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  • 蘇州水泥助磨劑配方分析

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  • 對應(yīng)法規(guī)：國標(biāo)
    CNAS認(rèn)可項(xiàng)目：是
  • 一．背景 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程中形成的靜電吸附包球現(xiàn)象，并可以降低粉磨過程中形成的超細(xì)顆粒的再次聚結(jié)趨勢。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動性，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，從而有利于水泥的裝卸，并可減少水泥庫的掛壁現(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)水化動力，從而提高水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。 1.1水泥助磨劑的種類及組成 常見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，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； 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； 1.2水泥助磨劑原理及作用： 1.2.1水泥助磨劑原理： 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，但目前大家認(rèn)可的有三種學(xué)說。 1）強(qiáng)度學(xué)說。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。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，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。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。 1.2.2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提高體積密度帶來的儲存能力增進(jìn)，減少“結(jié)塊”現(xiàn)象，提高水泥流動性。水泥的“結(jié)塊”對應(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)可以通過實(shí)驗(yàn)室測試方法有效評估。流動性對應(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，能通過它對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)帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益：單產(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性，提高選粉機(jī)的效率，減少水泥結(jié)庫現(xiàn)象，水泥裝卸時(shí)間和費(fèi)用均會相應(yīng)下降。 1.3水泥助磨劑的組分 國內(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)物碳鏈長度的增長,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)物在水泥粉磨過程中無明顯助磨作用。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,說明多羥基醇有機(jī)物對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,對水泥的助磨效果越好;有機(jī)物中碳鏈長度的變化對水泥粉磨沒有顯著影響，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)物對水泥粉磨的影響見下圖。醇胺類有機(jī)物使水泥45μm篩余降低約4個百分點(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卻幾乎沒有使水泥樣品的比表面積增大。這是因?yàn)榧尤胧顾嗔鲃有栽黾拥亩掖及?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)會趨于平衡,過細(xì)和過粗顆粒減少,而B laine比表面積受過細(xì)顆粒和過粗顆粒含量的影響很大,因此水泥的Blaine比表面積幾乎沒改變。 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離子的價(jià)數(shù)而變化。當(dāng)陽離子的價(jià)數(shù)相同時(shí)，吸附能力無大差別。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)素磺酸鹽來自紙漿廢液，價(jià)格低廉，是一種具有經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的助磨劑。 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題。 1.3助磨效果影響因數(shù) 助磨劑進(jìn)入粉磨系統(tǒng)后，一般會消除粉體顆粒間的積聚，增加顆粒間的分散性、流動性，縮短物料在磨機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，降低物料的填隙率，提高選粉機(jī)的選粉效率，改變水泥輸送時(shí)的阻力，等等。如果助磨劑存在化學(xué)促強(qiáng)作用或改性作用，它將作為水泥的組分之一，在水泥使用時(shí)對相關(guān)的其他組分產(chǎn)生影響，從而改變水泥性能。 助磨劑的助磨效果, 不僅與其化學(xué)結(jié)構(gòu)類型有關(guān), 而且與組成基團(tuán)的分子量有關(guān), 即基團(tuán)間的相互關(guān)系。如含碳原子一個的脂肪酸能很好地吸附在水泥顆粒士強(qiáng)化粉磨作用。脂肪酸的鈉和鉀鹽因羧基極除增強(qiáng)而有更大的吸附能力和助磨效果飽和脂肪酸類的助磨效果隨其分子鏈長度的增加而減小。不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸更有效從甲醇到戊醇的系列中, 助磨效果也是隨其分子鏈長度的增長而減小〔粉磨自水泥時(shí)用乙二醇和內(nèi)氣醇提高比表向積的效果相同。 影響水泥助磨劑發(fā)揮最佳效果的因素有有以下幾點(diǎn)： 1）粉磨系統(tǒng)的不同 　　我國現(xiàn)有水泥企業(yè)的粉磨系統(tǒng)，無論在規(guī)模上或是先進(jìn)程度上都存在著很大的差別。大多數(shù)老企業(yè)是直徑3米以下的開路磨，有的改造為各種高細(xì)磨。而近年新成立的水泥企業(yè)大多是直徑大于3米的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，還有的是立磨，對同一助磨劑產(chǎn)品來說，進(jìn)入這些不同粉磨系統(tǒng)后，產(chǎn)生的影響程度顯然是不同的。 2）物料物理特性的不同 　　不同水泥企業(yè)的入磨物料組成及顆粒大小、易磨性、含水量等都不盡相同，即使是同一企業(yè)在不同季節(jié)，物料的這些物理特性也都會有所變化。因此，當(dāng)同一助磨劑進(jìn)入不同的物料系統(tǒng)時(shí)，在物料的各個粉磨階段產(chǎn)生的影響自然會不同（我們現(xiàn)在也不具備測試物料之間這種變化的能力）。 3）磨機(jī)內(nèi)球配的不同 　　同一型號的磨機(jī)，在不同的水泥企業(yè)、不同的時(shí)段，其球配存在差別。而同一助磨劑加入磨機(jī)后的工況變化，顯然也會不同。此外，不同磨機(jī)之間還可能存在隔倉板結(jié)構(gòu)不同的問題，此時(shí)使用助磨劑將給磨內(nèi)工況帶來更大的變化。 4）輔機(jī)能力和可控性的不同 　　加入助磨劑后，水泥的分散性增加或磨機(jī)的產(chǎn)量提高，而此時(shí)提升機(jī)的能力、選粉機(jī)的參數(shù)、收塵器的效果、卸料和包裝方面的可控性，在不同的水泥企業(yè)是不同的。 5）.細(xì)度指標(biāo)的不同 　　水泥粉磨時(shí)的細(xì)度指標(biāo)是控制水泥粉磨程度的一個重要依據(jù)，但不同的細(xì)度參數(shù)所代表的真實(shí)細(xì)度是有明顯差別的。如常用的篩余與比表面積所代表的主要顆粒成分有明顯差異，它們只有在入磨物料組成、磨機(jī)工況都基本相同的情況下，才能與水泥性能有比較穩(wěn)定的相關(guān)性，否則這種關(guān)系就會發(fā)生變化。比如，當(dāng)減少水泥中熟料用量、用等量的粉煤灰來代替時(shí)，若還用同樣的比表面積指標(biāo)來控制水泥粉磨，其強(qiáng)度自然不如原來的高。此外，如果用80微米篩余指標(biāo)來控制，也會有同樣的現(xiàn)象。在使用助磨劑的情況下，如果水泥的物料組成發(fā)生變化，細(xì)度參數(shù)和控制指標(biāo)應(yīng)根據(jù)助磨劑的特點(diǎn)、水泥配比的變化及水泥性能目標(biāo)等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 助磨劑進(jìn)入水泥粉磨系統(tǒng)后所發(fā)生的變化與眾多的因素有關(guān)，而且不同水泥企業(yè)之間這些因素都存在差異，助磨劑企業(yè)的技術(shù)服務(wù)人員很難熟悉和掌握這些變化。所以，在使用助磨劑時(shí)，如果水泥企業(yè)只提出要減多少熟料或磨機(jī)提多少臺時(shí)、強(qiáng)度提高幾個兆帕，而自己的粉磨系統(tǒng)操作不變、細(xì)度控制指標(biāo)不變，僅由助磨劑企業(yè)的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)助磨劑的最佳效果或達(dá)到水泥企業(yè)需求的目標(biāo)是十分困難的，也可以說是不可能的。因?yàn)橹挥兴嗥髽I(yè)的技術(shù)人員最熟悉本企業(yè)的粉磨系統(tǒng)和操作性能，在進(jìn)行助磨劑試驗(yàn)時(shí)，助磨劑進(jìn)入系統(tǒng)后出現(xiàn)的變化和應(yīng)該采取的調(diào)整措施以及新的控制指標(biāo)的制訂。 二參考配方： 組分 投料量（g/L） 三乙醇胺 180~220 糖蜜 50~80 磷酸鈉 5~10 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 三市面常見水泥助磨劑： 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、聚合物無機(jī)鹽助磨劑、復(fù)合化合物助磨劑 蘇州禾川化工新材料科技有限公司（簡稱：禾川技術(shù)），為企業(yè)，科研的生產(chǎn)研發(fā)提供專業(yè)化解決方案。禾川技術(shù)以蘇州大學(xué)為產(chǎn)學(xué)研基地，融合了中科院有機(jī)所、應(yīng)化所、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、蘇州大學(xué)、華東理工大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)與高校的外圍專家博士團(tuán)隊(duì)，依托生物納米科技園、蘇州大學(xué)、中科院納米所強(qiáng)大的儀器測試平臺，憑借強(qiáng)大的科研實(shí)力，多年豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，共同建立化工材料分析中心，新材料研發(fā)中心。禾川技術(shù)致力于化工行業(yè)材料檢測、材料分析、配方還原、新領(lǐng)域新材料的開發(fā)；推進(jìn)新項(xiàng)目整體研發(fā)進(jìn)度，縮短研發(fā)周期，推動化工產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)的進(jìn)程。 公司：蘇州禾川化工新材料科技有限公司 地址：江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)星湖街218號 聯(lián)系人：胡工 手機(jī);18862167716 電話：051282190669 郵箱：hechuanjishu@hechuanchem.com 網(wǎng)址：http://www.hechuanchem.com
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