助磨剂对水泥粉体状态的影响

助磨剂对水泥粉体状态的影响济南大学 陈绍龙前言我国节能减排的大好形势对水泥工业的可持续发展，起到了积极地推动作用。水泥助磨剂的应用，兴起了一个新的高潮。有些刚刚应用助磨剂的企业，发现掺加助磨剂之后，粉磨工艺参数发生了一系列地变化，便产生了一连串的疑虑，非常不自信。“怎么水泥的比表面积减小了？”“磨尾提升机的复合怎么增加了？”“闭路系统选粉机怎么能力跟不上了？”“出磨物料的筛余值怎么越来越大？”……其实，这都是一些极其正常的现象，它说明助磨剂起到了作用，而且作用不错，只要接下来将粉磨系统工艺参数进行适当调整，一个节能高产的新水平，就会出现在你的面前。水泥的粉体状态水泥的粉体状态是指：水泥的细度控制值、水泥的颗粒组成（又称：粒度分布、颗粒级配）、水泥颗粒形貌三者的统称。它对水泥的强度及性能，有着非常明显的影响。2.1水泥细度控制值：水泥细度是表示水泥颗粒大小的技术参数。国内表示方法一般有四种：平均粒径、筛余、比表面积和颗粒组成。我国水泥工业生产中常用筛余和比表面积来控制水泥成品的细度。由于水泥标准中延用了0.08mm方孔筛，来测定水泥的细度——筛余值（留在筛面上的物料量占筛析总量的百分数），因此95%以上的水泥都通过了筛孔，成为了筛下料，它们的颗粒大小不在控制范围之内，也就不知道其颗粒组成情况。在水泥颗粒中，3pm以下的颗粒含量对比表面积的变化十分敏感，其稍有增加，比表面积值将成倍增加。而这些颗粒加水即溶，在搅拌过程中，就有许多都已水化完毕，对水泥强度值，尤其是后期强度，起不到增进作用。具体地说，相同的筛余值或比表面积值，其性能及强度值差异很大（见表1）。主要原因就在于^3pm的颗粒含量，以及＞32.m的颗粒含量所不同，而致使存在性能与强度上的差异。所以新的国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）之中，推荐水泥企业使用45.m筛筛余来控制水泥细度。表1相同筛余值或比表面积值的水泥强度差别编号筛余R0.08（%） 比表面积（m2/kg）三天抗压强度MPa28天抗压强度MPa编号筛余R008(%)比表面积（m2/kg）三天抗压强度MPa28天抗压强度MPa13.524822.746.623.535128.152.433.542337.456.342.242338.551.42.2水泥颗粒组成:水泥颗粒大小与水化过程有着直接的影响，不同粒径的水泥水化速度及水化程度差异很大。大于60.m的颗粒对水泥水化过程及其强度的影响较小、仅起填料作用；而过细的颗粒可能结团、或增大水泥的需水量，在浆体硬化之前，已完成水化过程，对水泥强度的增进率几乎不起作用。只有3〜32.m的熟料颗粒对水泥强度的增进率起主要作用，对水泥的性能影响尤为重要。这一部分颗粒含量越多，水泥质量越好。对42.5级普通硅酸盐水泥分级后再进行强度测试，结果如表2所示。表2P・O42.5级水泥颗粒分级强度测试结果颗粒分布（.m）<2020~5050~7070~8042.5级水泥

3天抗压强度(MPa)36.825.712.6021.27天抗压强度(MPa)44.534.719.52.13028天抗压强度(MPa)56.347.630.24.246.82.3水泥颗粒形貌：序号比表面积(m2/kg)球形度(%)标准稠度(%)3天抗压强度(MPa)28天抗压强度(MPa)13455729.336.160.723488727.135.268.5表3 颗粒球形度不同的水泥强度对比水泥颗粒形貌对水泥性能的影响较为复杂，由于粉磨水泥的设备及研磨介质不同，其生产的水泥粉体颗粒形貌也完全不同。如：多面体、椭球体或球体。在粉体工程学中，把面积等于颗粒投影面积的圆的直径与颗粒投影圆的直径的比值称之为球形度。球形度不同的水泥颗粒，在水化过程中的变化是不同的，也就表现出水泥的早期强度和后期强度不一样。如：水泥中长条形、圆柱形颗粒多，水泥颗粒之间的相互连生、搭接有助于早期强度的提高。但颗粒间的摩擦系数大，要达到一定的流动度就需要多加水，即标准稠度增加，使后期强度增长率及后期强度较球形度高的水泥颗粒低。(见表表3 颗粒球形度不同的水泥强度对比水泥粉磨使用球磨机，比使用立式磨、辊压机得到的产品中颗粒球形度要高。如果球磨机的细磨仓用小钢球代替钢段，对提高水泥颗粒的球形度更为有利。助磨剂对水泥粉体状态的影响在粉磨过程中，加入少量的助磨剂，以消除细粉粘附和聚集现象，加快物料的粉磨速度，提高粉磨效率，减少^3^m的颗粒含量，有时，会出现比表面积减小的表观现象；然而，3〜30pm含量一般可以提高10〜20%，有利于球磨机优质、节能、高产。从助磨机理来看，助磨剂可以降低物料表面能、减弱分子引力所产生的集聚作用，帮助外力作功时颗粒裂纹的加速扩展，从而提高粉磨效率，实现球磨机优质、节能、高产的目的；助磨剂还利用化学物质特有的功能，激发潜在水硬性材料的水化活性、提高水泥早期强度，改善水泥流动性、缩短凝结时间、减少需水量等使用性能。由此可见，在使用助磨剂时，尽量选择无氯型助磨剂，不仅可以提高磨机产量，而且有利于水泥产品使用性能的优化。如：HY系列无氯型高效水泥助磨剂(液体、固体)等，该助磨剂是由石油精炼所得磺化芳烃的醇酸盐、植物油等原材料，经特殊工艺加工而成的中性物质，不含Cl—、K+、Na+等对混凝土耐久性不利的成份，掺量0.01〜0.5%，可以提高磨机产量10〜20%，降低单产电耗10〜20%，节省水泥熟料10〜20%，增加混合材掺量10〜20%。使用助磨剂后，物料在磨内的流速会加快，使其在磨内停留时间缩短，减少了过粉磨现象；会引起出磨物料细度(筛余和比表面积)的变化。对于开流粉磨来说，必须调节磨内工况，适应粉磨产品的细度要求；对于圈流粉磨则要控制出磨细度(筛余)在正常范围之内，决不允许有筛余值逐渐增大的现象发生。否则，不仅磨机产量会降低，而且，还会引起循环负荷率增加、磨尾提升机过载、堵塞，造成停产事故实例我们与某水泥厂合作，在其W2.2X6.5m圈流水泥磨系统，生产P・O42.5级水泥，掺加0.01%HY-m无氯型液体助磨剂，进行了如下试验研究。4.1粉磨工艺参数调整稳定入磨物料粒度d80到5mm以下。改变一仓钢球级配和二仓钢段级配。(见表4、表5)表4一仓钢球级配方案调整(t)

球径（mm）W100W90W80W70W60W50W40E平均球径（mm）原方案1.512.964.933.202.48//15.0878.55现方案0.761.223.013.963.481.560.5514.5469.64表5 二仓钢段级配调整（t）规格（mm）W15X20W20X25W25X30W30X35E原方案//7.510.518现方案7.57.52.51.519（3）改变一仓钢球填充率和二仓钢段填充率，使原来的甲1>W2改变为W1VW2（见表6）。表6 磨内填充率调整（％）仓位一仓二仓原方案35.529.6现方案33.735.1（