水泥助磨劑在水泥低活性混合材中的應(yīng)用研究

  近幾年來，水泥助磨劑的研究及應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展，技術(shù)成熟度已有大幅提高。目前，國內(nèi)水泥企業(yè)使用水泥助磨劑的比例已達(dá)90%左右，水泥生產(chǎn)企業(yè)越來越重視水泥助磨劑的應(yīng)用。今日，筆者結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗，針對水泥助磨劑在水泥低活性混合材中的應(yīng)用，談一點兒自己的見解，希望能為拓展水泥助磨劑的使用范圍、充分發(fā)揮其節(jié)能減排作用做出更大貢獻(xiàn)。

  水泥助磨劑在水泥活性混合材，如礦渣（粉）、石灰石、粉煤灰等中的使用，已經(jīng)很成熟。目前，對于助磨劑在水泥低活性混合材中的應(yīng)用研究，還處于瓶頸狀態(tài)。往往一些水泥助磨劑廠家，遇到低活性混合材就束手無策，助磨劑在這方面也失去了它原有的雄風(fēng)，不但起不到良好的增強作用，也達(dá)不到降低成本的目的，使助磨劑廠家不得不放棄這樣的水泥企業(yè)客戶。而出現(xiàn)這樣的情況，水泥生產(chǎn)企業(yè)也埋怨助磨劑效果不佳，供需雙方都表現(xiàn)出很無辜、無奈，以致縮小了水泥助磨劑的應(yīng)用空間。

  我公司在水泥助磨劑具體應(yīng)用中，同樣也遇到了上述問題，如江西的兩家水泥企業(yè)就屬于這種情況。他們用的混合材是當(dāng)?shù)卮善鳌⒋纱u等的碎片（瓷片）和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的玄武巖。

  江西某水泥廠粉磨系統(tǒng)為圈流磨，磨機(jī)規(guī)格為Φ3.5×13米，臺時產(chǎn)量為70噸，入磨水分夏季是2%~3%，秋冬季是5%。其入磨水分大，所用混合材為瓷片，化學(xué)全分析見表1。

表1：瓷片化學(xué)成分全分析 （%）

  由表1可以看出，瓷片為惰性材料，基本沒有活性，在水泥中只能起到充當(dāng)填充物的作用。加入助磨劑后，無論是助磨效果還是增強效果都不明顯。曾經(jīng)有10幾家水泥助磨劑企業(yè)在該廠做過工業(yè)實驗，均以失敗告終。河南某水泥助磨劑廠家，在原有物料配比的基礎(chǔ)上，摻加0.03%水泥助磨劑后，產(chǎn)量、細(xì)度均沒有變化，32.5級水泥3天抗壓強度比不加助磨劑的提高了1.3兆帕，28天抗壓強度提高了2.0兆帕。

  我們針對該廠物料入磨水分高、水泥混合材低活性的特點，到企業(yè)親自走訪調(diào)查，充分了解其粉磨工藝設(shè)備、物料的化學(xué)成分等一系列情況后，取回原材物料，總結(jié)前者失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，組織科研人員，集思廣益、博采眾長、辯證施治，研制出了適應(yīng)該廠粉磨系統(tǒng)和物料特點的水泥助磨劑配方。我們運用科學(xué)的小磨實驗方案，在公司實驗室進(jìn)行了小磨試驗，粉磨時間為30分鐘，空白樣為不加助磨劑物料5千克，對比樣為加入新研制助磨劑1.5克的5千克物料，用Φ500×500毫米小磨分別粉磨30分鐘。其細(xì)度、比表面積、3天及28天抗折與抗壓強度見表2。

表2：小磨試驗檢測結(jié)果（32.5）

  通過小磨實驗可以看出，該配方具有良好的助磨效果、優(yōu)良的改善水泥性能的作用，水泥的3~32微米顆粒明顯增多，水泥顆粒級配更加合理和優(yōu)化；3天抗折強度與不加助磨劑相比（下同）提高了0.2兆帕，28天抗折強度提高了0.6兆帕；3天抗壓強度提高了3.6兆帕，28天抗壓強度提高了4.1兆帕。由此可見，水泥助磨劑性能良好，為下一步工業(yè)試驗打下了堅實基礎(chǔ)。

  有了小磨試驗的良好基礎(chǔ)，我們在該水泥企業(yè)進(jìn)行了32.5級和42.5級水泥工業(yè)試驗，制定了科學(xué)的工業(yè)試驗方案，針對入磨水分5.1%的棘手問題，臺時產(chǎn)量提升幅度為：32.5級水泥控制在5%以內(nèi)，42.5級水泥控制在10%以內(nèi)，以確保水泥品質(zhì)；降低熟料用量5%，同時增加混合材用量5%。

  試驗過程： 00:00~08:00期間，不加助磨劑，不降熟料，不增加混合材，粉磨空白樣。08:00開始按照0.03%摻量加入水泥助磨劑，08:00~10:00為洗磨階段，10:00~16:00為對比樣粉磨階段，降低熟料用量5%，同時增加混合材（瓷片）用量5%。其細(xì)度、比表面積、臺時產(chǎn)量、3天及28天抗折抗壓強度見表3。

表3：工業(yè)試驗檢測結(jié)果

  上述工業(yè)試驗表明，加入水泥助磨劑后，32.5級水泥臺時產(chǎn)量由69.7噸，提高到了72.7噸，提高了3噸，即提高了4.3%；3天抗壓強度在降低熟料5%、增加混合材瓷片5%的情況下，提高了0.9兆帕；28天抗壓強度增加了1.6兆帕。42.5級水泥臺時產(chǎn)量由72噸，提高到了77噸，提高了5噸，即提高了7%；3天抗壓強度提高了1.4兆帕，28天抗壓強度提高了1.3兆帕。

  由此可見，水泥助磨劑在水泥低活性混合材中，發(fā)揮出了良好的效果。按該水泥企業(yè)年產(chǎn)60萬噸的生產(chǎn)能力計算，每年可降低熟料用量3萬噸，增加混合材瓷片用量3萬噸，可減少熟料投入540萬元，扣除由于混合材投入的費用90萬元和水泥助磨劑144萬元后，該水泥企業(yè)年減少支出306萬元。而節(jié)約熟料用量3萬噸，不但減少了碳排放、節(jié)約了能源，還增加了混合材瓷片的用量、減少了廢棄物的排放、保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。同時，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，彰顯出了節(jié)能減排的巨大魅力，促進(jìn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

  江西某水泥有限公司粉磨系統(tǒng)為開路磨，磨機(jī)型號為Φ3.2×13米，所用混合材為玄武巖，其化學(xué)成分分析見表4。

表4：玄武巖化學(xué)成分全分析 （%）

  由表4可以看出，SiO2含量很高，CaO含量很低，屬于易磨性差、低活性混合材料。用這個水泥企業(yè)的熟料混合材，按照生產(chǎn)實際物料配比配制5公斤物料，在我公司Φ500×500毫米小磨做小磨試驗，空白樣不加助磨劑，對比樣加我公司助磨劑，粉磨30分鐘后，細(xì)度、比表面積、3天及28天抗折與抗壓強度見表5。

表5：江西某水泥有限公司小磨試驗檢測結(jié)果

  由小磨試驗檢測結(jié)果可以看出，我們的水泥助磨劑在易磨性差、低活性混合材料上的應(yīng)用，無論是助磨效果還是抗壓強度上，都表現(xiàn)出了很好的性能，達(dá)到了優(yōu)良的增強效果，3天抗壓強度增加了4.2兆帕，28天抗壓強度增加了5.4兆帕。

  通過在該公司Φ3.2×13米球磨機(jī)上做水泥助磨劑工業(yè)試驗，驗證了小磨試驗的結(jié)果?？瞻讟樱ú患又?0微米篩余細(xì)度2.2%，比表面積385m2/kg，3天抗折強度5.3兆帕、抗壓強度23.2兆帕，28天抗折強度7.6兆帕、抗壓強度51.1兆帕。對比樣（加助磨劑）80微米篩余細(xì)度1.4%，比表面積401m2/kg，3天抗折強度5.6兆帕、抗壓強度26.5兆帕，28天抗折強度8.0兆帕、抗壓強度55.3兆帕。3天、28天抗壓強度分別增加了3.3兆帕、4.2兆帕。

  玄武巖為典型的低活性混合材料，易磨性差，有能夠適應(yīng)它的助磨劑，對于這種廉價材料的應(yīng)用，起到了很好的推動作用，可幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

  總之，水泥助磨劑的技術(shù)應(yīng)用，是一個縱橫交錯、復(fù)雜多變的過程。它既包含了復(fù)雜的化學(xué)變化，還受到許多粉磨系統(tǒng)、設(shè)備、工藝、物料、人為等因素的影響和制約。我們只有不斷地進(jìn)行探索研究，運用辯證法，辯證施治，才能在水泥生產(chǎn)過程中，把水泥助磨劑更好地應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去。