郝向東

（長(zhǎng)治鋼鐵（集團(tuán)）瑞昌水泥有限公司， 山西 長(zhǎng)治 046100）

長(zhǎng)治鋼鐵（集團(tuán)）瑞昌有限公司是自動(dòng)化程度很高的水泥生產(chǎn)企業(yè)，采用“兩磨一攪拌”的先進(jìn)工藝技術(shù)，粉磨系統(tǒng)有一臺(tái)Ф3.8m×13m的球磨機(jī)+輥壓機(jī)RP120-80等組成，要想達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗，需要各方面的技術(shù)支撐。助磨劑是提高水泥粉磨效率的一項(xiàng)重要途徑，我公司經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)，粉磨效果明顯。

1 助磨劑機(jī)理的討論

助磨劑能提高粉磨效率是眾所周知，吸附現(xiàn)象是一種物質(zhì)自動(dòng)附著在另一種物質(zhì)表面上的現(xiàn)象叫吸附，吸附于吸附質(zhì)和吸附劑的性質(zhì)有關(guān)，吸附的本質(zhì)來(lái)源表面張力。固體物料在粉碎過(guò)程中，如果不加助磨劑，磨細(xì)到幾十微米以下時(shí)，粒子很小，比表面積很大，系統(tǒng)有很大的表面能處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)者只能靠表面自動(dòng)地變小，即顆粒團(tuán)聚變大來(lái)降低表面能。當(dāng)在粉碎過(guò)程中有顆粒離子鍵斷裂，如CaO斷裂會(huì)產(chǎn)生 Ca++ 和O-2的活性點(diǎn)，帶正負(fù)電荷的粒子也會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚，使小顆粒變成大顆粒。如果在粉碎過(guò)程中摻加了助磨劑，助磨劑分子會(huì)自動(dòng)吸附到顆粒表面，降低表面能，屏蔽顆粒上的電荷，阻止小粒子的團(tuán)聚，增加物料的流動(dòng)性，強(qiáng)化了粉磨效率。

2 粉磨效果試驗(yàn)

助磨劑對(duì)固體物料的粉磨效果是由助磨劑和固體物料兩個(gè)方面決定的，同一種固體物料采用不同的助磨劑粉磨效果不同，同一助磨劑對(duì)不同的固體物料粉磨效果也是不同的。

水泥物料是由熟料、石膏和混合材料（如礦渣、粉煤灰、爐渣、石灰石等）組成的，我們采用同一種助磨劑（三乙醇胺）對(duì)不同物料進(jìn)行了小磨試驗(yàn)，不同粉磨時(shí)間下的粉磨效果于下表1：

表1 不同物料不同粉磨時(shí)間的粉磨效果

泥 0.03% 54.4 21.4 11.1 6.0 6.7 7.2 190 291 383 441 500 543 P.S水泥 0.03% 52.7 28.8 12.4 6.1 4.8 4.8 174 276 352 434 485 517空白 51.3 25.7 17.2 14.4 7.1 6.4 171 270 352 417 474 535空白 62.2 39.6 22.2 13.7 8.8 8.2 134 212 281 351 396 444礦渣0.03% 68.4 44.4 21.1 12.6 6.9 6.1 118 200 283 345 387 432空白 58.3 19.7 9.2 3.4 2.4 3.0 254 433 576 687 785 859爐渣0.03% 54.2 33.7 18.3 8.9 3.8 3 242 421 574 681 750 874石灰石 0.03% 20.4 11.9 8.4 6.2 4.5 4.0 398 634 823 932 978 1113空白 24.2 13.6 9.4 6.8 5.9 4.9 392 562 768 880 935 983備注P.O水泥組成為:熟料85.5%、石膏5%、礦渣9.5%P.S水泥組成為:熟料64石膏6、礦渣30%

由表1可以看出:

2.1 助磨劑（三乙醇胺0.03%）對(duì)水泥有明顯的助磨效果

助磨效果主要表現(xiàn)在45μm篩余明顯降低,特別是在粉磨時(shí)間30分鐘以后(比表面積大約在350m2/kg以上)篩余下降的更突出， 在不摻加助磨劑的水泥(如P.I、P.O)粉磨過(guò)程中，隨粉磨時(shí)間的延長(zhǎng)，45μm篩余不但不下降，反而增大了。這是一種較普遍的現(xiàn)象，造成的原因是系統(tǒng)中很小的物料粒子表面能很高，有自動(dòng)降低表面能的趨勢(shì)，使粒子團(tuán)聚變大；或者同時(shí)存在粒子的正負(fù)電荷吸引，也使粒子團(tuán)聚變大。當(dāng)摻加助磨劑后，助磨劑分子會(huì)自動(dòng)吸附在粒子表面，降低表面能或中和粒子上的電荷，減少了粒子團(tuán)聚，增加了分散性和流動(dòng)性使粉磨效率明顯提高。

粉磨水泥時(shí)摻加助磨劑后為什么比表面積提高不明顯，有時(shí)還會(huì)降低呢？這種現(xiàn)象也是一個(gè)較普遍的現(xiàn)象，造成的原因不是水泥總體沒(méi)有磨細(xì)，而是在一定粉磨工藝條件下，減少了過(guò)細(xì)粉磨現(xiàn)象，即小粒子（如＜3μm）減少了，稍大一些的粒子（如3-32μm）增多了，其結(jié)果是比表面積變化不明顯，或稍有降低。

2.2 助磨劑（三乙醇胺0.03%）對(duì)不同物料的助磨作用在很大差別

助磨劑（三乙醇胺0.03%）對(duì)水泥粉磨有明顯的助磨效果，而對(duì)礦渣、爐渣、石灰石等物料的助磨作用有很大的差別。

對(duì)礦渣的助磨作用，礦渣是難磨的物料，摻加助磨劑（三乙醇胺0.03%）后有一定的助磨作用，表現(xiàn)在粉磨到40分鐘以后45μm篩余較空白料下降了。但對(duì)于專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)礦粉的企業(yè)而言，只用比表面積來(lái)衡量礦粉的細(xì)度狀況，摻加助磨劑幾乎看不出助磨效果。對(duì)爐渣的助磨作用：爐渣是易磨的物料，摻加助磨劑（三乙醇胺0.03%）后沒(méi)有顯現(xiàn)出助磨作用。摻加或不摻加助磨劑在爐渣打的粉磨過(guò)程中都表現(xiàn)很高的比表面積，這與爐渣是多孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)。

對(duì)石灰石的助磨作用：石灰石是易磨物料，摻加助磨劑（三乙醇胺0.03%）后仍有一定助磨作用，表現(xiàn)在4545μm篩余下降，比表面積提高。

3 助磨劑對(duì)水泥顆粒級(jí)配的影響

眾所周知，水泥必須磨制到一定細(xì)度狀態(tài)下具有膠凝性。細(xì)度狀態(tài)可以用不同的方式表達(dá)：細(xì)度（如80μm和45μm篩余%）主要反映水泥中粗顆粒含量（%）；比表面積（m2/kg）主要反映水泥中細(xì)顆粒含量；顆粒級(jí)配可全面反映水泥中粗細(xì)顆粒分布狀況，是現(xiàn)代水泥企業(yè)調(diào)控水泥性能先進(jìn)手段。

顆粒級(jí)配對(duì)水泥性能的影響國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，并獲得基本結(jié)論，對(duì)于純硅酸鹽水泥而言：3-32μm顆粒對(duì)水泥砼強(qiáng)度增長(zhǎng)起主要作用，含量大于65%，其中16-24μm顆粒尤為重要；＜3μm含量應(yīng)＜10%；1μm顆粒易風(fēng)化，易結(jié)團(tuán)，遇水就水化了，對(duì)水泥性能不利；＞65μm顆粒最好為0。

為了定量比較，將主要粒徑顆粒和粒度特征參數(shù)列于表2中。

表2 摻加與不摻加助磨劑水泥的粒度及特征參數(shù)

由表2可以看出：

摻加助磨劑后水泥顆?？傮w上偏細(xì)了，主要體現(xiàn)在中位粒徑由16.35μm降至15.08μm，特征粒徑由21.47μm降至19.48μm，32-65μm顆粒含量有20.84%至16.19%。

摻加助磨劑后改善了水泥顆粒級(jí)配。主要體現(xiàn)在3-32μm含量由62.48%高到66.76%,＜1μm 顆粒含量由 4.37%至 3.54%,＜32μm 顆粒含量由 78.78%提高到83.67%,＜16μm和＜24μm顆粒含量也有了提高。

4 助磨劑對(duì)水泥性能的影響

我公司用不同液體助磨劑對(duì)水泥性能的影響進(jìn)行了研究，并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究工作，見(jiàn)表3。

表3 一些助磨劑配方對(duì)水泥助磨劑增強(qiáng)效果

由表 3可以看出，水泥粉磨使用助磨劑時(shí)在不增加產(chǎn)量，不增加混合材料摻量的情況下，是可以提高水泥3d和28d強(qiáng)度的。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)助磨劑對(duì)水泥粉磨效果的試驗(yàn)研究和實(shí)踐得出如下意見(jiàn)：

5.1 助磨劑助磨機(jī)理的探討，認(rèn)為助磨劑對(duì)固體物料助磨的前提是固體物料表面對(duì)于助磨劑分子的吸附，并發(fā)生吸附效應(yīng)。吸附效應(yīng)使固體表面能降低，特別是在磨細(xì)到幾十微米以下粒子時(shí)，助磨劑分子吸附在粒子表面，降低系統(tǒng)很大的表面能，中和粒子電荷，從而提高物料分散性，增加流動(dòng)性，強(qiáng)化了物料粉碎。

5.2 助磨劑（三乙醇胺0.03%）能明顯提高水泥的粉磨效率，對(duì)礦渣和石灰石也有一定助磨效果，對(duì)爐渣未表現(xiàn)助磨作用。

5.3 在水泥粉磨時(shí)摻加助磨劑（三乙醇胺0.03%）能改善水泥顆粒級(jí)配，提高3-32μm含量，減少細(xì)顆粒含量(＜1μm)，減少粗顆粒（32-65μm）含量，有益于改善水泥性能。

5.4 由不同有機(jī)物匹配和加工制作出來(lái)的優(yōu)質(zhì)助磨劑，不但具有助磨劑作用，而且還具有較好的水泥增強(qiáng)作用，3天抗壓強(qiáng)度可提高3-5MPa，28天抗壓強(qiáng)度可提高6-9mpMPa。