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    漢中市四星化工有限公司
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漢中市四星化工有限公司與科技大學(xué)共同創(chuàng )作一種新型水泥助磨劑的制備及性能測試
日期:  2012/10/11  點(diǎn)擊 3884                  


漢中市四星化工有限公司與科技大學(xué)共同創(chuàng  )作一種新型水泥助磨劑的制備及性能測試

一種新型水泥助磨劑的制備及性能測試

蘇秀霞1,趙鈐妃1,劉崇喜2

【參與寫(xiě)作單位】

(1.      教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室,陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,蘇秀霞1,趙鈐妃1,陜西 西安 710021。

(2.      漢中市四星化工有限公司,劉崇喜,陜西漢中 723000。

摘要:以三乙醇胺、乙二醇、尿素、醋酸鈉等為原料,制備了一種高分散性、高早強活化作用的高分子水泥助磨劑,通過(guò)在不同礦渣原料、水泥熟料及其不同粉磨條件下進(jìn)行工業(yè)性生產(chǎn)應用表明,該助磨劑對水泥粒度分布有優(yōu)化作用,助磨劑摻量為0.040.05%時(shí)可提高水泥產(chǎn)量15%~30%.

關(guān)鍵詞三乙醇胺;乙二醇;醋酸鈉;高分子水泥助磨劑

中圖法分類(lèi)號:TQ172.463     文獻標識碼:A

0         引 言

目前,我國水泥生產(chǎn)存在兩大問(wèn)題:一是產(chǎn)品質(zhì)量普遍比國外低;二是能量利用率低、電耗高.水泥粉磨細度、顆粒型狀和顆粒組成對于改改善水泥性能以及充分發(fā)揮水泥活性有很大作用,但改善水泥性能、提高水泥細度又會(huì )使磨機產(chǎn)量下降,電耗增加.近年來(lái)隨著(zhù)世界能源危機的加深,國家對節能技術(shù)也更加重視.另外,水泥助磨劑市場(chǎng)龐大、品種繁多,加之我國水泥助磨劑發(fā)展走了很多彎路,存在很多問(wèn)題,致使大多數水泥企業(yè)對其望而卻步,形成抵觸情緒,從而不利于水泥助磨劑的推廣和使用.因此提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量及粉磨效率,降低粉磨電耗,是我國水泥工作者極為關(guān)注的問(wèn)題.傳統水泥助磨劑對于提高粉磨效率1、降低粉磨電耗有較為顯著(zhù)的效果,但對于提高水泥強度等質(zhì)量指標則無(wú)明顯效果2.因此對水泥助磨劑的深入研究和應用勢在必行.

本文進(jìn)行了不同測定方法的對比試驗,以此研究助磨劑效果的測定判斷方法,提高實(shí)驗室小磨實(shí)驗結果與大磨工業(yè)生產(chǎn)的可模擬性.在現有工藝設備基礎上,加入微量水泥助磨劑既可以提高粉磨效率,又可提高水泥質(zhì)量,從而獲得較好的經(jīng)濟效益.

1 實(shí)驗部分

1.1         實(shí)驗儀器及試劑

Φ500mm×500mm實(shí)驗室標準磨;KBS-2型自動(dòng)比表面積測定儀;BT-9300Z型激光粒度分布儀,丹東百特科技有限公司.

水泥熟料,陜西省天柱水泥制造有限責任公司;石膏,陜西省天柱水泥制造有限責任公司;三乙醇胺,CP,天津市天力化學(xué)試劑有限公司;乙二醇,AR,天津市博迪化工有限公司;尿素,陜西華山化工集團有限公司;醋酸鈉,AR,青島新永安化學(xué)品有限公司;木質(zhì)素磺酸鈣,鄭州市強源化工有限公司;丙三醇,AR,青島萬(wàn)盛化工有限公司;消泡劑,西安萬(wàn)德化工有限公司.

1.2 新型助磨劑(M1)的制備

40.5mL水加入反應器,水溫保持在30,加入50g木質(zhì)素磺酸鈣和5g消泡劑均化20min,再加入100g尿素和150g醋酸鈉均化15min,繼續加入120g乙二醇和120g丙三醇,升溫至35曟均化30min,加入180g三乙醇胺升溫至40曟均化(充分攪拌均化)30min,然后放料包裝,貯存停放24h即得成品.

1.3 提高水泥產(chǎn)量實(shí)驗

3份相同質(zhì)量的生產(chǎn)水泥的喂料,第一份中不加新型水泥助磨劑(M1),第二份、第三份分別加入喂料量的0.04%、0.05%的新型水泥助磨劑(M1),對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行比較.

1.4 對比實(shí)驗

進(jìn)行兩組對比實(shí)驗,其配料比均為水泥熟料暶石膏=955,第一組為研究不同種類(lèi)及摻量的助磨劑M1、M2、M3對硅酸鹽水泥性能影響的表征方法,摻量分別為M10.04%、M20.05%、M30.5%.第二組是對M1進(jìn)行最佳摻量研究(分別為0.02%、0.04%、0.06%),M2(摻量為0.04%)進(jìn)行助磨效果比較.

分別稱(chēng)取5kg按上述比例配好的試樣,然后加入相應量的助磨劑,用實(shí)驗室小磨粉磨40min,粉磨完畢,分別進(jìn)行流動(dòng)性、篩余、比表面積、抗壓強度以及顆粒級配測定,然后進(jìn)行水泥凈漿強度(水灰比為0.3)和砂漿強度(水灰比為0.5)的測定.

2 結果與討論

2.1 提高水泥產(chǎn)量

第二份喂料生產(chǎn)所得水泥比第一份質(zhì)量增加了15%,第三份喂料生產(chǎn)所得水泥比第一份質(zhì)量增加了30%,說(shuō)明新型助磨劑M1摻量為0.04%~0.05%時(shí)可提高水泥產(chǎn)量15%~30%.

2.2 助磨效果表征

對第一組水泥的一些粉體特性進(jìn)行測定,測定結果見(jiàn)表1.

1第一組水泥的粉體性能測定結果

編號

助磨劑

休止角

/(°)

篩余/%

比表面積

/(m2/kg)

抗壓強度/MPa

種類(lèi)     摻量/%

45        80

3d      28d

Z1

0

46.3

9.5

3.5

324.5

17.2

45.8

Z2

M1

0.04

39.9

2.7

2.2

335.2

23.1

49.2

Z3

M2

0.05

42.0

4.6

2.5

342.2

24.6

50.9

Z4

M3

0.5

42.4

6.1

2.7

350.1

25.9

51.8

2.2.1 休止角

從表1可以看出,與不加助磨劑的水泥相比,加入助磨劑后水泥休止角分別減小為M1:6.4°,M2:4.3°,M3:3.9°.由此可見(jiàn),使用水泥助磨劑使水泥的流動(dòng)性提高,新型助磨劑M1的效果最顯著(zhù).這主要是由于助磨劑是一種表面活性劑,能夠起到平滑劑的作用[3],可改變粉體顆粒之間的接觸角和摩擦阻力.流動(dòng)性增加有利于生產(chǎn)過(guò)程中的輸送,避免造成水泥結塊.

2.2.2 篩余

從表l可以看出,助磨劑的加入使4580  篩篩余均減少,45  篩篩余變化明顯,80篩篩余變化區分度不大,因此,篩子尺寸越小,篩余降低幅度越大,效果越明顯.

2.2.3 比表面積

從表l可以看出,與未摻加助磨劑的水泥相比,加入助磨劑后比表面積分別增加M1:10.7m2/kg,M2:17.7m2/kg,M3:25.6m2/kg.由此可見(jiàn),助磨劑的使用可增大水泥的比表面積.

2.2.4 抗壓強度

加入助磨劑后水泥的強度均有不同程度的提高,3d抗壓強度分別提高M1:5.9MPa,M2:7.4MPa,

M3:8.7MPa;28d抗壓強度分別提高M1:3.4MPa,M2:5.1MPa,M3:4.1MPa.參照水泥行業(yè)經(jīng)驗,水泥中多增加1%的混合材,水泥3d抗壓強度降低0.4MPa左右,28d抗壓強度降低近0.6MPa,照此折算,在提產(chǎn)基礎上還能夠節省15%左右的熟料.在整個(gè)實(shí)驗中,磨機的系統狀態(tài)保持良好,從實(shí)驗數據來(lái)看,新型助磨劑M1在水泥粉磨過(guò)程中的助磨效果明顯.

2.2.5水泥顆粒粒度組成與分布

用同一批熟料在同一個(gè)500mm500mm 的磨機上進(jìn)行摻與不摻新型助磨劑M1的對比實(shí)驗.實(shí)

驗在不改變比表面積而僅提高磨機產(chǎn)量的條件下進(jìn)行[4],采用激光粒度測試儀測定粒度分布,結果見(jiàn)表2

和表3.

實(shí)驗結果表明:(1)在未改變水泥比表面積、只提高磨機產(chǎn)量的情況下,摻新型助磨劑M1顯著(zhù)提高了

小于33.78 顆粒的含量,74.36%提高到了83.26%;(2)大于60 的顆粒組成從6.28%降低到了

1.23%;(3)10以下的顆粒組成變化不大;(4)小于3.27m 的顆粒組成從18.58%增加到了24.68%,

說(shuō)明摻入新型助磨劑M1后不但能提高磨機的產(chǎn)量,還可改善和優(yōu)化水泥顆粒粒徑的分布,對水泥強度起

主要作用的組份顯著(zhù)增加,過(guò)粗顆粒減少,其中在水泥中起早強作用的3 以下的顆粒有所增加.在增

加細顆粒的同時(shí),還能保持對水泥需水量起主要作用的10 以下的顆粒組成基本不變,保持水泥有較

高的流動(dòng)性和較低的需水量.

2 未摻新型助磨劑M1粉磨后的物料粒徑分布

粒徑

/

微分分布

/%

累積分布

/%

粒徑

/

微分分布

/%

累積分布

/%

粒徑

/

微分分布

/%

累積分布

/%

0.51

4.43

1.40

77.78

39.4

6.28

19.03

0.57

0.77

99.21

5.20

1.16

76.62

45.1

4.71

14.32

0.69

1.36

97.85

6.06

1.37

75.25

53.8

6.05

8.27

0.79

1.43

96.42

7.08

1.99

73.26

63.1

4.18

4.09

0.94

1.16

95.26

8.30

2.99

70.27

73.6

2.61

1.48

1.08

1.00

94.26

9.70

3.61

66.65

80.1

0.78

0.70

1.29

1.54

92.72

11.32

3.82

62.83

100.6

0.61

0.09

1.49

1.78

90.94

13.25

3.76

59.07

117.7

0.05

0.04

1.74

1.88

89.06

15.47

4.06

55.01

137.4

0.04

0.00

2.03

2.11

86.95

18.10

4.77

50.24

160.8

0.00

0.00

2.39

2.11

84.84

21.13

5.37

44.87

187.8

0.00

0.00

2.76

2.29

82.55

24.73

6.14

38.73

219.7

0.00

0.00

3.27

1.13

81.42

28.88

6.48

32.25

256.6

0.00

0.00

3.81

1.82

79.60

33.78

6.61

25.64

300.0

0.00

0.00

3 摻新型助磨劑M1粉磨后的物料粒徑分布

粒徑

/

微分分布

/%

累積分布

/%

粒徑

/

微分分布

/%

累積分布

/%

粒徑

/

微分分布

/%

累積分布

/%

0.51

4.43

1.52

71.71

39.4

6.28

10.46

0.57

1.17

98.85

5.20

1.23

70.48

45.1

4.29

6.17

0.69

2.04

96.81

6.06

1.41

69.07

53.8

3.36

2.81

0.79

2.02

94.79

7.08

2.19

66.88

63.1

1.80

1.01

0.94

1.82

92.97

8.30

3.25

63.63

73.6

0.59

0.42

1.08

1.59

91.38

9.70

3.91

59.72

80.1

0.38

0.04

1.29

1.90

89.48

11.32

4.27

55.45

100.6

0.04

0.00

1.49

1.79

87.69

13.25

4.46

50.99

117.7

0.00

0.00

1.74

1.87

85.82

15.47

5.00

45.99

137.4

0.00

0.00

2.03

2.40

83.42

18.10

5.61

40.38

160.8

0.00

0.00

2.39

2.68

80.84

21.13

5.48

34.90

187.8

0.00

0.00

2.76

2.95

77.89

24.73

5.53

29.37

219.7

0.00

0.00

3.27

2.57

75.32

28.88

5.99

23.38

256.6

0.00

0.00

3.81

2.09

73.23

33.78

6.64

16.74

300.0

0.00

0.00

2.2.6 凈漿強度和砂漿強度

Z1、Z2、Z3、Z4, 4種水泥樣進(jìn)行凈漿強度和砂漿強度的測定,其抗壓強度測定結果如表4所示.

4 助磨劑對水泥抗壓強度和強度比的影響

編號

凈漿強度/MPa

砂漿強度/MPa

3d

28d

3d

28d

Z1

55.1/100

77.2/100

29.6/100

52.8/100

Z2

75.4/139

114.7/151

38.8/135

57.8/112

Z3

67.8/126

90.1/119

39.5/136

57.3/110

Z4

67.4/124

82.7/109

35.2/121

57.7/112

由表4可以看出,幾種助磨劑都不同程度的提高了水泥的早、后期抗壓強度[5].無(wú)論是從凈漿強度還

是砂漿強度來(lái)說(shuō),摻入新型助磨劑M1的水泥各齡期強度提高最明顯,其對水泥強度的增強效果最好.

此可以得出,M1助磨劑在提高水泥細度和強度上效果都是最好的.

3暋結暋論

(1)新型助磨劑M1摻量為0.04%~0.05%時(shí)可提高水泥產(chǎn)量15%~30%.

(2)加入新型助磨劑M1后水泥休止角減小最顯著(zhù),說(shuō)明使用水泥助磨劑可以提高水泥的流動(dòng)性.

(3)加入新型助磨劑M1后篩子尺寸越小,篩余降低幅度越大,效果越明顯.

(4)加入新型助磨劑M1可增大水泥的比表面積,提高水泥耐壓強度,同時(shí)還可改善和優(yōu)化水泥顆粒粒徑的分布,使對水泥強度起主要作用的組份顯著(zhù)增加,過(guò)粗顆粒減少,其中在水泥中起早強作用的3以下的顆粒有所增加.在增加細顆粒的同時(shí),還能保持對水泥需水量起主要作用的10 以下的顆粒組成基本不變,保持水泥有較高的流動(dòng)性和較低的需水量.

參考文獻

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PREPARATIONANDPROPERTYTESTINGOF

THENOVELGRINDINGAIDSOFCEMENT

SUXiu-xia1,ZHAOQian-fei1,LIUChong-xi2

(1.KeyLaboratoryofAuxiliaryChemistry & TechnologyforChemicalIndustry,MinistryofEducation,

SchoolofChemistryandChemicalEngineering,ShaanxiUniversityofScience& Technology,Xi,an710021,

China;2.HanzhongSixingChemicalCo.,Ltd.,Hanzhong 723000,China)

Abstract:Thegrindingaidsofcementweresynthesizedfromtriethanolamine,glycol,urea,

sodiumacetateandsoon.Thegrindingaidsofcementwereonekindhighdispersion,high

intensityandactivationcopolymer.Throughthedifferentslagmaterials,cementclinkerand

grindingundertheconditionsofdifferentindustrial manufacturingapplicationsthatthe

grindingaidsareoptimizedforthesizedistributionofcement.Whenthegrindingaidsdosage

is0.04%~0.05%,thecementproductioncanbeincreased15%~30%. KeyWords:triethanolamine;glycol;sodiumacetate;polymergrindingaidsofcement

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