低成本高摻石灰石助磨劑應(yīng)用研究 |
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2016-01-25 10:45:17 |
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石灰石是水泥制造企業(yè)使用量最多的原材料。每生產(chǎn)一噸水泥熟料約需使用一噸左右的石灰石。因此現(xiàn)代大型水泥企業(yè)均有自備石灰石礦山，并盡可能靠近石灰石礦山建廠以降低建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)輸成本。但石灰石礦山在開采過程中往往會(huì)有一些蓋層或夾層因CaO 含量過低而被廢棄或加工成建筑石料或少量用作水泥混合材(摻加量一般不超過6%)。如能將石灰石在開采過程中的低品位石灰石大量用作水泥混合材，不僅可以大幅降低水泥制造成本，克服爐渣、粉煤灰等原材料愈來愈難以采購的困境，還可以有效利用廢棄資源，保護(hù)環(huán)境并享受到國家資源綜合利用減免所得稅政策。
近幾年來，國內(nèi)一些知名助磨劑生產(chǎn)企業(yè)和研究結(jié)構(gòu)在大量利用石灰石做水泥混合材方面做了深入研究，并取得了可喜成果。在保證水泥性能基本不變的前提下，石灰石摻量可達(dá)到20%-30%，也為水泥企業(yè)帶來了可觀效益。但普遍存在配方與加工工藝復(fù)雜，應(yīng)用成本過高等不足。作為水泥企業(yè)和合作單位，能開發(fā)一種配方簡單、加工方便、成本更低的高摻石灰石助磨劑對(duì)水泥企業(yè)將更為有益。
實(shí)驗(yàn)研究
1.實(shí)驗(yàn)原材料
P1 型助磨劑：屬普通型助磨劑，符合JC/T 667-2004《水泥助磨劑》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。適用于以粉煤灰、爐渣或其它他火山灰質(zhì)材料和少量非活性材料作為混合材的通用水泥品種。摻加量0.10%。
ZW-7 型助磨劑：一種能大量摻加石灰石作為水泥混合材的以醇胺類和激發(fā)材料為主的低成本型助磨劑。符合JC/T 667-2004《水泥助磨劑》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。摻加量0.10%。
其他：熟料、脫硫石膏、爐渣、粉煤灰、石灰石。
2. 實(shí)驗(yàn)方法
將實(shí)驗(yàn)用熟料、石灰石分別破碎至粒徑小于7mm，爐渣、脫硫石膏晾干。按照表1 中的配比，每次配料5kg，將各種實(shí)驗(yàn)材料分別準(zhǔn)確稱量后加入Φ500×500水泥試驗(yàn)小磨中。再按實(shí)驗(yàn)方案分別加入P1 型助磨劑和ZW-7 型助磨劑，開機(jī)粉磨35min。
經(jīng)粉磨后的水泥，分別按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行MgO、SO3、CI-、安定性、細(xì)度、比表面積、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、膠砂強(qiáng)度、水泥顆粒粒度分布狀況等檢驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
(1)不論是不摻助磨劑的1-3 號(hào)樣品和摻加助磨劑的4-9 號(hào)樣品，隨著石灰石摻加量增加和熟料摻加量減少，45μm 篩余降低，比表面積增加。這是由于石灰石的易磨性好于熟料。而摻加兩種助磨劑后，45μm 篩余明顯低于1-3 號(hào)樣品，比表面積同樣增加明顯。摻加P1型助磨劑的4-6 號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品45μm 篩余降低1.6%，比表面積增加8m2/kg;摻加ZW-7 型助磨劑的7-9號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品45μm 篩余降低2.2%，比表面積增加14m2/kg。說明ZW-7 型助磨劑助磨效果顯著，能有效提高粉磨效率。
(2)摻加ZW-7 型助磨劑的7-9 號(hào)樣品明顯改善了水泥的顆粒粒度分布狀況，< 3μm 顆粒比1-6 號(hào)樣品均明顯減少，3μm-32μm 顆粒比1-3 號(hào)樣品增加9.3%，比摻加P1 型助磨劑的4-6 號(hào)樣品增加5.3%，32μm-65μm 顆粒和> 65μm 顆粒分別比1-3 號(hào)樣品降低5.8%和1.7%，比摻加P1 型助磨劑的4-6 號(hào)樣品降低3.0%和0.8%。一般認(rèn)為，在水泥顆粒級(jí)配分布中，< 1μm和> 65μm 的顆粒最好為0%，< 3μm 和> 45μm 的顆粒最好< 10%，3μm-32μm 顆粒應(yīng)> 65%。摻加ZW-7 型助磨劑的7-9 號(hào)樣品，3μm-32μm 顆粒達(dá)到63%-64.4%，< 3μm 顆粒處于10% 左右。
(3)隨著熟料用量減少和石灰石用量增加，1-3 號(hào)樣品水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量加大。摻加兩種助磨劑后，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量均稍有降低。說明兩種助磨劑均有一定的減水功效，ZW-7 型稍好。
(4)摻加助磨劑的4-9 號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品凝結(jié)時(shí)間縮短。摻加P1 型助磨劑的4-6 號(hào)樣品變化不太明顯。而摻加ZW-7 型助磨劑的7-9 號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品初凝縮短11min，終凝縮短12min。說明ZW-7 型助磨劑具有促進(jìn)水泥凝結(jié)作用。
(5)摻加助磨劑的4-9 號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品明顯提高了水泥3d 和28d 強(qiáng)度。摻加P1 型助磨劑的4-6 號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品3d 和28d 抗壓強(qiáng)度分別提高1.0MPa和 1.2MPa ;抗折強(qiáng)度分別提高0.1MPa 和 0.4MPa。摻加ZW-7 型助磨劑的7-9 號(hào)樣品比1-3 號(hào)樣品3d 和28d 抗壓強(qiáng)度分別提高3.1MPa 和4.2MPa ;抗折強(qiáng)度分別提高0.4MPa 和 0.9MPa。說明ZW-7 型助磨劑對(duì)高摻石灰石水泥3d 和28d 強(qiáng)度具有良好的活化激發(fā)作用。
2. 機(jī)理分析
眾所周知，石灰石屬非活性混合材，其易磨性優(yōu)于水泥熟料。大量摻加石灰石水泥在研磨過程中，石灰石顆粒先與熟料顆粒磨細(xì)。由于系統(tǒng)中微細(xì)粒子表面能很高，具有自動(dòng)降低表面能的趨勢或同時(shí)存在正負(fù)電荷吸引而使粒子團(tuán)聚變大，從而阻礙了熟料與研磨體的接觸，影響了熟料的粉磨。ZW-7 型高摻石灰石助磨劑的加入，使其中更為有效的陰離子分散劑包圍于微細(xì)粒子表面或滲透于物料裂隙，進(jìn)而降低了粒子的表面能，減少了粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象，改善了粉磨條件，使粉磨效率大幅提升。由于石灰石易磨，< 3μm 顆粒多為石灰石微粉，有利于降低水泥的孔隙率，減少水泥的需水量，提高水泥的密實(shí)度。而熟料顆粒則主要集中在3μm-32μm 區(qū)間，克服了熟料粉磨過細(xì)帶來的早期水化過快而產(chǎn)生的強(qiáng)度損失，有利于水泥3d 和28d 強(qiáng)度的增長。
生產(chǎn)應(yīng)用
2012 年始，河南某水泥公司通過實(shí)驗(yàn)室和大磨實(shí)驗(yàn)后，將低成本高摻石灰石助磨劑(ZW-7 型)投入了生產(chǎn)應(yīng)用。生產(chǎn)的P.C 32.5 級(jí)水泥配比為：熟料52%，低品位石灰石25%，粉煤灰18%，脫硫石膏5%。助磨劑摻加0.1%。出磨水泥再摻入S 95 級(jí)礦渣微粉10%。4-9月份累計(jì)生產(chǎn)P.C 32.5 級(jí)水泥45.3 萬噸，使用低品位石灰石10 萬噸，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高17%，水泥綜合制造成本降低8.9 元/ 噸，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
結(jié)論
1.ZW-7 型助磨劑能有效提高粉磨效率，助磨效果顯著。應(yīng)用證明，可提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量17%。
2. ZW-7 型助磨劑在摻加石灰石25% 的情況下，3μm-32μm 顆粒達(dá)到64.4%，< 3μm 顆粒處于10%左右，有利于減少水泥需水量和混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失。
3. ZW-7 型助磨劑具有一定的減水和促凝作用。
4. ZW-7 型助磨劑具有良好的增強(qiáng)效果，3d 和28d抗壓強(qiáng)度分別提高3.1MPa 和4.2MPa，抗折強(qiáng)度分別提高0.4MPa 和 0.9MPa。
5. ZW-7 型助磨劑能大量利用低品位石灰石作水泥混合材，變廢為寶。
摘自——《水泥人網(wǎng)》
王智祥、陳新中等