本文主要(yao)研究了不同助磨(mo)劑(ji)(ji)對(dui)水(shui)泥(ni)顆粒特(te)性的影響。選用的助磨(mo)劑(ji)(ji)種(zhong)類有(you)：乙二醇(chun)、三乙醇(chun)胺、以(yi)及乙二醇(chun)和三乙醇(chun)胺復(fu)合助磨(mo)劑(ji)(ji)。實驗結果表明：加入(ru)(ru)一定量的助磨(mo)劑(ji)(ji)，有(you)利于(yu)提(ti)高水(shui)泥(ni)中(zhong)30μm以(yi)下(xia)顆粒的量，有(you)利于(yu)充分發揮(hui)水(shui)泥(ni)強(qiang)度,尤其(qi)是加入(ru)(ru)復(fu)合助磨(mo)劑(ji)(ji)效果更顯著。
關鍵詞：乙二醇(chun)，三(san)乙醇(chun)胺，復合助磨劑，30μm篩(shai)下(xia)量(liang)
眾(zhong)所周知，水泥(ni)工業(ye)是(shi)一(yi)個(ge)高(gao)(gao)能耗(hao)(hao)、高(gao)(gao)污染、高(gao)(gao)排放的(de)(de)行(xing)業(ye)，被國家列(lie)為(wei)必須用低碳經(jing)濟(ji)治理的(de)(de)重點。水泥(ni)行(xing)業(ye)要實現宏(hong)大的(de)(de)節能降耗(hao)(hao)戰(zhan)略(lve)，其關(guan)鍵或(huo)許(xu)要取決于很多(duo)細微(wei)之處。助(zhu)磨劑是(shi)為(wei)水泥(ni)工業(ye)服(fu)務的(de)(de)一(yi)個(ge)新興(xing)輔助(zhu)行(xing)業(ye)，其簡單(dan)、高(gao)(gao)效的(de)(de)特(te)點已被越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)(de)水泥(ni)生產(chan)企業(ye)所認可(ke)。
本(ben)實(shi)驗研(yan)究幾種助磨劑對水泥粒徑的影(ying)響(xiang)，并(bing)(bing)分析其與水泥的適(shi)應性，并(bing)(bing)研(yan)究出幾種復合助磨劑。
1.1 實驗方案
本實(shi)驗采用乙(yi)二醇(chun)、三(san)乙(yi)醇(chun)胺兩種助磨劑(ji)為研(yan)(yan)究對象，比較它們對水泥粒徑大小的影響，并研(yan)(yan)究其不同的加入量及乙(yi)二醇(chun)和三(san)乙(yi)醇(chun)胺混合后對粉(fen)磨過程的影響。
1.2 實驗原料
水泥(ni)熟料：水泥(ni)廠生產的硅酸(suan)鹽水泥(ni)熟料。
乙二醇：液體，分子量62.07，比重1.111g/cm3，在水中溶解度無窮大。
三(san)乙(yi)醇胺：液體，分子量149.19，比重1.123 g/cm3，呈堿(jian)性，耐高溫(wen)。
1.3 實驗設備
粒(li)度分(fen)析(xi)儀：NSKC-1型粒(li)度分(fen)析(xi)儀，配套超聲波發生器進行震蕩。
變頻行(xing)星磨(mo)：XQM-L型，南京(jing)科析(xi)實驗儀器研究(jiu)所。設(she)置(zhi)行(xing)星磨(mo)的(de)轉速為300r/min，研磨(mo)時間(jian)為30min。球(qiu)磨(mo)機內鋼(gang)球(qiu)的(de)配比(bi)為：大球(qiu)（φ15mm，6個），中球(qiu)（φ10mm，16個），研磨(mo)體共(gong)重297.53g，料(liao)球(qiu)比(bi)為0.336。
1.4 實驗方法
（1）稱量5份100g水泥熟料，分別(bie)加(jia)入(ru)0.1g、0.2g、0.3g、0.4g和0.5g乙二醇，放入(ru)XQM系列變頻行星磨(mo)粉(fen)磨(mo)，粉(fen)磨(mo)后取樣，在(zai)超(chao)聲波發生器中(zhong)震蕩后做(zuo)粒度(du)分析，得出實驗數據。
（2）以同樣(yang)方法測出加入三乙醇胺后水泥熟(shu)料研(yan)磨(mo)后的粒度分布。三乙醇胺的加入量為乙二醇的兩倍。
（3）將乙二醇和三乙醇胺混合后，設計該兩種助磨劑配比為1：1，其混合后的總量參數仍為0.1g、0.2g、0.3g、0.4g和0.5g，實驗步驟不變，測出加入混合助磨劑后水泥熟料的粒度分布。
前人研(yan)究表明，小于3μm的(de)水泥(ni)(ni)顆粒(li)(li)加水后(hou)(hou)迅速水化(hua)，除(chu)了(le)對(dui)水泥(ni)(ni)初(chu)期(qi)的(de)強度有一定幫助外(wai)，對(dui)以(yi)(yi)后(hou)(hou)水泥(ni)(ni)強度的(de)發展沒有任何影(ying)響(xiang)(xiang)，60μm以(yi)(yi)上的(de)顆粒(li)(li)幾乎不水化(hua)，3--30μm的(de)顆粒(li)(li)往往是水泥(ni)(ni)強度的(de)最大貢獻者。因此，為(wei)研(yan)究助磨(mo)劑(ji)對(dui)水泥(ni)(ni)性(xing)能的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，將(jiang)研(yan)磨(mo)后(hou)(hou)水泥(ni)(ni)中小于30μm的(de)顆粒(li)(li)含量作比較，并進行理(li)論分析。
2.1 乙二醇影響
將研磨后的粉體做粒度(du)分(fen)析(xi)，得(de)出不同(tong)乙二醇(chun)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)的30μm篩下(xia)量(liang)(liang)。如表(biao)1所(suo)示。
表1 不同乙二醇加(jia)入(ru)量與產品中30μm篩下的關(guan)系
根據助(zhu)磨劑作用機理，由于乙(yi)二(er)(er)醇的(de)(de)加(jia)入，物(wu)料的(de)(de)表(biao)面能降(jiang)低，消除靜電效(xiao)(xiao)應，加(jia)快磨內物(wu)料的(de)(de)移動速度。因此(ci)，隨著乙(yi)二(er)(er)醇的(de)(de)加(jia)入，粉磨效(xiao)(xiao)率(lv)得到提高，在加(jia)入量為0.3%時30μm篩下(xia)達到最大(da)。但(dan)當乙(yi)二(er)(er)醇的(de)(de)進一步加(jia)入時，其(qi)乙(yi)二(er)(er)醇作用不再增大(da)，反而會降(jiang)低物(wu)料的(de)(de)流動性，所以(yi)30μm篩下(xia)變小。
圖(tu)1 乙二醇加(jia)入(ru)量對30μm篩下量的影(ying)響
從圖1中可以(yi)看(kan)出，5種不同乙(yi)二醇的加(jia)(jia)入(ru)量，水泥30μm篩下(xia)均(jun)在(zai)90%以(yi)上(shang)，乙(yi)二醇的助磨作(zuo)用顯著。30μm篩下(xia)在(zai)乙(yi)二醇的加(jia)(jia)入(ru)量為(wei)0.3%時最大，達(da)到100%。因此，乙(yi)二醇的加(jia)(jia)入(ru)量不是越多越好(hao)，應該參(can)考實際情況加(jia)(jia)入(ru)。
圖2 不同乙二醇加入(ru)量水泥(ni)0--80μm的粒度分布
從圖2可以(yi)看出粉體的(de)顆(ke)粒主要分(fen)(fen)布在3～30μm之間(jian)，顆(ke)粒分(fen)(fen)布比較均勻(yun)，因此，乙二醇對水泥的(de)強度也(ye)有提高。相比較而(er)言，0.2%乙二醇加(jia)入量(liang)的(de)顆(ke)粒在3μm以(yi)下的(de)更少(shao)，因此，0.2%乙二醇加(jia)入量(liang)的(de)水泥的(de)性能應該較其它的(de)好些。
2.2 三(san)乙醇胺的影響
將粉(fen)磨后的(de)粉(fen)體做粒度分(fen)析，得(de)出不同(tong)三乙(yi)醇胺加(jia)入量的(de)30μm篩下，如表2。
表2 不同三乙(yi)醇胺加入量(liang)和產品中30μm篩下量(liang)的關系
同乙(yi)二醇(chun)一樣(yang)，根(gen)據助磨(mo)劑作用(yong)機理，由于三乙(yi)醇(chun)胺(an)的(de)(de)加(jia)入(ru)(ru)，物(wu)料的(de)(de)表面能(neng)降(jiang)低(di)，消除靜(jing)電效(xiao)應，加(jia)快磨(mo)內物(wu)料的(de)(de)移(yi)動速(su)度。因此，隨著三乙(yi)醇(chun)胺(an)的(de)(de)加(jia)入(ru)(ru)，粉(fen)磨(mo)效(xiao)率得到(dao)提高(gao)，在加(jia)入(ru)(ru)量為0.4%時(shi)30μm篩下達到(dao)最大(da)。但(dan)當三乙(yi)醇(chun)胺(an)的(de)(de)進一步加(jia)入(ru)(ru)時(shi)，其助磨(mo)劑作用(yong)不(bu)再(zai)增大(da)，反而會降(jiang)低(di)物(wu)料的(de)(de)流(liu)動性，所以30μm篩下變小。
圖3 三乙醇胺加入量對30μm篩下(xia)的影響
從(cong)圖(tu)3可以(yi)看出5種(zhong)不同三(san)(san)乙(yi)醇胺(an)的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)做出的(de)30μm篩下也在(zai)90%以(yi)上，三(san)(san)乙(yi)醇胺(an)的(de)助(zhu)磨作用(yong)顯著。30μm篩下在(zai)三(san)(san)乙(yi)醇胺(an)的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)為0.4%時最(zui)大，達到(dao)100%。同樣，三(san)(san)乙(yi)醇胺(an)的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)應該(gai)并不是越多越好，應該(gai)參考實際情(qing)況加(jia)入(ru)。
圖4 不同三乙醇胺加入量(liang)水泥0--80μm的粒度分布
從圖(tu)4可以看出粉(fen)體的(de)顆(ke)粒比(bi)較理想，大多分(fen)布在3～30μm之間，顆(ke)粒分(fen)布比(bi)較均勻，因此(ci)，三(san)乙醇胺對水泥的(de)強度也有提高。其(qi)中0.1%、0.2%三(san)乙醇胺加入(ru)量的(de)顆(ke)粒在3～30μm部分(fen)分(fen)布更多，因此(ci)，0.1%、0.2%三(san)乙醇胺加入(ru)量的(de)水泥強度應該較其(qi)它的(de)好些。
2.3乙二醇(chun)(chun)、三乙醇(chun)(chun)胺復合助磨(mo)劑的影響
將研(yan)磨后的粉體做粒度分析，得(de)出(chu)不同乙二醇和三(san)乙醇胺復合(he)助磨劑加入量的30μm篩下如表3：
表3 不同(tong)復合助磨劑加入量和30μm篩下關系
同加(jia)(jia)(jia)入(ru)(ru)(ru)一種助磨(mo)劑(ji)一樣，由(you)于(yu)乙(yi)(yi)二醇(chun)和(he)三乙(yi)(yi)醇(chun)胺(an)的(de)加(jia)(jia)(jia)入(ru)(ru)(ru)，物料(liao)(liao)的(de)表(biao)面能降低，消除(chu)靜(jing)電效應，加(jia)(jia)(jia)快(kuai)磨(mo)內物料(liao)(liao)的(de)移動(dong)速度(du)。因(yin)為(wei)乙(yi)(yi)二醇(chun)和(he)三乙(yi)(yi)醇(chun)胺(an)的(de)復(fu)合作(zuo)用，加(jia)(jia)(jia)入(ru)(ru)(ru)量為(wei)0.1時30μm篩已經基本(ben)達到上限。但當(dang)乙(yi)(yi)二醇(chun)和(he)三乙(yi)(yi)醇(chun)胺(an)的(de)進一步加(jia)(jia)(jia)入(ru)(ru)(ru)時，其助磨(mo)劑(ji)作(zuo)用不(bu)再增大，因(yin)此30μm篩下(xia)基本(ben)不(bu)變(bian)。（由(you)于(yu)助磨(mo)劑(ji)的(de)加(jia)(jia)(jia)入(ru)(ru)(ru)量都比較偏(pian)大，因(yin)此實(shi)驗(yan)數據變(bian)化空間不(bu)大，因(yin)實(shi)驗(yan)誤差，可(ke)以認(ren)為(wei)30μm篩下(xia)基本(ben)不(bu)變(bian)）
圖5 復合助磨(mo)劑加入量對(dui)30μm篩下(xia)的影響(xiang)
圖5中可以看出(chu)(chu)5種(zhong)不(bu)同復(fu)合(he)助磨(mo)(mo)(mo)劑(ji)的加(jia)入量做出(chu)(chu)的30μm篩下都在(zai)(zai)95%以上，復(fu)合(he)助磨(mo)(mo)(mo)劑(ji)的助磨(mo)(mo)(mo)作用顯著。在(zai)(zai)復(fu)合(he)助磨(mo)(mo)(mo)劑(ji)的加(jia)入量為0.1%時30μm篩下在(zai)(zai)已經(jing)達到(dao)100%。考慮到(dao)實驗誤(wu)差，0.1～0.5%的復(fu)合(he)助磨(mo)(mo)(mo)劑(ji)對(dui)水泥(ni)的30μm篩下影(ying)響相差不(bu)大(da)。應當著重對(dui)水泥(ni)性能的影(ying)響做比較(jiao)。
圖6 不同復合(he)助(zhu)磨(mo)劑加入量水泥0--80μm的粒(li)度(du)分布
從圖6可(ke)以看出粉體的顆(ke)粒(li)非常(chang)細，小于3μm的部分達40%，因(yin)此，復(fu)合助磨(mo)劑(ji)(ji)對水泥的強(qiang)度影響很大。相對0.3%復(fu)合助磨(mo)劑(ji)(ji)加入(ru)(ru)量的顆(ke)粒(li)在3～30μm分布更多，因(yin)此，0.3%復(fu)合助磨(mo)劑(ji)(ji)加入(ru)(ru)量的水泥的強(qiang)度應該較(jiao)其它的好些。
通過以(yi)上分析可以(yi)看出，加(jia)入(ru)助(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)劑后水泥的(de)30μm篩(shai)下(xia)均在(zai)90%以(yi)上，特別是復(fu)合助(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)劑（在(zai)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)(liang)為0.1%時已達(da)100%），助(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)效果(guo)顯著。乙二醇(chun)的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)(liang)為0.3%時，30μm篩(shai)下(xia)達(da)到最(zui)大；三乙醇(chun)胺的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)(liang)為0.4%時，30μm篩(shai)下(xia)也達(da)到最(zui)大。因(yin)此，這(zhe)兩(liang)種助(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)劑的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)(liang)應參考實際需要(yao)，不宜過量(liang)(liang)(liang)。復(fu)合助(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)劑0.1%--0.5%的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)(liang)對(dui)30μm篩(shai)下(xia)的(de)差異也較(jiao)小。因(yin)此，這(zhe)兩(liang)種助(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)劑的(de)加(jia)入(ru)量(liang)(liang)(liang)應該主要(yao)考慮(lv)到對(dui)水泥性能(neng)的(de)影響(xiang)。
以(yi)(yi)上助(zhu)磨劑(ji)(ji)除(chu)了(le)復合助(zhu)磨劑(ji)(ji)，3--30μm的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)都(dou)較大。因此(ci)，對水泥的(de)(de)(de)(de)強度(du)都(dou)有提高。總的(de)(de)(de)(de)來講，隨著助(zhu)磨劑(ji)(ji)加入量(liang)的(de)(de)(de)(de)增大一定量(liang)時，粉(fen)磨效果基本不(bu)(bu)變，甚至還會出現粉(fen)磨質(zhi)量(liang)下降。因此(ci)，助(zhu)磨劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)加入量(liang)應控制在一定范圍。另外(wai)，有些助(zhu)磨劑(ji)(ji)對水泥的(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)有不(bu)(bu)利影響(xiang)。所以(yi)(yi)，選(xuan)擇助(zhu)磨劑(ji)(ji)及助(zhu)磨劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)加入量(liang)時應考慮到不(bu)(bu)影響(xiang)水泥的(de)(de)(de)(de)其它性能(neng)(neng)。
與水(shui)泥工業中(zhong)其他節能減排的(de)途徑相比，應用水(shui)泥助(zhu)磨(mo)(mo)劑幾(ji)乎不需要增(zeng)加任何固(gu)定資(zi)產投資(zi)，直接(jie)摻入后，經濟效益相當可觀。毋庸(yong)置疑，借助(zhu)低碳經濟的(de)春風(feng)，水(shui)泥助(zhu)磨(mo)(mo)劑行業轉型，發(fa)展(zhan)為多功能、低碳水(shui)泥助(zhu)磨(mo)(mo)劑的(de)日子，已經為期不遠(yuan)。
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