劉延生：使用水泥助磨劑 優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配

襄樊安格爾建材科技有限公司董事長(zhǎng)　劉延生

　　2012年4月28日，由中國水泥網(wǎng)主辦、安格爾·基業(yè)長(zhǎng)青第一協(xié)辦的 “2012第五屆國際粉磨峰會(huì)”在南京隆重召開。襄樊安格爾建材科技有限公司董事長(zhǎng)劉延生做了主題為《使用水泥助磨劑  優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配》的演講報(bào)告。

　　水泥助磨劑的使用率已達(dá)80%，也就是說，全國20億噸水泥中使用或使用過水泥助磨劑的水泥總量已達(dá)15億噸以上。按每噸水泥使用助磨劑后產(chǎn)生10元凈效益計(jì)算，水泥助磨劑貢獻(xiàn)給社會(huì)的財(cái)富是150億元人民幣/年。

　　一、水泥的顆粒分布與水化

　　1、關(guān)于水泥的顆粒分布

　　2009年8月至2010年1月，我們走訪并現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)了北京琉璃河、蕪湖海螺、英德海螺、衛(wèi)輝天瑞、徐州中聯(lián)、英德臺(tái)泥、湖北亞東、濟(jì)南山水、武穴華新、河南同力、吉林亞泰、廣東塔牌、福建水泥、荊門葛州壩、蘭溪紅獅、海南國投、江西萬年青、廣西魚峰、貴州興義泰安、云南紅塔滇西、重慶拉法基等40余家大型企業(yè)的水泥樣，結(jié)論是，大型企業(yè)生產(chǎn)的水泥顆粒偏細(xì)，≤3μm的顆?！?3%的水泥高達(dá)78.1%，≥15%的占32.9%，而<13%的只有21.9%。將近48%的水泥3～32μm的顆粒含量在65～75%之間（比較合理）；有21.4%的水泥3～32μm的顆粒含量≤60%（偏低）；有16%的水泥3～32μm的顆粒含量≥75%（偏高）。

　　使用優(yōu)質(zhì)助磨劑后，將超細(xì)粉盡快地送入磨尾進(jìn)入成品庫或選粉機(jī)，這樣就達(dá)到了優(yōu)化顆粒級(jí)配的目的。

　　2、優(yōu)良顆粒及水化

　　≤3μm的水泥顆粒數(shù)量對(duì)水泥磨機(jī)產(chǎn)量，對(duì)水泥物理力學(xué)性能、施工性能、與混凝土外加劑適應(yīng)性，甚至對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和耐久性能都可能產(chǎn)生不良影響。

　　≤3μm的顆粒屬水泥的過細(xì)顆粒，比表面積大，表面能高，含量過高容易黏球、黏襯板和團(tuán)聚，形成粉磨阻力，導(dǎo)致磨機(jī)產(chǎn)量下降、電耗增加和磨內(nèi)溫度升高等?！?μm的水泥顆粒中除了易磨性較好的混合材外，主要是被破碎的C3S和C3A晶體，水化快，基本上1d內(nèi)水化完成，對(duì)提高水泥1d和3d強(qiáng)度有利；但容易引起水泥（混凝土）需水量大，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失大；同時(shí)早期水化熱高且集中，容易引起混凝土塑性開裂，形成的水泥石結(jié)構(gòu)不密實(shí)，而影響混凝土耐久性。為了避免這些不利的情況發(fā)生，許多人提出≤3μm的水泥顆粒含量應(yīng)≤10%。考慮到水泥顆粒形狀的不規(guī)則性、檢測(cè)儀器的檢測(cè)誤差以及混合材種類、摻量、易磨性的差異等，我們認(rèn)為P.O.42.5水泥中≤3μm的顆?？刂品秶?～13%為宜。如果水泥中易磨性材料多，可以用上限控制；反之則用下限控制。

　　據(jù)了解，水泥細(xì)度偏細(xì)的原因主要是追求水泥1d和3d強(qiáng)度。所檢測(cè)水泥許多1d抗壓強(qiáng)度≥15Mpa，3d抗壓強(qiáng)度28～30Mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國P.O.42.5R水泥3d抗壓強(qiáng)度21Mpa的指標(biāo)。1d和3d強(qiáng)度高，混凝土拆?？?，還可少用一點(diǎn)水泥，但是失去的可能是建筑物壽命減少10年，甚至更多，是得不償失的。

　　建材總院施娟英教授在1986年《熟料顆粒大小對(duì)水泥性能的影響》一文中曾這樣論述：

　　水泥的水化速率，主要決定于熟料的顆粒大小。0～10μm的顆粒在28d已接近全水化；10～30μm的顆粒7d水化了接近一半；而30～60μm的顆粒經(jīng)28d才水化了一半；大于60μm的顆粒經(jīng)3個(gè)月水化還不到一半。

　　不同粒徑熟料顆粒對(duì)硬化水泥漿體強(qiáng)度所發(fā)揮的作用為：0～10μm在7天前起主要作用；10～30μm在7天～3個(gè)月期間起主要作用；30～60μm在28天以后起一點(diǎn)作用；大于60μm在3個(gè)月以后起作用。

　　在現(xiàn)有生產(chǎn)條件，即符合節(jié)能又有較好強(qiáng)度和耐久性的水泥，最佳顆粒組成建議為：0～10μm 30%左右，10～30μm 40%左右，30～60μm 25%左右，＞60μm 5%左右。

　　所以，我認(rèn)為優(yōu)化顆粒分布即抑制過粉磨，減少0～3μm的細(xì)顆粒和65μm以上的粗顆粒，盡量多地增加3～32μm段的顆粒，將＞45μm的顆?？刂圃?～10%以內(nèi)。

　　水泥助磨劑參與水泥在管磨中的粉磨過程，可以有效的降低被粉磨物料的表面能，消除靜電結(jié)團(tuán)和吸附，增加物料流速，從而降低研磨體的消耗，降低粉磨溫度，節(jié)約電能，優(yōu)化顆粒分布。并通過水泥顆粒分布的優(yōu)化達(dá)到提高水泥28d強(qiáng)度，提高混凝土的和易性和保坍性。

　　二、復(fù)合硅酸鹽水泥中加大石灰石用量的可行性

　　隨著國內(nèi)大型干法旋窯的普及，目前各水泥企業(yè)生產(chǎn)的熟料大都可以達(dá)到抗壓強(qiáng)度3天30Mpa和28天60Mpa的水平。用這么優(yōu)質(zhì)的熟料生產(chǎn)P.C.32.5級(jí)水泥可以添加35～40%的混合材，而所有混合材中最易得、最廉價(jià)的是石灰石，全國平均價(jià)12～22元/T。能用它做為主要混合材是節(jié)能降耗、降低水泥成本的好方法。

　　早在上世紀(jì)80年代，國家水泥所的教授們已做過在礦渣水泥中摻石灰石的嘗試研究。近幾年我們對(duì)在復(fù)合硅酸鹽水泥中加大石灰石摻量進(jìn)行了研究，取得了較好經(jīng)驗(yàn)。

　　石灰石的化學(xué)成分中CaO含量53%左右，其余組份的比例雖有波動(dòng)，但與水泥的基本屬性有很多共通之處及良好的兼容性。燒失量占其總質(zhì)量的42.39%，是石灰石的又一突出標(biāo)志。石灰石是一種廉價(jià)的混合材，但在實(shí)踐中石灰石添加量超過水泥質(zhì)量的25%以上時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的糊球、糊襯板、堵篦縫、水泥結(jié)團(tuán)、磨溫快速升高等現(xiàn)象，無法繼續(xù)生產(chǎn)。在這種情況下，使用優(yōu)質(zhì)助磨劑可解決以上問題，并且還可以適當(dāng)加大石灰石用量。如重慶ＸＸＸ公司、廣東ＸＸ公司這兩個(gè)超大型企業(yè)生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥時(shí)，使用我公司生產(chǎn)的助磨劑將石灰石用量提升到了28%和26%，水泥的性能及強(qiáng)度指標(biāo)均十分優(yōu)良。近日，我們將南寧某大型水泥企業(yè)的物料配比中的石灰石調(diào)增到28%時(shí)，該試驗(yàn)水泥與用另一摻量千分之一的助磨劑生產(chǎn)的水泥相比3d抗壓強(qiáng)度持平，28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)4.9Mpa。數(shù)據(jù)說明，該水泥的混合材中石灰石的摻量可提高到水泥質(zhì)量的30%。

　　三、使用優(yōu)質(zhì)助磨劑時(shí)，成品水泥應(yīng)盡量采用45μm篩余值與比表面積共同控制

　　使用助磨劑進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)時(shí)，比表面積值與實(shí)際有一定的差距。出現(xiàn)這種情況的主要原因是水泥在粉磨過程中，由于助磨劑的加入，顆粒表面能降低，顆粒之間的吸引力減弱，相互之間形成斥力，加之球形顆粒的增多，在勃氏比表面積測(cè)試中，空氣通過料層更容易，通過時(shí)間縮短，計(jì)算出的比表面積讀數(shù)要比實(shí)際的低。我們?cè)诤眮問|、拉法基雙馬、利萬步森、華潤等大型企業(yè)都相繼遇到此類問題。在此情況下，45μm篩余值更能反映其本質(zhì)。

　　在水泥助磨劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上升為國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由安格爾公司建議將“助磨效果”中“45μm篩余減少不小于2%”放在了“比表面積增加不小于10㎡/kg”的前面。

　　為了更準(zhǔn)確了解水泥助磨劑的助磨功能，獲取準(zhǔn)確的水泥細(xì)度、比表面積值，我們?cè)诠I(yè)試驗(yàn)前取穩(wěn)定工藝參數(shù)中的比表面積，及所對(duì)應(yīng)水泥的45μm篩余。在工業(yè)試驗(yàn)階段僅以45μm篩余的下降值做為評(píng)判依據(jù)，并測(cè)出其相對(duì)應(yīng)的水泥比表面積。并將該比表面積值做為以后使用同一品種規(guī)格助磨劑的考核指標(biāo)。

　　在評(píng)價(jià)水泥細(xì)度時(shí)，我們認(rèn)為45μm篩余更準(zhǔn)確，更直觀，水泥企業(yè)在控制水泥品質(zhì)時(shí)使用45μm篩余加激光粒度檢測(cè)是應(yīng)該推廣的。