高效助磨劑應(yīng)用效果及其原理淺析

王天印

洛陽(yáng)黃河同力水泥有限責(zé)任公司（471600）

0 引言

現(xiàn)代水泥粉磨技術(shù)發(fā)展較快，水泥磨機(jī)逐漸大型化，生產(chǎn)能力成倍增加。以筒式磨機(jī)為例，由于磨內(nèi)物料受到研磨體的沖擊、摩擦、研磨，導(dǎo)致研磨體及襯板表層產(chǎn)生靜電荷及微粉吸附，形成“緩沖墊層”，嚴(yán)重削弱了粉磨功效。這種狀況出現(xiàn)后,必須采用一種分散性能良好的表面活性物質(zhì)來(lái)消除磨內(nèi)物料的粘聚現(xiàn)象,提高研磨體和襯板工作表面的光潔度，改善物料顆粒的分散性及流動(dòng)性，以求逐步提高水泥粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

一般說(shuō)來(lái),助磨劑按其表面狀態(tài)可分為液體型和固體型兩大類，可以是無(wú)機(jī)、有機(jī)或由兩種材料組成的復(fù)合型產(chǎn)物[1]。這類化學(xué)物質(zhì)的表面活性較高，分散與助磨作用明顯，可以大幅度提高水泥粉磨設(shè)備的生產(chǎn)效率、降低粉磨過(guò)程電能消耗，且助磨劑本身對(duì)水泥的理化性能無(wú)害[2]。

1 實(shí)驗(yàn)方法

LY-K型高效多功能水泥助磨劑為醇胺類液體水泥助磨劑，具有提高水泥磨產(chǎn)量、同時(shí)增加水泥各齡期強(qiáng)度以及改善水泥性能等多重功效。對(duì)不同粉磨設(shè)備和工藝流程以及原材料性能具有廣泛的適應(yīng)性。建議摻加量0.1%。

試驗(yàn)在某5000 噸新型干法水泥生產(chǎn)線上進(jìn)行，主要混合材為礦渣、粉煤灰、礦渣微粉及少量石灰石。實(shí)驗(yàn)室研究利用φ500mm標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行。大磨試驗(yàn)在φ4.2×13 m閉路水泥磨上進(jìn)行，磨頭配備RP 140-110輥壓機(jī)系統(tǒng)。添加助磨劑水泥的混合材比未添加助磨劑水泥增加8.0%左右。出磨水泥依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671-1999進(jìn)行物理性能檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高效助磨劑應(yīng)用效果分析

試驗(yàn)用熟料化學(xué)成分及物理力學(xué)性能見(jiàn)表1所示；實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)小磨試驗(yàn)結(jié)果如表2所示;大磨試驗(yàn)結(jié)果如表3所示；大磨試驗(yàn)的產(chǎn)量和電耗變化情況如表4所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管混合材明顯增加，熟料相對(duì)降低，水泥膠砂強(qiáng)度并未降低，28 d抗壓強(qiáng)度增加1.6MPa,1 d和3 d抗折強(qiáng)度也均有增加。其它性能如安定性、凝結(jié)時(shí)間等無(wú)明顯變化，水泥漿體流動(dòng)性有明顯改善。同時(shí)磨機(jī)產(chǎn)量提高7.9%，顯著節(jié)省了粉磨電耗。

表1 熟料化學(xué)成分及礦物組成(%)

表2 標(biāo)準(zhǔn)小磨試驗(yàn)結(jié)果

表3 大磨試驗(yàn)結(jié)果

表4 大磨產(chǎn)量和電耗變化情況

以年產(chǎn)200萬(wàn)噸水泥計(jì)算，使用LY-K高效多功能水泥助磨劑可節(jié)電4.8×106kW·h/t，節(jié)電效益達(dá)230萬(wàn)元。每年可凈增產(chǎn)水泥24萬(wàn)噸，以每噸水泥獲利30元計(jì)算，可增加效益720萬(wàn)元，兩項(xiàng)合計(jì)每年凈增效益950萬(wàn)余元。同時(shí)還大量利用了工業(yè)廢渣，減少排放，獲得了顯著的增產(chǎn)、節(jié)電、低碳、降低成本的綜合效果。

2.2 高效助磨劑作用機(jī)理淺析

格里菲斯斷裂力學(xué)理論認(rèn)為,一切實(shí)際材料總存在許多細(xì)小的裂紋。也就是說(shuō)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密程度是相對(duì)的,或多或少都會(huì)存在一定的結(jié)構(gòu)缺陷,材料的斷裂過(guò)程是從結(jié)構(gòu)最薄弱處開始的，斷裂時(shí)新的裂紋不斷出現(xiàn)，舊的裂紋不斷延長(zhǎng)，裂紋不斷擴(kuò)展的最終結(jié)果是導(dǎo)致材料破裂。當(dāng)系統(tǒng)中有助磨劑存在時(shí),良好的表面分散活性使其不斷向裂紋內(nèi)部滲透，加快裂紋的擴(kuò)展速度，從而改善材料的易磨程度。列賓捷爾提出表面吸附理論,認(rèn)為固體通過(guò)吸附表面活性劑能夠改變其機(jī)械阻力，從而降低粉磨能耗。沃爾特·杜達(dá)曾將物料粉磨過(guò)程中研磨體表層包裹歸結(jié)于靜電、表面能、吸附、機(jī)械沖擊及磨溫等幾個(gè)因素。LY-K型助磨劑是一種具備分散、吸附，提高物料易碎、易磨性及流動(dòng)性，自身具有高表面活性的復(fù)合物質(zhì)。在磨內(nèi)對(duì)被磨物料顆粒和研磨體之間產(chǎn)生物理和化學(xué)作用，降低粉磨過(guò)程能量消耗，顯著提高單機(jī)生產(chǎn)能力。

LY-K型多功能水泥助磨劑是醇胺類復(fù)合型助磨劑，具有不飽和價(jià)鍵和偶極矩,可與被磨物料顆粒表面和不平衡價(jià)鍵相結(jié)合，降低顆粒新生表面的自由能。同時(shí)，吸附作用的產(chǎn)生與存在,使助磨劑均勻分布于有裂紋缺陷的被磨顆粒表面，有助于裂紋的擴(kuò)展，物料的易碎性明顯提高。吸附作用還能有效地中和并消除磨內(nèi)研磨體—物料—襯板—研磨體之間摩擦產(chǎn)生的靜電荷,抵消顆粒表面的吸附力，抑制粘附、結(jié)塊、包球、包鍛現(xiàn)象，改善磨內(nèi)物料的流動(dòng)狀態(tài)，提高粉磨效率。同時(shí)，助磨劑的使用，還可以顯著提高空氣選粉機(jī)的選粉效率,改善水泥顆粒的分散性能，使更多的微細(xì)粉作為成品被選出。增加成品中30 μm以下微粉含量，從而大幅度提高水泥的磨細(xì)程度，加快水泥水化硬化速度，提高物理力學(xué)強(qiáng)度，改善水泥性能。

3 結(jié)論

1）LY-K型高效多功能水泥助磨劑，能夠顯著提高水泥磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，并能提高水泥各齡期的強(qiáng)度，對(duì)水泥性能有一定的改善作用。

2）高效多功能水泥助磨劑的分散、吸附和表面活性作用，是提高水泥磨產(chǎn)量的主要途徑。而助磨劑的使用，使物料粉磨過(guò)程始終處于良性循環(huán)狀態(tài),被磨物料受到充分的機(jī)械力活化和化學(xué)激發(fā)，發(fā)揮出其潛在的物理化學(xué)活性，是水泥各齡期強(qiáng)度提高和性能改善的主要原因。

[1]何宏濤,李衛(wèi)國(guó).淺述我國(guó)水泥助磨劑的研究及應(yīng)用[J].水泥技術(shù)，2007,81-84.

[2]鄭少華,王本語(yǔ),趙旭光.助磨劑在水泥粉磨中的作用及對(duì)產(chǎn)品性能的影響[J].水泥,1994,7:1-4.

[3]陸厚根.粉體技術(shù)導(dǎo)論[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,1998.