粒化高爐礦渣專用助磨劑的研究與應用

阮長泰,王　恒,歐　鵬,謝體云,張汶婷

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?；郀t礦渣專用助磨劑的研究與應用

阮長泰,王恒,歐鵬,謝體云,張汶婷

(桂林華越環(huán)?？萍加邢薰?，廣西桂林541004)

通過對比單一組分三乙醇胺(以下簡稱TEA)和單一組分丙三醇，以及自制的礦渣助磨劑(以下簡稱HY-KZJ)，并經過小磨和直摻的方式加入助磨劑，探究以上三種助磨劑對礦渣粉磨效果的好壞以及對礦粉-水泥體系性能(標準稠度、凝結時間、膠砂強度)影響的探究。研究數(shù)據(jù)表明，HY-KZJ助磨劑對礦渣的助磨效果優(yōu)于單一組分的助磨劑TEA或丙三醇，且對礦渣-水泥體系各項性能無不良影響。

礦渣；助磨劑；膠砂強度

我國每年因煉鐵所產生的礦渣數(shù)量巨大，由于礦渣本身具有的潛在活性，以普遍應用在水泥和混凝土等的建材行業(yè)中[1]。礦渣(礦粉)作為水泥生產的原材料使用，能夠明顯減少熟料的使用，提高水泥的各項性能[2]。將礦粉應用到混凝土中，能夠替代部分水泥的用量，減少生產成本。經研究，礦粉比表面積達400 m2/kg以上時，其潛在活性才會顯著激發(fā)出來。研究表明在研磨過程中加入助磨劑,可以提高磨機臺時產量，減少能量消耗。但在粉磨上，熟料比礦渣要易于粉磨[3]。目前國內對水泥助磨劑方面的研究已較為完善，很多水泥粉磨廠都已大量使用上水泥助磨劑，而針對礦渣助磨劑的研究相對較少，而大多數(shù)還局限于單一主份上[4]。這一現(xiàn)狀仍然不足以促進礦渣助磨劑在水泥行業(yè)上的快速應用，同時也限制了超細礦粉大量在水泥粉磨、混凝土上的應用。針對礦渣助磨劑方面研究不深入，以及局限于單一組分上的研究[5]，本文自制復合型HY-KZJ的助磨效果與TEA，丙三醇單一組分的助磨劑進行對比實驗研究。

1　實　驗

1.1原料

三乙醇胺，丙三醇，HY-KZJ，礦渣，桂林興安海螺P.O 42.5，中國ISO標準砂。本試驗所用礦渣和水泥的主要化學成分見如表1和表2所示。

表1　礦渣的化學成分

表2　水泥的化學成分

1.2實驗方法

1.2.1經小磨試驗粉末后礦粉的細度、比表面積測定

本試驗所用小型球磨機規(guī)格為(Φ500 mm×500 mm)。

用規(guī)格為(Φ500 mm×500 mm)的小型實驗球磨機，并摻以TEA(A)、丙三醇(B)和HY-KZJK礦渣助磨劑，以上三種助磨劑分別按摻量為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%(按粉磨礦渣的質量百分數(shù))與3 kg烘干過的礦渣粉磨并將粉磨后的物料過0.9 mm方孔篩。

1.2.2標準稠度用水量、凝結時間測定

以 50%礦渣加50%桂林興安海螺PO 42.5水泥混合制成水泥-礦渣膠凝粉體材料,進行標準稠度用水量及凝結時間測定(試驗操作按照GB/T136-2001進行)。

1.2.3膠砂強度測定

以50%礦渣加50%硅酸鹽水泥混合制成水泥-礦渣膠凝粉體材料，進行各齡期(7 d、28 d)強度測定(試驗操作按照GB/T17671-1999進行)。

2　實驗分析

2.1助磨劑對礦渣粉體特征影響

表3　礦粉的細度、比表面積測定

由表3數(shù)據(jù)分析可知，A、B、HY-KZJ單摻助磨劑摻后粉磨效果較空白樣更佳。HY-KZJ助磨效果要好于單一組分的助磨劑，其最佳摻量為0.06%。由表3數(shù)據(jù)看出，45 μm和80 μm 的篩余都比單一組分助磨劑的篩余好，比表面積也比單一組分的大，可見經復配的HY-KZJ助磨劑對礦渣粉磨具有更好的效果。由于HY-KZJ助磨劑是綜合利用了各種工業(yè)廢渣(如：造紙廢液、糖蜜等)、某些無機鹽等來部分替代三乙醇胺，因此從經濟上看大大降低了生產成本，可為有關企業(yè)增加經濟效益。

2.2助磨劑對礦渣-水泥體系物理性能的影響

表4　標準稠度用水量、凝結時間測定

由表4可看出，單摻助磨劑A、B、HY-KZJ粉磨的礦粉，相對于空白樣其標準稠度有水量有明顯的下降趨勢，隨著助磨劑摻量的增加，其需水量減少，由此說明三種助磨劑不但有助磨的效果，還對礦粉具有一定的減水效果，提高礦粉的流動度。由表3、表4數(shù)據(jù)可看出，摻入A、B、HY-KZJ助磨劑后所得的礦粉細度和比表面積相應的減小和增加的同時相應的需水量也減少了，這說明了助磨劑在提高礦渣粉磨效率的同時，還能優(yōu)化礦粉的顆粒級配，對礦粉-水泥體系也起到一定的減水作用，提高流動度，對礦渣和水泥體系具有很好的適應性。比較TEA、丙三醇和HY-KZJ對礦粉-水泥體系物理性能的影響，初凝時間和終凝時間雖有一定的變化趨勢，但都符合國家標準。

2.3助磨劑對礦渣-水泥體系膠砂強度影響

分析表5數(shù)據(jù)可得，摻助磨劑樣A、B、HY-KZJ的7 d和28 d齡期的抗折抗壓強度都比空白樣有一定程度的提高，并且隨著助磨劑摻量的增加，增強效果愈加明顯。在相同摻量條件下礦渣-水泥體系膠砂強度其7 d，28 d的抗折、抗壓強度HY-KZJ比助磨劑A，助磨劑B的抗折、抗壓強度高；由表5可看出HY-KZJ礦渣助磨劑最佳摻量在0.06%～0.08%間，其中在0.08%摻量時，礦渣-水泥體系的7 d、28 d的抗折強度達到了7.2 MPa、9.9 MPa，7 d、28 d的抗壓強度達到了35.3 MPa、58.7 MPa。礦渣-水泥體系的7 d、28 d的抗壓強度比空白樣分別提高了4.4 MPa、6.7 MPa。同時，后期強度也超過了純水泥的基準樣。

表5　礦粉-水泥體系的膠砂強度檢驗

表6　助磨劑摻量與礦粉7 d、28 d 活性指數(shù)之間的關系

由表6可看出，礦粉空白樣7 d和28 d的活性指數(shù)只有基準樣的78%和93.5%，而對于摻入助磨劑A、B、HY-KZJ礦粉試驗樣，其活性指數(shù)都比空白樣有明顯的提高，并且隨著摻量的增加，各試驗樣的活性指數(shù)也相應的遞增，在各助磨劑摻量為0.08%，礦粉的活性指數(shù)達到最大值。不難看出，在同樣摻量下?lián)紿Y-KZJ礦渣助磨劑對提高礦粉早期和后期活性指數(shù)上都比對比樣A、B單組份助磨劑的活性高，其早期和后期活性分別達到了89.1%和105.6%，較空白樣分別提高了11.1%和12.1%。由此可見，HY-KZJ礦渣助磨劑對礦粉的早期活性和后期活性都有較大的提升作用。綜合來看，HY-KZJ礦渣助磨劑對礦渣不但具有很好的助磨效果，降低細度，優(yōu)化顆粒級配，提高比表面積，對礦渣微粉的早期活性和后期活性也有很大的提高作用。相對于在增加摻量對礦渣活性等提高方面，由以上的數(shù)據(jù)可以看出，在摻量達到0.06%時，礦渣在各方面的性能與摻量在0.08%相當，并且隨著摻量的持續(xù)增加，活性增加不明顯?？紤]經濟因素，HY-KZJ礦渣助磨劑的推薦為0.06%。

3　結　論

(1)三乙醇胺、丙三醇、HY-KZJ對礦渣粉磨后，對礦粉-水泥體系具有一定的減水作用。

(2)三乙醇胺、丙三醇、HY-KZJ對礦渣粉磨具有一定的助磨效果，但HY-KZJ助磨劑相對于前二者助磨效果更佳。HY-KZJ綜合考慮性價比最佳摻量為0.06%～0.08%(質量百分比)，該摻量下能顯著提高礦粉的細度以及早期、后期強度等性能。

[1]馮蕾,張雄,張永娟.礦渣復合助磨活化劑的研究[J].水泥,2008,6(3):9-12.

[2]李曉,于紅梅,閆新.礦渣助磨劑研究[J].中國水泥,2008(12):76-77.

[3]楊瑞海,余淑華.三乙醇胺系礦渣復合助磨劑的研究[J].水泥,2006(12):21-23.

[4]高建榮,芋艷梅,李文宇,等.礦渣微粉助磨劑的試驗研究[J].硅酸鹽通報,2015,34(2):563-566.

[5]王君達,陸厚根,田秋玉.礦渣助磨機理研究[J].同濟大學學報,1996,24(6):661-664.

Research and Application of Special Grinding Aids for Granulated Blast Funace Slag

RUAN Chang-tai,WANG Heng,OU Peng,XIE Ti-yun,ZHANG Wen-ting

(Guilin China Environmental Technology Co.,Ltd.,Guangxi Guilin 541004,China)

The individual components triethanolamine(hereinafter referred to as TEA)and glycerol single component,as well as homemade slag grinding aids(hereinafter referred to as HY-KZJ),were compared.After a small mill and direct way to join doped grinding inquiry cement system performance(normal consistency,setting time,mortar strength)impact-agents,slag grinding effect with these three aids were explored.Research data showed HY-KZJ aids for slag grinding effect was better than grinding aids TEA or glycerol single component,and on the slag-cement system had no adversely affect to the performance.

slag; aids; mortar strength

阮長泰(1986-)，男，助理工程師，主要從事混凝土，水泥的研究。

張汶婷。

TQ170.8

B

1001-9677(2016)06-0072-03