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水泥技术

水泥助磨剂知识问答100题
更新日期:2014-11-14 来源: 数字水泥网
 

1.什么是水泥助磨剂?

答:在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害人体健康和水泥混凝土性能的外加剂,分为液体和粉体两种。

2.评价水泥助磨剂产品是否合格的依据是什么?

答:评价依据是:由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会2011年7月20日发布、2012年3月1日实施的中华人民共和国国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)。

3.我国水泥助磨剂属于哪个部门归口管理?

答:中国水泥协会助磨剂分会负责水泥助磨剂行业管理。助磨剂产品质量由省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行检验或仲裁。

4.我国水泥助磨剂的发展分为哪几个阶段?

答:我国水泥助磨剂的研发过程,可以划分为四个发展阶段:发展初期、发展成长期、快速发展期和稳定发展期。
(1)发展初期(1950年~1970年)
??? 少数水泥厂使用煤、造纸废液和肥皂废液试验提高磨机产量。
(2)发展成长期(1971年~1994年)
??? 1971年原四川水泥研究所,对几十种有机表面活性剂,进行了助磨效果的小磨试验;
??? 1983年国家计委下达了《水泥研磨助剂研究》的研究课题,承担单位在三年内,研制成功三个系列十种助磨剂,并在多家大型水泥厂工业性试验成功,为我国助磨剂的研发,奠定了良好的基础。
(3)快速发展期(1995年~2007年)
??? 1995年我国已经进入市场经济,从国家知识产权局数据库能检索到的水泥助磨剂专利约40件,其中颗粒状和粉状助磨剂专利17件,液体助磨剂专利23件。最早的一份水泥助磨剂专利,是1986年申报的。在这40件水泥助磨剂专利中,绝大多数是在2007年之前申报的,这充分说明我国水泥助磨剂技术在2007年前,已经进入了快速成长期。
(4)稳定发展期(2007年之后)
??? 2007年7月,中国水泥协会助磨剂分会宣告成立,标志着我国助磨剂的研究、开发、生产及应用,进入了一个严格、规范的稳定发展时期。为助磨剂行业管理、技术进步和经验交流提供了支持和帮助;促进了我国水泥助磨剂技术推广与应用,向着更高标准、更规范的方向健康发展。

5.我国助磨剂生产技术发展现状如何?

答:我国的水泥助磨剂生产厂家约300余家,其生产技术的发展经历了三个阶段:手工作坊→人工计量机械化生产线→自动控制计量机械化生产线;目前仍有50%以上的企业停留在第一阶段;40%以上的企业进入了第二阶段;进入第三阶段的企业不足5%。

6.我国助磨剂行业的“自律公约”有哪些?

我国水泥助磨剂行业自律公约具体内容如下:
??? (1)坚持合法生产经营;
??? (2)保证产品质量达标;
??? (3)注重生产应用安全;
??? (4)依靠科学技术进步;
??? (5)提供优质高效服务;
??? (6)抵制假冒伪劣产品;
??? (7)反对任何不当竞争;
??? (8)保障职工合法权益;
??? (9)关心社会公共事业。

7.世界各国使用助磨剂的情况怎样?

答:自从1930年Goddard(高达得)以树脂作为助磨剂在英国首先取得专利以来,先后被用作助磨剂的物质已有几十种。日本、美国、欧盟、东南亚和原苏联各国已经在水泥磨上几乎普遍采用了助磨剂,应用率一般为80%~90%;目前,全世界水泥助磨剂的平均应用率为60%,而我国为50%。

8.水泥助磨剂技术包括哪些内容?

答:水泥助磨剂技术是由“助磨剂母液合成技术、助磨剂复配技术和助磨剂应用技术”等三项技术构成。

9.助磨剂母液合成技术常见合成体系有几种?

答:合成助磨剂母液常分成:中小分子合成体系和高分子合成体系两种。

10.中小分子合成体系的主要作用是什么?

答:该体系主要以多元醇胺、多元醇类分子为基础,进行分子改性。改善其分子结构,增加或减少原分子结构中的羟基,提高或降低原分子结构的吸附或脱附能力;接入络合能力强的官能团,提高合成产物对水泥的诱导水化能力;接入双键结构,将中小分子合成体系与高分子合成体系相结合。因此,合成体系可以降低助磨剂母液对高价位的化工原料(如:三乙醇胺)的依赖性,节约助磨剂的生产成本,提高市场竞争力。

11.高分子合成体系的主要作用是什么?

答:该体系通过聚合反应及其末端改性和修饰,可以将目标官能团嫁接到高分子骨架上,实现官能团的自由组装。通过各种极性基团的组装,增强了母液对细颗粒的吸附能力,直接减缓水泥细颗粒的团聚趋势,强化了助磨能力;通过调整各亲水、亲油等功能基团的比例,可使聚合物兼有减水、引气等功能;通过组装螯合基团,使聚合物拥有与金属离子螯合的能力,诱导水泥水化,突出增强能力。

12.助磨剂母液的合成方法有哪几种?

答:针对不同的合成体系,母液的合成方法也不同。常见的合成方法有两种:缩合聚合反应和自由基聚合反应。

13.什么是缩合聚合反应?

答:缩合聚合反应是具有两个或两个以上官能团的单体,经过多次缩合反应,同时产生有简单分子(如H2O、HX、醇等)的化学反应。它兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义,反应产物称为:缩聚物。

14.什么是自由基聚合反应?

答:自由基聚合反应是用自由基引发,使链增长、自由基不断增长的聚合反应。绝大多数是由含不饱和双键的烯类单体作为原料,通过打开单体分子中的双键,在分子间进行重复多次的加成反应,把许多单体链接起来形成大分子。

15.水泥助磨剂复配技术的意义是什么?

答:水泥助磨剂原始的作用是帮助水泥粉磨设备节能高产,但是,不同的单体助磨剂组分所起的作用各不相同;各水泥企业粉磨水泥所使用的熟料、混合材等物料性质差异较大,生产的水泥品种也不尽相同,因此需要助磨剂施展的功能也各不一样。要想得到较为理想的使用效果,就必须“对症下药”,即:利用母液,加入不同数量、不同作用的助磨剂原料,复合配制出有针对性的、适应性强的助磨剂。此助磨剂统称为:多功能复合助磨剂;目前占国内助磨剂总量的90%以上。

16.水泥助磨剂可否附加除“助磨”之外的其他功能?

答:国家标准关于水泥助磨剂定义,只规定其助磨功能,没有规定助磨剂可以附加其他功能,也没有规定不能附加其他功能。但是附加的功能“不损害人体健康和水泥混凝土性能”,而且对改善水泥及混凝土性能有利、对节约资源、能源有利,这样符合科学发展观,就应该说:没有违背国家标准的宗旨。因此,“多功能复合水泥助磨剂”迅速成为我国国内水泥助磨剂产品的主流。

17.为什么有专家、学者建议把“水泥助磨剂”改为“水泥助剂”?

答:助磨剂在水泥工业中的节能减排作用,已经得到了社会的认可和国家的重视。目前,水泥工业正处在向“绿色生态工业”转型的重要历史阶段,今后水泥工业将为人类造福、成为社会无害化协同处置“处理城市垃圾和工业废弃物”的主要生产线和副产品,离不开“多功能复合水泥助磨剂”的配合与参与,(如:资源再生、激发活性、消除重金属污染和有害异味等)。所以,助磨剂助力于水泥工业的前景越来越广阔,突显“助剂”的重要作用。

18.水泥助磨剂由哪些化学物质组成?

答:按化学结构分类,水泥助磨剂可以分为三种:聚合有机盐助磨剂、聚合无机盐助磨剂和复合化合物助磨剂。目前使用的水泥助磨剂产品大都属于有机物表面活性物质。由于单组分助磨剂价格较高,使用效果也不十分理想,近年来,复合化合物助磨剂应用较为广泛。

19.粉体(固体)水泥助磨剂中的组分有哪些?

答:粉体(固体)水泥助磨剂的组分常有:硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、碳黑、粉煤灰、石膏等;

20.液体水泥助磨剂中的组分有哪些?

答:液体水泥助磨剂的组分常有:有机硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙酸酯、聚羧酸盐等多元醇胺类有机物、多元醇类有机物、有机磺酸盐、有机羧酸盐以及无机盐。

21.水泥助磨剂应用技术包括哪些内容?

答:主要包括水泥粉磨工艺技术和混凝土制备技术两大部分内容。如:在水泥生产中如何正确选用助磨剂?选用助磨剂之后如何调整水泥粉磨工艺参数?如何在保证水泥品种、质量不变的前提下,节省熟料、多掺混合材料(当地工业废渣)?如何计算掺水泥助磨剂之后带来的经济效益、社会效益和环保效益?掺助磨剂之后的水泥如何改善混凝土的使用性能?如何解决掺助磨剂的水泥与混凝土外加剂的相容性问题?等等。

22.国家水泥质量标准对助磨剂的应用有哪些规定和要求?

答:2008年6月实施的国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中规定,水泥粉磨时允许加入助磨剂,其加入量应不超过水泥质量的0.5%;国家标准中还规定了氯离子限量的要求,即:水泥中氯离子含量应不大于0.06%。

23. 国家水泥质量标准中为什么要限制水泥产品中的氯离子含量?

答:由于钢筋锈蚀是混凝土破坏的重要形式之一,而氯离子在混凝土中是钢筋锈蚀的重要因素。因此,国家水泥质量标准中规定了水泥产品中氯离子含量的限值(≤0.06%)要求,这充分体现出水泥行业的从业人员对混凝土质量保证的承诺和责任心。

24. 国家水泥质量标准中对氯离子限值的要求与水泥助磨剂有什么关系?

答:水泥产品中氯离子的来源主要是:原料、燃料、混合材料和外加剂,但由于熟料煅烧过程中,氯离子大部分在高温下挥发而排出窑外,残留在熟料中的氯离子含量极少。如果水泥中的氯离子含量过高,其主要原因是掺加了混合材料和水泥助磨剂。所以,严格控制水泥助磨剂中的氯离子含量是十分必要的措施。

25.为什么水泥助磨剂中有可能带进过多的氯离子?

答:氯盐(食盐)是廉价而易得工业原料,它可以作为熟料煅烧的矿化剂,能够降低烧成温度;它也是有效的水泥早强剂,使水泥3d强度提高。因此,有的助磨剂生产厂家,为了自己的经济利益,有可能在水泥助磨剂中过多地掺入了氯盐,造成水泥中氯离子含量的增加,这样会使水泥混凝土的耐久性受到严重影响。

26.国家标准《水泥助磨剂》对氯离子含量的限值是多少?

答:国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)中规定:测试同一水泥样品中掺助磨剂前后水泥中的氯离子绝对值增加不大于0.01%。这使掺助磨剂的水泥更便于实现水泥产品中的氯离子含量不大于0.06%。

27.国家标准对“助磨剂对水泥性能的影响”有什么其它规定?

答:国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)中规定,测试同一水泥样品中掺助磨剂前后水泥的变化情况:标准稠度用水量绝对值增加不大于1.0%;凝结时间绝对差值不大于30分钟;沸煮安定性结论不变;水泥胶砂流动度相对值不小于95%;水泥胶砂3天、28天、90天龄期抗压强度相对值不低于95%;胶砂干缩率28天、56天龄期绝对值之差不大于0.025%。

28.国家标准规定水泥助磨剂的“助磨效果”如何测定?

答:国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)中规定:水泥助磨剂的“助磨效果”按如下方法测定:粉磨相同时间,掺助磨剂磨制的水泥与不掺的相比,45μm筛筛余减少不小于2%,或比表面积增加不小于10m2/kg。

29.国家标准对“助磨剂对混凝土性能的影响”有什么规定?

答:国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)中规定:掺助磨剂的水泥混凝土与不掺助磨剂的水泥混凝土相比,3d、7d、28d、90d等所有龄期抗压强度相对值不低于90%。

30.国家标准对水泥助磨剂的匀质性指标有什么规定?

答:匀质性指标是指:在助磨剂定型后,生产厂控制值应固定,不随批次的变化而改变。国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)中规定:助磨剂无刺激性气味;含固量或含水量偏差不大于±2.0%;密度偏差不大于0.03g/cm3;液体助磨剂的pH值偏差不大于±1.0。

31.国家标准对水泥助磨剂的稳定性有什么规定?

答:国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)中规定:当生产或使用环境温度较低、或用户要求控制液体助磨剂的稳定性时,助磨剂的稳定性试验不应析晶或分层;-10℃放置28天后上层液体含固量与20℃含固量差不大于3%。

32.水泥助磨剂为什么能够助磨?

答:“强度理论”认为:“吸附降低硬度,改善了物料的易磨性”。水泥助磨剂是表面活性物质,在粉磨过程中,很容易吸附在水泥颗粒的表面上,降低了颗粒的表面能或者引起近表面层晶格的位置迁移,产生点或线的缺陷,从而降低颗粒的强度和硬度;同时,阻止新生裂纹的闭合,促进裂纹的扩展,加快了物料的被粉磨的速度。

33. 水泥助磨剂为什么能够阻止粉磨过程中的细粉团聚?

答:“粉体流变学理论(又称:分散理论)”认为:水泥助磨剂是表面活性物质,在粉磨过程中,很容易吸附在水泥颗粒的表面上,使颗粒之间产生“排斥力”,调节了粉体的流变学性质,促进颗粒的分散,从而提高物料的可流动性,阻止颗粒在研磨介质及磨机衬板上的粘附以及颗粒之间的团聚,使粉磨效率提高。

34.水泥企业的生产规模以什么来表示?

答:水泥企业常见三种型式:完整的水泥生产线、熟料生产基地、水泥粉磨站。前两种以烧成车间的回转窑每天的熟料生产能力表示;如:5000t/d,含义是:该企业生产能力是每天生产5000吨水泥熟料;也就是每年可以达到200万吨水泥的生产能力。水泥粉磨站则是以年产水泥的生产能力来表示,如:年产100万吨水泥的粉磨站。

35.我国通用硅酸盐水泥包括哪些水泥品种?

答:我国通用硅酸盐水泥常见六大品种:硅酸盐水泥(代号:PⅠ、PⅡ);普通硅酸盐水泥(代号:P?O);矿渣硅酸盐水泥(代号:P?S?A、P?S?B);粉煤灰硅酸盐水泥(代号:P?F);火山灰质硅酸盐水泥(代号:P?P);复合硅酸盐水泥(P?C)。

36.国家标准对硅酸盐水泥有什么规定?

答:国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定:水泥组分中,硅酸盐熟料加石膏的含量占总量的100%,称其为:硅酸盐水泥(PⅠ);硅酸盐熟料加石膏的含量大于或等于总量的95%,称其为:硅酸盐水泥(PⅡ),其中小于或等于5%的混合材料只能是矿渣,或者是石灰石。

37.国家标准对普通硅酸盐水泥有什么规定?

答:国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定:水泥组分中,硅酸盐熟料加石膏的含量小于总量的95%、大于或等于总量的80%,称其为:普通硅酸盐水泥,简称:普硅水泥(P?O)。

38.国家标准对矿渣硅酸盐水泥有什么规定?

答:国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定:水泥组分中,混合材料是粒化高炉矿渣(简称:矿渣);其硅酸盐熟料加石膏的含量小于总量的80%、大于或等于总量的50%,即:矿渣的掺加量大于20%、小于或等于50%,称之为:A型矿渣硅酸盐水泥,简称:A型矿渣水泥(P?S?A);其硅酸盐熟料加石膏的含量小于总量的50%、大于或等于总量的30%,即:矿渣的掺加量大于50%、小于或等于70%,称之为:B型矿渣硅酸盐水泥,简称:B型矿渣水泥(P?S?B)。

39.国家标准对火山灰质硅酸盐水泥有什么规定?

答:国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定:水泥组分中,掺入的是火山灰质混合材料;其硅酸盐熟料加石膏的含量小于总量的80%、大于或等于总量的60%,即:火山灰质混合材料的掺加量大于20%、小于或等于40%,称之为:火山灰质硅酸盐水泥,简称火山灰水泥(P?P)。

40.国家标准对粉煤灰硅酸盐水泥有什么规定?

答:国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定:水泥组分中,混合材料是粉煤灰;其硅酸盐熟料加石膏的含量小于总量的80%、大于或等于总量的60%,即:粉煤灰的掺加量大于20%、小于或等于40%,称之为:粉煤灰硅酸盐水泥,简称:粉煤灰水泥(P?F)。

41.国家标准对复合硅酸盐水泥有什么规定?

答:国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定:水泥组分中,可以掺入两种或两种以上的混合材料;其硅酸盐熟料加石膏的含量小于总量的80%、大于或等于总量的50%,即:混合材料的掺入总量大于20%、小于或等于50%,称之为:复合硅酸盐水泥,简称:复合水泥(P?C)。

42.通用硅酸盐水泥代号后边数字和R是什么含义?

答:通用硅酸盐水泥代号后边数字标示该水泥产品的强度等级,R表示该水泥是早强型水泥。如P?C42.5R含义是:早强型42.5级复合硅酸盐水泥,其3天抗压强度大于19MPa,28天抗压强度大于42.5MPa。

43.通用硅酸盐水泥的水化过程分为几个阶段?

答:通用硅酸盐水泥的水化过程分为三个阶段:
??? (1)溶解阶段:当水泥与水接触后,颗粒表面开始水化,生成少量水化产物,并立即溶解在水中。暴露出来的新表面,使水化作用继续进行,直至生成水化产物的饱和溶液为止。
??? (2)胶化阶段:由于溶液饱和,继续水化的产物不能再溶解了,而直接以胶体颗粒析出。随着水化产物的增多,水化物聚集,水泥浆逐渐失去可塑性产生了凝结现象。
??? (3)结晶阶段:由微观晶体组成的胶体并不稳定,能够逐渐再结晶,生成宏观晶体,使水泥浆硬化体的机械强度不断提高,最终成为具有一定机械强度的水泥石。

44.水泥的强度是怎样产生的?

答:水泥加水拌和后,熟料矿物迅速水化,生成大量的水化产物水化硅酸钙(C—S—H)凝胶,并生成氢氧化钙Ca(OH)2溶液;水化产物水化铝酸钙(C-A-H)与石膏中的硫酸钙(CaSO4)反应生成三硫型的钙矾石(AFt)晶体。经过一定时间以后,C—S—H也以长纤维晶体从熟料颗粒上长出,同时钙矾石晶体逐渐长大,它们在水泥浆体中相互交织联结,形成网状结构;随着水化的进一步进行,水化产物数量不断增加,晶体尺寸不断长大,从而使硬化浆体结构更为致密,形成了水泥石,强度越来越高。

45.为什么说助磨剂对水泥产品也有增强作用?

答:助磨剂的主要原料是三乙醇胺、三异丙醇胺等活化物质,它们在助磨之后并不消失,而存留在水泥产品之中。它们又是较好的络合剂,在水泥水化过程中促使水化放热加快,能够加速铝酸三钙与石膏的作用,尽快形成钙矾石而产生增强效果。在水泥水化的碱性溶液中,能与Fe3+和Al3+等离子形成比较稳定的络离子,这种络离子与水泥的水化作用生成溶解度很小的络盐,因此三乙醇胺、三异丙醇胺不改变水泥的水化生成物,仅起促进水泥中各组份之间反应,与其它物质反应后最终生成钙矾石,随着体系中固相析出量的增加,水泥石的强度也得到提高。

46.物料颗粒的大小如何表示?

答:在水泥工业中常用四种方法表示物料颗粒的大小:平均粒径法、筛析法、比表面积法和颗粒组成法。

47.用平均粒径法如何表示物料颗粒大小?

答:表示物料颗粒大小的平均尺寸称之为:平均粒径。利用各种仪器、量具来进行多方位的测试,再将其测量结果进行数学处理,就可以得到各种表达形式的平均粒径。水泥厂最常用的是算术平均粒径。对单颗粒物料进行三维方向(长、宽、高)测量,其结果加起来除以3,得到的商值,就代表该物料的平均粒径。

48.用筛析法如何表示物料颗粒大小?

答:水泥生产中接触粉、粒状物料较多,用筛网来控制物料的粒度大小或细度指标十分方便。这种用某一尺寸孔径的筛网来分析物料颗粒大小的方法称之为:筛析法。用它表示物料的颗粒大小常有两种形式,筛余百分数和当量粒径。

??? 筛余百分数是指某一粉状物料在经过取样筛析后,筛余量占物料筛析总量的百分数,标记为:R=%,以此来代表这些粉状物料的颗粒大小。筛孔尺寸写在R的右下角,筛余百分数的数值写在%的前面。如:生料细度R0.08=10%,它的含义是用0.08mm方孔筛对生料筛析后,它的筛余是10%。

??? 当量粒径是指某一堆物料(颗粒群)中有80%的物料能通过某一孔径的筛网,则可以用该筛网的筛孔尺寸作为当量径来代表这堆物料的平均粒径,标记为:d80,如:入磨物料粒度d80=20mm。它的含义是这一堆物料中有80%都小于20mm。

49.用比表面积法如何表示物料颗粒大小?

答:单位质量物料的总表面积,称之为:比表面积。其计量单位是:m2/kg,主要用于成品水泥的细度检验。如:国家标准的水泥细度要求:各种通用硅酸盐水泥产品的比表面积要大于300 m2/kg。比表面积的数值越大,表示颗粒群(物料)越细;反之,数值越小,颗粒群越粗。

50.用颗粒组成法如何表示物料颗粒大小?

答:对一堆物料(颗粒群)用连续、分区间的尺寸范围,来表示各种大小颗粒百分含量的方法称之为:颗粒组成法(其结果又称:颗粒级配或颗粒分布)。在水泥行业,我们常用列表法、数学方程式和坐标图线三种形式来进行表达。

51.物料的粉磨工艺怎样按产品细度分类?

答:根据粉磨产品的细度一般分为:普通粉磨、高细粉磨和超细粉磨三类。普通粉磨要求产品细度为80微米以下;高细粉磨要求产品细度为50微米以下;而超细粉磨要求产品细度在10微米以下。

51.为什么说水泥助磨剂有利于高细粉磨和超细粉磨?

答:因为水泥粉磨到一定细度后,如果没有助磨剂的帮助,细粉容易产生团聚现象,磨机内很快达到粉磨平衡状态,即:粉磨时间再长,产品细度也不会发生多大变化,比表面积很难提高(≥400m2/kg),而且粉磨电耗还会成倍增长。

52.为什么说水泥助磨剂有利于磨机提高产量?

答:因为加入助磨剂之后,粉磨效率提高,磨内物料流速加快,只要增加磨头喂料量、合理控制产品细度,球磨机产量一般可以提高10%以上。

53.为什么说水泥助磨剂有利于降低粉磨电耗?

答:因为水泥粉磨电耗是指单位产量的耗电量(kwh/t)。添加助磨剂后,可以在磨机装机容量不变和产品细度不变的情况下,提高台时产量,所以单位产量的电耗也随之降低。

54.为什么说水泥助磨剂有利于提高熟料利用率?

答:因为应用水泥助磨剂可以有效地利用物理激发和化学激发来提高混合材料的活性,在保证水泥质量不变的情况下,这样可以减少水泥中的熟料用量,多掺混合材料(工业废渣),生产更多的优质水泥,熟料的利用率因此而得到提高。

55.为什么说水泥助磨剂有利于改进特种水泥的生产?

答:因为应用水泥助磨剂、并采用分别粉磨,可以将许多难磨的物料粉磨到较高的比表面积。因此,有些特种水泥可以采用基准熟料粉与功能外加剂复配的方式生产出来;这样简化了配料工艺和煅烧工艺,使特种水泥生产更为方便和节能。

56.为什么说水泥助磨剂有利于水泥工业的节能减排?

答:因为水泥工业70%的电耗用于物料的粉碎,主要的煤耗用于熟料烧成;应用水泥助磨剂技术后,可以明显降低粉磨电耗;另一方面,激发混合材的活性,在保证水泥质量不变的前提下,节省了熟料,就减少了能耗和有害气体的排放。因此,应用水泥助磨剂技术,是水泥工业加速节能减排最有效的途径之一。

57.影响助磨剂使用效果的因素有哪些?

答: 助磨剂助磨效果的影响因素,主要是: (1)助磨剂本身的性质:(2)助磨剂的用量;(3)被粉磨物料的性质:(4)粉磨设备的工艺条件(包含产品细度、磨内温度等)。

58.同一台磨机在正常工作时,它的产品细度、水泥强度、台时产量三者有什么关系?

答:对于同一台磨机,要求它的产品越细(筛余越小或比表面积越大),水泥强度会增高,同时它的台时产量会越低。

59.水泥粉磨产品的“最佳粒度”指的是什么?

答:一般来说,同一品种水泥的颗粒组成中,3~30μm的含量越高,水泥强度也越高;因此,水泥行业内把3~30μm的颗粒称之为“最佳粒度”。

60.为什么添加助磨剂之后,有时候会出现“水泥产品的比表面积增加了,水泥的强度却没有提高”?

答:水泥是一个多组分的混合物,其中主要的强度组分是水泥熟料。有的品种水泥中的混合材料易磨性较好,添加助磨剂之后,会出现混合材过粉磨的现象,即:10μm以下的颗粒主要是混合材料,而熟料组分的颗粒组成中3~30μm含量减少,这就会出现水泥产品比表面积增加,而水泥强度不增而降的现象。这时,需要重新更换(复配)新的助磨剂。

61.目前在水泥产品中流行的“石灰石大掺量”是什么意思?

答:石灰石是水泥企业必不可少的水泥原料,又是廉价易得的非活性混合材料。上世纪我国许多企业就开始试用在水泥粉磨中添加石灰石。但是,当石灰石掺量超过5%之后,水泥产品的后期强度明显下降。随着水泥助磨剂行业的技术进步,近年来国内几家有实力的助磨剂科技公司研发出几种多功能复合助磨剂,也称之为“石灰石大掺量助磨剂”,可以在确保水泥质量不变的情况下,将复合水泥中的石灰石掺量提高到30%~35%,开辟了一条低成本、资源综合利用的新途径,受到许多水泥企业的青睐。

62.“石灰石大掺量”助磨剂的水化机理是什么?

答:(1)在“石灰石助磨剂”的作用下,部分石灰石中的碳酸钙与水泥熟料中的铝酸三钙在水泥水化过程中反应生成碳铝酸盐,改善了水泥石的物理性能。
??? (2)水泥水化后与石灰石形成了大量水化产物的结晶连生体,使胶凝材料的接触带致密,增加了水泥石结构的密实性,因而强度提高。
??? (3)磨细分散的石灰石颗粒,为硅酸三钙水化起晶核作用;同时,还部分参加了反应。导致液相中钙离子浓度降低,加速了硅酸三钙颗粒表面的粒子向溶液中迁移,从而加速了水化,提高了水泥石的强度。

63.水泥企业怎样操作选用助磨剂的程序?

答:(1)调研考察:收集资料、考察现场、选择产品;
??? (2)合作签约:提供实情、协商条款、准予试验;
??? (3)空白样试验:获取未掺助磨剂的正常生产数据;
??? (4)小磨试验:获取掺助磨剂的实验小磨试验数据;
??? (5)大磨试验:获取掺助磨剂的车间大磨试验数据;
??? (6)试运行调整:根据试验结果,调整粉磨工艺参数;
??? (7)正常生产:签约供货合同,携手合作,互利共赢。

64.空白样试验的操作内容是什么?

答:空白样试验是指:在未掺助磨剂之前,有目的地测试本厂水泥产品生产过程中的技术参数。它包括两项:按照本厂水泥产品的实际配比要求,利用化验室试验磨机和粉磨车间的工作磨机,分别得到制成水泥产品的检验数据,以便全面地进行掺与不掺助磨剂的效果分析对比。检验项目有:比表面积、标准稠度、凝结时间、强度、氯离子含量等。

65.小磨试验的操作内容是什么?

答:小磨试验方法如下:按水泥助磨剂产品使用说明书或水泥助磨剂厂商推荐的试验方法,根据水泥企业使用的水泥配比进行试验。具体试验又可分为两种:
??? (1)助磨剂生产厂按水泥企业现行的水泥配比,进行几种水泥助磨剂掺与不掺对比样试验;作出最佳助磨剂的方案选择。
??? (2)水泥企业在试验小磨中,按助磨剂厂商推荐的助磨剂及其掺量,根据现行的水泥配比,进行掺与不掺助磨剂的对比样试验,作出助磨剂应用的效果评价。

66.大磨试验的操作内容是什么?

答:水泥企业在正式使用助磨剂前,一般要进行连续8~16小时的工业性试验,亦称之为:大磨试验。

??? (1)让初次使用助磨剂的水泥企业,通过大磨试验来验证助磨剂厂商所推广的助磨剂产品应达到的效果;
??? (2)让水泥企业通过大磨试验结果,来进行性价比分析,以从众多的助磨剂品牌中选出性价比最高的助磨剂;
??? (3)水泥企业可以通过助磨剂大磨试验,发现原有粉磨工艺流程及设备所存在的问题,并及时地进行必要的粉磨工艺参数调整或技术改造;
??? (4)助磨剂厂商可以通过大磨试验,进一步有针对性地调整配方、适应水泥企业的粉磨工艺要求。

67.助磨剂本身的性质对其使用效果有什么影响?

答:助磨剂的助磨效果主要取决于它本身的化学成分。助磨剂一般都是表面活性物质,其组成基团的类型和分子量影响着其吸附、分散效能,从而影响着助磨效果。

68.助磨剂组成基团对其使用效果有什么影响?

答:组成基团即:基团间的相互关系。如含碳原子1~14个的脂肪酸能很好地吸附在水泥颗粒上,强化粉磨作用。脂肪酸和钠、钾盐,因羧基极性增强而有更大的吸附能力和助磨效果。

69.助磨剂掺加量的理论计算公式是什么?

答:日本学者提出了以下计算公式:
??? 式中:G为助磨剂掺量(%),M为助磨剂的克分子量(g), Sw为物料预期的比表面积(cm2/g),N为常数(6.02×1023),S为助磨剂的分子截面积(cm2)。

70.助磨剂掺加量计算公式的理论依据是什么?

答:这个公式的理论依据是,假定助磨剂是以单分子层吸附在物料的表面上,恰好将整个物料包裹住,形成一个单分子层的掺加量,就是最佳掺量。

71.假定要求水泥产品比表面积为350m2/kg,各种助磨剂的计算掺加量是多少?

答:假定水泥产品比表面积350m2/kg,几种助磨剂的最佳计算掺量如下:乙二醇为0.018%;一缩二乙二醇为0.021%,丙二醇为0.019%,一缩二丙二醇为0.022%,二缩三丙二醇为0.025%,二乙醇胺为0.021%,三乙醇胺为0.024%。

72.助磨剂的实际掺加量与计算掺加量有什么不同?

答:实际掺加量与理论计算掺加量常常不同,前者往往高于后者。因为助磨剂在粉磨过程中是否以单分子扩散开并吸附在物料表面上,是一个不能确定的结果。生产实践证明:助磨剂适宜用量范围一般为水泥重量的0.01%~0.1%,任何一种助磨剂都有最佳的用量范围,这一最佳用量与要求的产品细度、助磨剂的分子大小及其性质等有关。过少,助磨效果未得到充分发挥;过多,不仅会提高水泥成本,还会影响水泥的性能。

73.生产磨机(大磨)与试验磨机(小磨)在使用助磨剂时有什么不同?

答:这两种磨机的使用效果有一定的相关性,但工况差异较大。如:在增大助磨剂掺加量时,起初细度均成比例增大;但超过一定极限后,有所不同。如用三乙醇胺进行的试验时,掺量超过0.02%后,在试验磨机中的细度保持不变,而在生产磨机中的细度减小。这是因为试验磨机是间歇磨机,它的物料不排出;而生产磨机是连续磨机,磨头加料,磨尾出料,不间断地连续进行,粗颗粒也随细粉同时排出。

74.什么是“分别粉磨”与“混合粉磨”?

答:水泥是多组分物料的混合体。各种物料被粉磨的难易程度(易磨性)各不相同。为了得到水泥产品合理的颗粒组成,有时将不同的物料单独粉磨到一定的细度,然后再混合在一起,这种方法称之为:分别粉磨;如果各种物料按一定的配比,装进一台磨机里粉磨,则称之为:混合粉磨。

75.水泥物料对助磨剂的适应性有什么特点?

答:研究表明,水泥熟料的化学和矿物组成,熟料的烧成方式等,与助磨剂有不同的适应性,主要是与熟料中各个物相的易磨性有关。掺用三乙醇胺粉磨熟料矿物发现,胺盐对C3S的助磨效果最好,并按C3A→C4AF→βC2S的顺序递减。
??? 另外,水泥熟料的粉磨受贝利特含量的影响。使用一元醇(乙醇,丁醇)作助磨剂时,助磨效果随熟料中氧化钙含量的增加而增强。水泥混合材,如:矿渣、石煤渣、粉煤灰等,对助磨剂也有一定的选择性。

76.干法粉磨时使用助磨剂应注意什么?

答:干法粉磨时,物料的水分影响粉磨效率。在不影响产品性能的前提下,适量的水分,有利粉磨的进行。当超过一定量后,尤其利用球磨机粉磨时,磨内研磨体、隔仓板等被粘湿粉料包裹、糊堵、粉磨效率大幅度降低,采用助磨剂效果下降,也很难改善这种状况。因此,生产操作时,应当严格控制入磨物料平均水分在1.5%以下。

77.为什么生料磨一般不用助磨剂?

答:在生料制备中,绝大部分原料的易磨性都较好,而且要求生料的细度比水泥粗,从生产成本上考虑,使用助磨剂后带来的经济效益甚微。因此,水泥企业一般不在生料制备系统使用助磨剂。

78.为什么立式磨和辊压机一般不用助磨剂?

答:立式磨和辊压机的粉磨原理与球磨机不同,而且物料在磨机内的停留时间差异很大,如:物料在球磨机内停留时间超过18分钟,而在立式磨内不足5分钟,在辊压机内停留时间更短。助磨剂与物料的接触时间是助磨效果的必备条件,目前立式磨和辊压机的专用助磨剂还处在研究阶段,不是不用,而是暂时无助磨剂用。

79.为什么说要求粉磨产品的颗粒越细,助磨剂的使用效果越好?

答:原因在两个方面:一是产品颗粒越细,粉体质量越趋于均匀;缺陷越小.粉磨能耗越高;助磨剂则通过裂纹扩展的形成和吸附作用,可以降低颗粒的强度,提高其易磨性;二是产品颗粒越细,比表面积越大,在相同工艺条件下的粘度越大。而助磨剂可以降低颗粒的粘附力,消除团聚现象。因此,产品颗粒越细,使用助磨剂的效果越显着。

80.磨内温度对助磨剂的使用效果有无影响?

答:粉磨设备内部工作温度,对助磨剂的助磨效果干扰较大,应该引起足够的重视。对于有机类的助磨剂和易挥发性物质,当工作温度超过一定值后,进行物理化学反应后的产物,降低、甚至没有助磨作用。其交叉反应非常复杂,目前,仅能通过不同条件下的生产实践,才能确定磨内限制温度。

81.使用助磨剂时磨内的料球比是否需要调整?

答:采用助磨剂后,物料在磨内的停留时间缩短,因此必须改变研磨体与物料的比例,调整料球比和闭路系统的循环负荷率;具体措施如:适当增加磨头喂料量等。

82.助磨剂的使用效果与研磨体规格是否有关?

答:一般来说,研磨体平均尺寸越小,助磨剂的使用效果越好。如:采用含三乙醇胺的助磨剂和平均质量为1g(相当于ψ3~ψ4mm)的研磨体进行粉磨时,可以获得比表面积高达600m2/kg的粉磨产品。

83.使用助磨剂对其粉磨工艺除尘系统的袋收尘器是否有影响?

答:助磨剂在提高产量的同时,也使粉尘量增加50%~80%。但是,对袋收尘器运行没有不利的影响.一般对收尘器的气体入口含尘浓度稍有增高,一般在0.21~0.26g/m3范围。

84.使用助磨剂对其粉磨工艺除尘系统的电收尘器是否有影响?

答:使用助磨剂会使电收尘器内温度升高,甚至引起频繁放电。可用喷水和降低气体流速来解决。助磨剂能增大粉尘的比电阻,这会增加电收尘器中粉尘分离的困难,采用对含尘气体 进行喷雾调质处理,可以解决。

85.在不同的球磨机粉磨系统中使用助磨剂的效果是否一样?

答:一般来说,在球磨机开路粉磨系统中使用助磨剂,在磨机产量不变的情况下,可提高产品比表面积;在闭路粉磨系统中,控制产品比表面积不变,则容易提高粉磨系统产量。

86.使用助磨剂对粉磨系统分级设备有何影响?

答:由于使用助磨剂后的粉磨产品细度均齐、流动性好,物料不易结团、附壁;所以,进入分级设备后,物料分散性、分级性能都得到极大地改善,这对于粉磨系统分级设备提高选粉效率,十分有利。

87.使用助磨剂对散装水泥发送有何影响?

答:使用助磨剂的水泥产品在库内不易结块、容易机械搅拌或气力均化,水泥质量稳定;并且流动性好;作为散装水泥,其贮存、发送,都十分方便、有利。尤其是气力输送系统输送阻力小,不易堵料,节电效果明显。

88.球磨机粉磨系统使用助磨剂后为什么要进行工艺参数调整?

答:使用助磨剂后,球磨机粉磨系统最大的变化,就是磨内物料流速加快;因此物料的粉磨速度就会发生相应的变化,为了保证该粉磨系统的优质、高产、节能,所以,其各项工艺参数的控制,就必须作出相应的调整。
??? 磨内物料流速加快;它直接影响到粉磨系统的产、质量。因此,调整工艺参数的核心技术就是:使粉磨工艺参数能降低磨内物料的流速,以严格控制物料在磨内的停留时间,增加磨头喂料量,并保证出磨物料中有足够的细粉含量。

89.选择助磨剂的一般原则是什么?

答:(1)选用助磨剂时,应要求助磨剂供应商,提供国家相关部门有资职认可的生产许可证、产品质量认证证书及助磨剂质量检测报告。
??? (2)助磨剂须符合国家标准《水泥助磨剂》(GB/T26748-2011)的规定及达到国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)的要求。
??? (3)对于一定的粉磨工艺条件,应通过工业性试验,来确定一种或两种最适合的助磨剂。确定内容主要包括:助磨剂的品种及掺加量,添加方式,系统产量,循环负荷率等,并检测出磨物料温度、产品比表面积、细度或颗粒组成、产品的综合性能等。
??? (4)应选用“价格性能比”优良的助磨剂。水泥粉磨用助磨剂的用量,不得超过水泥质量的0.5%,水泥产品中氯离子含量不得超过0.06%。

90.水泥生产中粉体助磨剂应如何添加?

答:在水泥生产中粉磨系统的喂料系统应配置助磨剂计量加料装置,如:增设按满足助磨剂用量5~8小时要求的磨头小仓,并在小仓出口配置合适流量的螺旋加料机或计量秤。保证助磨剂按比例随磨机喂料系统同步进行,均匀喂入磨中。

91.水泥生产中液体助磨剂应如何添加?

答:在水泥生产中粉磨系统的喂料系统应配置助磨剂计量加料装置,如:增设按满足助磨剂用量5~8小时要求的磨头容器,并配置合适流量的计量泵及管路。保证助磨剂按比例随磨机喂料系统同步进行,均匀喂入磨中。

92.掺助磨剂的粉磨产品与不掺助磨剂的粉磨产品主要区别在哪里?

答:掺加助磨剂后,粉磨产品的平均粒径明显变小,细颗粒含量明显增加;通过显微镜观察,颗粒形貌的变化更大,颗粒棱角明显变小,圆形度增大,粉磨产品中球型颗粒增多。

93.掺助磨剂后对水泥的凝结时间有无影响?

答:助磨剂对水泥产品的凝结时间有不同的影响,有的延长、有的不变,也有的缩短。如:二醇类和醇胺类助磨剂,使凝结时间有不同程度的延缓;二甘醇使凝结时间基本保持不变或缩短。在水泥中含有0.01%~0.02%的木质素化合物时,凝结时间稍有缩短。

94.掺助磨剂的水泥对使用时的性能有什么影响?

答:掺助磨剂的水泥对水泥浆的早期收缩有轻微影响,有的也影响水化初期物相和水化程度,二甘醇可使水化热增大。助磨剂能对孔隙体积和表面的分布有重要影响,还能影响硅钙石凝胶的成份和表面积。一些助磨剂有不同程度的起泡和引气作用,有助于改善水泥拌和物的流动性。脂肪酸类助磨剂使水泥产生疏水性,贮存时不易风化结块,但拌和时则需仔细搅拌方能湿润。二甘醇能增大低水灰比混凝土的早期至28d强度,稍微增加裹入空气量。多缩二乙醇等能改善混凝土的和易性和抗渗性,提高钢筋的粘结力。

95.使用助磨剂所产生的经济效益应如何计算?

答:关于使用助磨剂所产生的经济效益,应从两个方面考虑:一是使用所增加的成本,只是助磨剂本身的购置费用;二是降低生产成本,它来源于提高粉磨效率,降低电耗的费用、增加混合材掺量替代熟料所降低的费用,磨机产量的提高及其由此可以适当地利用低峰电、政府鼓励工业废渣利用优惠政策等综合效益。

96.举例说明使用助磨剂后的经济效益计算?

答:以高效复合助磨剂为例,生产42.5级矿渣水泥时,系统产量提高25%。单产电耗降低9 kwh/t,助磨剂的掺加量为0.1%。使用助磨剂增加的成本为5.0元/t,仅节省电耗降低费用就为5.4元/t,设备折旧、工人工资、研磨体消耗节省的费用估算为0.82元/t,综合效益为0.22元/t。生产32.5级矿渣水泥时,可以多添加15%的矿渣,以该厂熟料(150元/t)和矿渣(70元/t)差价计算,32.5级矿渣水泥综合成本下降12.0元/t。按照年产100万吨水泥,32.5级和42.5级矿渣水泥各50%计,该厂年获纯效益约为381万元。

97.国内助磨剂应用于水泥工业的“三个10%效益”先进水平是什么?

答:高效复合水泥助磨剂应用于水泥生产:可降低熟料用量10%;降低水泥粉磨电耗10%;多消纳工业废渣10%;也简称为:“三个10%效益”。

98.国内助磨剂应用对水泥工业节能减排效果如何?

答:按目前水泥生产一般水平,熟料电耗75kwh/t、标准煤耗110kg/t、水泥粉磨电耗30kwh/t计算,应用助磨剂生产每一吨水泥可以:节约标准煤11kg;节电3kwh;减少石灰石消耗130kg;减少粘土消耗18kg;多用工业废渣100kg;减排工业粉尘1kg;减排CO2气体100kg;减排SO2气体0.13kg;减排NOX气体0.15kg。

99.为什么说在水泥工业生产中应用助磨剂可以节省土地资源?

答:在水泥工业生产中应用助磨剂可以节省粘土资源和多用工业废渣、减少土地占用。以山东宏艺科技有限公司为例,年产粉体高效复合水泥助磨剂30万吨;液体高效复合水泥助磨剂10万吨;可供每年生产水泥16600万吨使用。因此可以:减少粘土消耗288万吨,按每0.5吨粘土/m2计算,节约耕地8640亩;多消纳工业废渣1600万吨,按工业废渣占地3t/m2计算,节省占地8000亩。

100.如果我国水泥工业100%应用助磨剂技术将带来怎样的节能减排效果?

答:2012年全国水泥产量达到21.84亿吨,如果100%的水泥生产过程应用了水泥助磨剂技术,则:

??? (1)节省10%的熟料,这样每生产一吨水泥可少用0.065t熟料。2012年我国水泥产量达到了21.84亿吨,如果全部使用助磨剂,可以节省熟料1.42亿吨熟料。
??? (2)节省标准煤耗:0.162亿吨标煤
??? (3)减排废气的量:(4260~5680)亿Nm3废气
??? (4)如果达标排放:减排1.42亿吨二氧化碳气;减排(0.85~1.14)万吨二氧化硫气体;减排(2.13~2.84)万吨氮氧化物气体。
??? (5)节电:粉磨65.52亿度,熟料106.5亿度,共计172亿度。

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