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XU-ZP系列降低熟料用量的技术途径

一、适应水泥新标准的有效办法  水泥强度主要是受熟料的矿物成分及含量、水泥的颗粒级配、混合材的种类这三个要素的制约,三者间互补共存,缺一不可。在新的《通用硅酸盐水泥》中将P·C品种水泥的混合材掺量规定在>20%且≤50%的范围内,而目前国内的众多企业还无法做到在P·C42.5品种水泥中掺加>20%的混合材,其原因就是受到熟料中的矿物成分及含量、混合材的种类、水泥的颗粒级配的影响。  对水泥企业来说,由于受设备条件的限制,生产高品质熟料有一定难度,如果更新改造水泥磨系统又是一笔不小的投入,这使水泥企业面临两难的选择。为适应水泥新标准,企业既要保证生产的水泥达到新标准要求,又要获得最大的经济效益和社会效益,那么在水泥生产中采用高效复合水泥助磨剂技术,可明显改善水泥的颗粒级配、提高水泥活性、增加混合材掺量,是水泥企业迎接新标准挑战、获取最大经济效益的有效办法。  二、对理想的水泥颗粒级配的解读  众所周知,水泥强度的形成主要是由于水泥颗粒与水化物之间相互连生、搭接、水化,从而产生可以抵抗外力的作用。水泥颗粒的大小与水化速度、水化程度有直接的联系,不同粒径的水泥水化速度和程度差异很大。在组成水泥的所有颗粒中,3~30μm的颗粒对水泥强度增长起主导作用,在此范围内各粒级的分布应是连续的,且总的含量不应<65%。进一步研究发现,16~24μm的颗粒对水泥性能的影响更为重要,它们的含量越多越好。至于<3μm的细颗粒,水化速度很快,有的甚至在搅拌过程中就已经完成,所以这些细颗粒仅对早期强度有利。此外,30~60μm的颗粒水化程度较低,而>60μm的粗颗粒的活性很小,水化作用甚微,仅起填料作用。可见,水泥中>30μm颗粒的含量越多,熟料的利用率就越低。然而,这只是一种笼统的说法:  1.这种说法只是针对水泥熟料而言,而具有活性的<3μm的混合材被置于次要位置;  2.在3~30μm范围内各粒级的分布应是连续的,而连续的颗粒级配不能忽略<3μm的混合材对增加水泥密实性的贡献;  3.理想的水泥颗粒级配应是<3μm的颗粒主要由混合材构成,<45μm的混合材颗粒含量要超过水泥质量的20%,且对水泥强度有贡献。  三、XUZP系列助磨剂降低熟料用量的技术途径  JC/T6672004《水泥助磨剂》行业标准中定义:助磨剂是在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂。其含义有三方面:一是说明助磨剂有改善磨机工况,解决粉磨时的“包球、糊磨”的功能;二是说明助磨剂有利于磨机提高台时产量;三是说明助磨剂有利于改善水泥的颗粒级配。  XUZP系列助磨剂不是减水剂+混凝土增强剂(如三乙醇胺+工业氯盐)的早期复合型助磨剂。XUZP系列助磨剂用于水泥粉磨的技术经济指标,是在不改变原有的粉磨设备、工艺条件的情况下,以达到节约8%以上水泥熟料、多掺8%以上混合材为产品研发目标,同时顾及水泥生产企业与商品混凝土企业双方利益的国家发明专利技术,是一种高效的复合型助磨剂产品,也是一个降低水泥熟料的有效途径:  1.助磨剂首先是要有助磨功效,要有助于各种水泥物料的粉磨。例如矿渣比水泥熟料难磨,在研磨时水泥熟料要先于矿渣磨细,这样水泥熟料的细微颗粒就会黏附在矿渣颗粒表面阻碍矿渣磨细;又如石灰石比水泥熟料易磨,在研磨时石灰石先于水泥熟料磨细,石灰石的细微颗粒又会黏附在水泥熟料颗粒表面,阻碍水泥熟料磨细。因此,水泥企业要根据水泥物料的不同组分来选择不同类型的助磨剂及其最佳掺量。XUZP系列助磨剂是通过大量试验,寻找出有叠加助磨效果的“黄金组合”的助磨剂。这种能产生叠加效果的助磨剂是根据水泥物料的易磨性而有选择地复配而成,它可较大限度减少熟料<3μm的颗粒,增加混合材<3μm的颗粒,不但有利于减少熟料的过粉磨而且还满足了水泥密实性的要求。此外,叠加的助磨效果还有利于粉磨>45μm的熟料颗粒,从而充分利用了熟料资源;而水泥颗粒中>45μm颗粒的减少,也让出了商品混凝土企业掺加硬度大于熟料的混合材的掺加空间,这无疑是水泥生产企业与商品混凝土企业间的一种互利共赢的极佳选择。  2.XUZP系列助磨剂采用了阴离子和非离子复配的极性表面活性剂来提高水泥的流动度,减少水泥需水量。水泥中含有大量吸附电子的颗粒和中性颗粒,采用阴离子和非离子复配的极性表面活性剂,能同时满足这两类水泥微细颗粒有选择地吸附电子的极性需求,有利于减少水泥颗粒间的电子吸附,从而改善水泥微细颗粒的团聚状况,极好地改善水泥的需水率,因而可进一步提高水泥的强度。而水泥颗粒间电子吸附效应的减少,不但为商品混凝土企业提供了流动度好、需水率低的优质水泥,也为商品混凝土企业少用水泥熟料、多掺高细混合材、降低减水剂与泵送剂的用量等发挥了积极作用。  3.采用XUZP系列助磨剂中独有的合成改性表面活性水溶性树脂来激发水泥中的无机硅,可满足各类品种水泥的独特要求。它根据水泥物料的配比不同和内在配方的调整,既可作为促凝剂或缓凝剂,也可作为泡沫剂或消泡剂,而且它能激发熟料和混合材中的晶格错位的活性,将水泥中的活性颗粒“焊接”而形成一种网状结构。这种网状结构能在水泥水化过程中进入水泥混凝土中,填充毛细孔,增强混凝土的密实性与水泥砂浆的流动度。这为少用水泥熟料、多掺混合材提供了又一空间。此外,这种网状结构还能提升水泥混凝土的耐磨、抗拉、抗冲击和防水等性能。这是一个技术上的创新,它的推广应用对商品混凝土企业无疑是一大利好。  总之,XUZP系列助磨剂是在不改变原有的粉磨设备、工艺条件的情况下,以达到节约8%以上水泥熟料、多掺8%以上混合材为产品研发目标,同时顾及水泥生产企业与商品混凝土企业双方利益的国家发明专利技术,是一种高效的复合型助磨剂产品。XUZP系列助磨剂成功应用于许多大型水泥生产企业,为众多企业生产高掺量混合材水泥提供了高性价比的优质产品,是水泥企业降低熟料用量的一个重要途径。
07 2014/07

助磨剂在不同混合材水泥生产中的应用

水泥企业如果能够合理使用水泥助磨剂,不仅能在一定程度上提高水泥磨的台时产量、降低电耗,而且还能综合利用混合材、降低熟料消耗需求而研制。复合型助磨剂的研制、应用,有助于达到最佳的助磨、提强、改善水泥性能的综合效果,从而使水泥的产品质量稳定、经济效益最大。在西方国家水泥生产中,采用有助磨效果的各种添加剂十分普遍,有超过90%的水泥生产线在使用。但是,在我国还远远没有得到广泛应用。其原因是多方面的:有对助磨剂的认识问题;有工艺和设备的适应性问题;有水泥混合材多样性问题;当然也有助磨剂本身的质量问题。本文仅就助磨剂在不同混合材水泥生产中的应用做一探讨。一、水泥混合材及分类在磨制水泥时,除了掺人适量石膏以外,为了改善水泥性能、调节水泥强度等级、增加水泥产量等而掺入人工的或天然的矿物材料,称为水泥混合材。目前所用的混合材料中,大部分是工业废渣。混合材料按照其性能不同,通常分为活性混合材料和非活性混合材料两大类,其中活性混合材料用量最大。活性混合材料凡是天然的或人工的矿物质材料,磨成细粉,加水后虽然本身可能不硬化,但与激发剂混合,加水拌和后,不但能在空气中硬化,而且能在水中继续硬化者,称为活性混合材料,或称为水硬性混合材料。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材和粉煤灰等。非活性混合材料凡不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料经磨成细粉,掺入水泥中仅起调节水泥性质、降低水化热、降低强度等级、增加产量的混合材料,称为非活性混合材料,又称填充性混合材料。对于不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等均可作为非活性混合材料使用,另外比如石英岩、砂岩等磨成的细粉也属非活性混合材料。二、优化水泥颗粒级配的技术途径水泥的细度直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。水泥的筛余量越小表示水泥越细,但并不等于强度越高。水泥颗粒级配才是重要的。最理想的状况是:水泥中熟料的颗粒级配应满足最佳性能的级配要求,而<3μm特别是<1μm的颗粒则为混合材(或矿物掺合料),如石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉等。这些<3μm的细粉状混合材填充于水泥熟料颗粒之间的空隙,使水泥颗粒的堆积趋向紧密,向Fuller曲线靠拢。1、熟料与易磨性好的混合材共同粉磨。在熟料中加入一些易磨性好的混合材如石灰石、粉煤灰等共同粉磨。由于这些混合材易磨性好,因此在水泥颗粒中,混合材的粒径比熟料的小。可以期望,共同粉磨工艺中的石灰石或粉煤灰应该能提供更多的<3μm颗粒,从而优化水泥的颗粒级配。由于石灰石硬度比熟料低,共同粉磨易产比表面积虚高,而误认为优化了水泥的颗粒级配。2、难磨的混合材与熟料分别粉磨。比熟料难磨的混合材宜采用分别粉磨然后混合的方法。若用共同粉磨的方法,矿渣的粒径比熟料的粗,在水泥的比表面积为350m2/kg时,矿渣的比表面积只有230~280m2/kg。因此要分别粉磨。3、选择性使用助磨剂优化水泥颗粒级配。分别粉磨可以较好解决不同材料的易磨性问题,但要投资相关设备。对中小水泥企业并不是最佳的方案。助磨剂对熟料、混合材结构和化学成分有选择性和适应性。因此,要及时调整助磨剂的配方来解决不同混合材的易磨性问题。三、激发混合材活性的方法常用的具有潜在活性的混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材和粉煤灰等。目前常采用物理激活、化学激活和热激活等方法。1、物理激活也称机械激活,在粉煤灰、矿渣、煤矸石等处理方面,具有很好的效果。通过超细粉磨混合材,使其颗粒变得很小,不仅还可填充硬化结构的毛细孔,起到密实增强的作用,而且还能增加混合材的比表面积,同时其颗粒表面出现错位、点缺陷和结构缺陷,氧化硅和氧化铝的无定形程度增加,颗粒表面自由能增加,从而提高活性,它可以以极快的速度消耗氢氧化钙和石膏,促进混合材与水泥水化产物的二次反应,使生成的水化产物增加,因而提高了强度。2、化学激活是填加微量的激发物质,使水泥在水化过程中,激发物质中的Na+、OH、SO4等的激发改性物质在机械化学力的强化改性下,在粉体表面可形成一定的表面活性点。在水泥水化过程中,这些活性点优先参与水化发应,与其他颗粒或集料形成局部焊点,使其参与并加速混合材料与水泥水化产物的二次反应,加快加固混凝土浆体早期强度构架的形式。常用的化学激发剂有两类:碱性激发剂和硫酸盐激发剂。四、复合型助磨剂在不同混合材水泥生产中的应用1、复合型助磨剂是根据不同的水泥熟料、混合材种类及水泥磨工况等,有选择性选用数种助磨剂、强度激发剂等专门复配而成。集助磨、增强、改善性能、降低成本为一体的高科技产品,是生产绿色高性能水泥的重要技术措施。其特点是:通过助磨功能降低熟料使用量的同时,提高磨机产量,提高比表面积,从而提高水泥强度。2、复合型助磨剂是在水泥粉碎过程中,集助磨和水泥水化过程中提高水泥强度的双重功效型助磨剂。从水泥制造的工艺角度来考虑,由于复合型助磨剂在水泥中的掺量很小,其在水泥制品中的分散均匀度就受到影响,为减小这种影响而只有从水泥粉磨系统中加入是最佳选择,这是因为一方面水泥颗粒在外力作用下的表面积增大过程中同时也发生了一定的物理化学变化,这些变化有利于化学激发物质与其表面发生活化发应,激发出水泥颗粒潜在的水化活性。在粉磨过程中,磨内温度高达上百度,因此,在相同的热力活化机制、相同的粉磨时间条件下,采用“先混后磨”的粉磨方式优于“先磨后混”。另一方面助磨剂在水泥粉磨过程中有利于均匀分散在水泥成品中,这些都比被在混凝土搅拌中加入激发物质要好。3、复合型助磨剂有效提高选粉机产量。成品水泥细度是其直接的质量指标之一。对闭路系统,如果出磨水泥细度太粗,则势必会导致循环负荷率过大,增大选粉机的压力。另一方面,选粉机的临界分离粒径是以80μm界定的,它不可能改变小于此粒径的各粒度级别的含量。如果入磨物料的含水率、温度过高等,极易产生水泥粉磨出现包球、糊磨现象,磨细的物料粘附在大颗粒料上,选粉机无法充分分离细物料,造成过粉磨。这种情况在高细粉磨和超细粉磨中经常出现。采用复合型助磨剂是解决该问题的最佳办法。4、熟料与易磨性好的混合材共同粉磨,易造成过粉磨。相关研究统计提示:在42.5水泥中每掺1%石灰石,比表面积应增高50m2/kg,掺量达5%虚假增高250m2/kg,要达P·Ⅱ42.5,水泥的比表面积应达415m2/kg。共粉磨,因石灰石易磨性好,先于熟料粉细,其细粒包糊在熟料细粒表面,阻碍熟料粉磨。为了补偿掺加混合材掺入造成的水泥强度损失,传统工艺只得采用过粉磨的办法。采用复合型助磨剂是解决该问题的最经济实惠办法。五、后语当前很多水泥企业所用的助磨剂主要起增产作用,但随着水泥行业混合材使用量的增大,以及即执行的国家通用水泥新标准取消普通硅酸盐32.5水泥之后,水泥厂生产成本上升。因此在不改变现有工艺条件的情况下,要求有一种既能提高磨机产量又能提高混合材掺量或水泥强度的助磨剂,对水泥制造企业来说非常急需。而复合型助磨剂无论在提高台时产量、改善水泥颗粒级配、激发混合材活性、提高水泥强度等,具有其独到功效。是水泥制造企业急需的高科技产品。尤其要说明的是,只有根据不同的熟料及不同的混合材成分、配比,及时调整助磨剂的配方,才能发挥助磨剂的最佳效果,满足水泥生产企业获得最大的经济效益的需求。
11 2014/07

影响水泥助磨剂使用效果的原因分析

水泥企业如果能够合理使用水泥助磨剂,不仅能在一定程度上提高水泥磨的台时产量、降低电耗,而且还能综合利用混合材、降低熟料消耗,从而达到提高企业经济效益的目的。但是,水泥企业在使用助磨剂产品的过程中往往会遇到一些问题,这些问题不但影响到助磨剂效果的发挥,更直接影响到助磨剂产品的推广与普及。为了让水泥企业能够更好地使用助磨剂产品,下面笔者针对影响助磨剂使用效果的一些因素进行简要分析。  1.助磨剂自身因素  助磨剂产品的自身性能如何决定了其使用效果的优劣。不同助磨剂企业所生产的产品,在性能上存在很大差异。表1是某水泥厂对4家助磨剂企业分别提供的A、B、C、D液体助磨剂产品的使用性能进行的试验研究(每个试验取连续3个小时的综合样,整个过程持续15个小时),结果表明:  (1)A剂的助磨效果较理想,但增强效果不理想。  (2)B剂的助磨效果和增强效果均不理想,可以说毫无使用价值。  (3)C剂的助磨效果和增强效果都很理想,具有较高的使用价值。  (4)D剂的助磨效果和增强效果一般。  (5)助磨剂性能优势:C>D>A>B。在物料温度升高的情况下,助磨剂的助磨效果在一定程度上会有所下降。这是因为,一方面在磨内较高的温度环境下,有少部分的助磨剂分子可能挥发掉了,或直接被磨机的抽风机排除在磨外;另一方面,温度偏高会导致静电作用增强,而助磨剂消除这种作用的能力稍显不足。  通过以上分析表明,影响助磨剂使用效果的原因除了助磨剂自身性能因素外,还有水泥企业的入磨物料粒度、水分和温度等因素。这就要求助磨剂企业要努力提升助磨剂产品的性能,不断满足广大水泥企业的需求。而水泥企业也应竭力降低入磨物料的粒度、水分和温度,为使用好助磨剂产品创造有利条件。只有这样,助磨剂产品才能得以推广和普及,水泥企业才能获得更好的经济效益。
15 2014/07

关于开展全国水泥助磨剂行业情况调查的通知

水泥助磨剂产品生产企业、水泥生产企业:为了完整全面地了解水泥助磨剂产业发展现状,经研究决定于即日起开展水泥助磨剂行业有关情况调查。此次调查结果对于向政府部门提供咨询意见,引导水泥助磨剂行业健康发展具有十分重要的意义。请各水泥助磨剂生产企业及水泥企业重视并积极配合调查工作。调查工作有关事项说明如下:1、调查面向全国水泥水泥助磨剂产品生产企业及部分水泥生产企业,请企业如实填报相关数据和信息,以确保调查的真实可靠。分会对各企业信息严格保密,不向个人和其他社会组织提供,除非企业同意。2、调查结果汇总后,通过中国水泥协会向政府有关部门汇报介绍水泥助磨剂产品和应用技术在节能减排利废方面的实际作用和贡献。并将在2008年下半年召开的中国水泥助磨剂年会上向代表汇报。3、调查表填好后,请加盖单位章及财务章于2008年6月30日前寄至:北京市朝阳区管庄东里(100024)建筑材料工业技术情报研究所水泥助磨剂分会秘书处李江收中国水泥协会水泥助磨剂分会二00八年五月六日
15 2014/07
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