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 3891                  


      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(yàn)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(qiáng)活化作用的高分子水泥助磨劑,通過在不同礦渣原料、水泥熟料及其不同粉磨條件下進(jìn)行工業(yè)性生產(chǎn)應(yīng)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

      中圖法分類號:TQ172.463     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      0         引 言

      目前,我國水泥生產(chǎn)存在兩大問題: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(xì)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(xì)度又會(huì)使磨機(jī)產(chǎn)量下降,電耗增加.近年來隨著世界能源危機(jī)的加深,國家對節(jié)能技術(shù)也更加重視.另外,水泥助磨劑市場龐大、品種繁多,加之我國水泥助磨劑發(fā)展走了很多彎路,存在很多問題,致使大多數(shù)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)注的問題.傳統(tǒng)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的效果,但對于提高水泥強(qiáng)度等質(zhì)量指標(biāo)則無明顯效果2.因此對水泥助磨劑的深入研究和應(yīng)用勢在必行.

      本文進(jìn)行了不同測定方法的對比試驗(yàn),以此研究助磨劑效果的測定判斷方法,提高實(shí)驗(yàn)室小磨實(shí)驗(yàn)結(jié)果與大磨工業(yè)生產(chǎn)的可模擬性.在現(xiàn)有工藝設(shè)備基礎(chǔ)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(jì)效益.

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1         實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

      Φ500mm×500mm實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)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(zé)任公司;石膏,陜西省天柱水泥制造有限責(zé)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(tuán)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(qiáng)源化工有限公司;丙三醇,AR,青島萬盛化工有限公司;消泡劑,西安萬德化工有限公司.

      1.2 新型助磨劑(M1)的制備

      40.5mL水加入反應(yīng)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(xù)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?jǐn)嚢杈?SPAN lang=EN-US>)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(yàn)

      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(yàn)

      進(jìn)行兩組對比實(shí)驗(yàn),其配料比均為水泥熟料暶石膏=955,第一組為研究不同種類及摻量的助磨劑M1M2、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.

      分別稱取5kg按上述比例配好的試樣,然后加入相應(yīng)量的助磨劑,用實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度以及顆粒級配測定,然后進(jìn)行水泥凈漿強(qiáng)度(水灰比為0.3)和砂漿強(qiáng)度(水灰比為0.5)的測定.

      2 結(jié)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(jié)果見表1.

      1第一組水泥的粉體性能測定結(jié)果

      編號

      助磨劑

      休止角

      /(°)

      篩余/%

      比表面積

      /(m2/kg)

      抗壓強(qiáng)度/MPa

      種類     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,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.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)過程中的輸送,避免造成水泥結(jié)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(qū)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,助磨劑的使用可增大水泥的比表面積.

      2.2.4 抗壓強(qiáng)度

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

      M3:8.7MPa;28d抗壓強(qiáng)度分別提高M1:3.4MPa,M2:5.1MPa,M3:4.1MPa.參照水泥行業(yè)經(jīng)驗(yàn),水泥中多增加1%的混合材,水泥3d抗壓強(qiáng)度降低0.4MPa左右,28d抗壓強(qiáng)度降低近0.6MPa,照此折算,在提產(chǎn)基礎(chǔ)上還能夠節(jié)省15%左右的熟料.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中,磨機(jī)的系統(tǒng)狀態(tài)保持良好,從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,新型助磨劑M1在水泥粉磨過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(jī)上進(jìn)行摻與不摻新型助磨劑M1的對比實(shí)驗(yàn).實(shí)

      驗(yàn)在不改變比表面積而僅提高磨機(jī)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(jié)果見表2

      和表3.

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)在未改變水泥比表面積只提高磨機(jī)產(chǎn)量的情況下,摻新型助磨劑M1顯著提高了

      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%,

      說明摻入新型助磨劑M1后不但能提高磨機(jī)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(qiáng)度起

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

      加細(xì)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(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度

      Z1Z2Z3、Z4, 4種水泥樣進(jìn)行凈漿強(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度的測定,其抗壓強(qiáng)度測定結(jié)果如表4所示.

      4 助磨劑對水泥抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度比的影響

      編號

      凈漿強(qiáng)度/MPa

      砂漿強(qiáng)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(qiáng)度[5].無論是從凈漿強(qiáng)度還

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

      此可以得出,M1助磨劑在提高水泥細(xì)度和強(qiáng)度上效果都是最好的.

      3暋結(jié)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,說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(qiáng)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(qiáng)度起主要作用的組份顯著增加,過粗顆粒減少,其中在水泥中起早強(qiáng)作用的3以下的顆粒有所增加.在增加細(xì)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(xiàn)

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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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