。

發展前景

助磨劑配方不是一勞永逸的配方,需要經過科學試驗,針對不同熟料和混合材做對比試驗,總結經驗才行。水泥新標準的實施為助磨劑行業的轉型打入了強心針,粉體助磨劑向液體助磨劑的轉型勢在必行。液體助磨劑的技術發展比較迅速,近期各高校和部分助磨劑企業在開發新型助磨劑,有的是高分子合成的助磨劑,助磨劑行業將迎來欣欣向榮的大好局面。

2007年中國水泥協會成立了水泥助磨劑分會,標誌著中國水泥助磨劑行業的發展駛入了規範發展的快車道!

生產配方

1、1%粉體水泥助磨劑:

粉體助磨劑母液3%、工業鹽5%、生石灰粉15%、載體77%。

2、0.5%粉體水泥助磨劑:

粉體助磨劑母液5-6%、工業鹽15%、生石灰粉25%、載體64-65%。

3、0.1%液體水泥助磨劑:

(1)、液體助磨劑母液20%、無水氯化鈣25%、水55%。

(2)、液體助磨劑母液20%、無水氯化鈣15%、白糖5%、水60%。

(3)、液體助磨劑母液16%、無水氯化鈣15%、硝酸鈣20%、糖蜜5%,余量為水。

生產工藝

小型水泥廠現場攪拌直接使用,流程如下:

可以選擇化工用噸桶來作為助磨劑的攪拌容器和使用容器,按照一隻噸罐存放一噸助磨劑設計。然後實際測量一下水應該在每隻噸罐中的位置,並在每隻罐上進行標註,以便每次生產助磨劑時無需計量,按標記加入水即可。原料加入順序是,先按生產比例將水加入到噸罐中,然後放入助磨劑母液。加入后,用一隻鋼管人工攪拌一下,以便讓罐中的液體快速溶解。(建議:助磨劑應在磨頭旁生產,以便生產完成後無需搬運直接使用。)

大中型水泥廠及助磨劑生產企業設立工廠加工生產,流程如下:

A-水。

B-助磨劑母液→依序按比例加入攪拌桶攪拌,攪拌30分鐘即可→高效液體助磨劑→包裝→成品。

影響助磨劑使用效果的因素主要是:(1)助磨劑本身的性質;(2)助磨劑的用量;(3)被粉磨物料的性質:(4)粉磨設備的工藝條件(包含產品細度、磨內溫度等)。

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