助磨劑在水泥粉磨中的作用及對(duì)水泥性能的影響

姜樹玉

吉林亞泰水泥有限公司 吉林長春 130031

水泥粉磨是水泥生產(chǎn)工藝中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，水泥粉磨工藝的選擇與使用在很大程度上直接影響著水泥生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，也影響著其能耗的高低。具體而言，所謂水泥的粉磨工藝就是將水泥粉磨所需的物料進(jìn)行加工，使其顆粒從大變小、從粗到細(xì)，最終生產(chǎn)出水泥成品的過程。在這個(gè)過程中，水泥顆粒的粉磨需要大量的機(jī)械做功，這也就需要耗費(fèi)一定的電能，而這些能耗的產(chǎn)生及耗費(fèi)取決于水泥粉磨的效率，因此這一水泥粉磨過程中的能量轉(zhuǎn)化效率直接決定了能量的利用率。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在水泥粉磨過程中所產(chǎn)生消耗的電能約占水泥生產(chǎn)總能耗的65%左右，其中，水泥成品的粉磨耗電量約占總耗電量的30%，如此高耗能的生產(chǎn)過程對(duì)于水泥生產(chǎn)企業(yè)而言無疑是一項(xiàng)巨大的開支，因此如何改進(jìn)粉磨工藝，降低水泥粉磨過程中的能量損耗就成為一個(gè)重要的研究項(xiàng)目。針對(duì)這一問題，業(yè)內(nèi)開始越來越廣泛的使用助磨劑來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)水泥粉磨效果，提高粉磨效率和提高水泥質(zhì)量的效果[1]。

1 助磨劑在水泥粉磨中的作用

1.1 提高水泥粉磨效率

由于助磨劑在水泥的粉磨時(shí)能夠在物料表面產(chǎn)生吸附作用，在一定程度上消除了細(xì)小顆粒間的靜電效應(yīng)，因此對(duì)細(xì)微顆粒具有一定的分散作用。在實(shí)踐運(yùn)用中，助磨劑的使用發(fā)揮了明顯作用，水泥粉磨過程中，助磨劑可以有效的減少水泥顆粒在磨機(jī)內(nèi)的凝聚，被磨細(xì)的水泥顆粒不會(huì)反復(fù)被碾磨，而是能夠及時(shí)的通過篦板輸送出磨，這就很大程度的減少了過度粉磨、反復(fù)粉磨的現(xiàn)象，提高了粉磨效率，相應(yīng)的也節(jié)約了粉磨的過程，減少了機(jī)械做功和電能的消耗，也起到了節(jié)能降耗的效果。同時(shí)，使用助磨劑后，在水泥粉磨時(shí)，助磨劑的分散性能能夠使磨機(jī)內(nèi)易出現(xiàn)的一些諸如糊球、糊襯板等現(xiàn)象得到一定程度的優(yōu)化改觀，通過降低機(jī)械沖擊能的阻力和能耗達(dá)成了減少磨機(jī)在電能方面的損耗的目的，從而實(shí)現(xiàn)了提高水泥粉磨的效率。

1.2 水泥表面顆粒的濕潤與吸附

助磨劑在水泥粉磨期間的主要作用可變現(xiàn)為兩點(diǎn)，其一，就是助磨劑在水利顆粒表面出現(xiàn)的吸附過程，其二助磨劑對(duì)水泥顆粒自身的分散性進(jìn)行吸附使其出現(xiàn)改變。第一種表現(xiàn)特征為助磨劑在水泥物料顆粒表面形成的濕潤流程與接觸大??；第二種的表現(xiàn)可利用對(duì)粉磨之后水泥粉體自身性質(zhì)的表現(xiàn)，例如表面能、休止角以及流動(dòng)性等進(jìn)行表示。表面吸附主要為一種物質(zhì)自主的附著在另一種物質(zhì)表面的現(xiàn)象，其主要是以吸附劑自身的表面張力為基礎(chǔ)。而其余張力則主要存儲(chǔ)與液體與固體表表面分子成中，第一種作用利用降低表面方法促進(jìn)表面能的降低，而第二種作用則雖然缺少相應(yīng)的流動(dòng)性，卻通過表面的不平衡立場對(duì)氣相與液相分子進(jìn)行捕捉，進(jìn)而促進(jìn)表面能的降低。所謂表面吸附也能就是吸附與濕潤作用，吸附主要是實(shí)現(xiàn)界面性質(zhì)的創(chuàng)新，也就是固氣轉(zhuǎn)變?yōu)楣桃?，并存在自由能的降低。液體可較好進(jìn)行展開并附著在固體表面滲透到全新的細(xì)縫隙中，利用降低分子結(jié)構(gòu)合力實(shí)現(xiàn)固體縫隙的隔離，防止分子之間出現(xiàn)結(jié)合，并形成相應(yīng)的擠裂，使得固體硬度下降[2]。

2 水泥助磨劑可有效改善水泥粉體性質(zhì)及水化性能

2.1 水泥助磨劑可有效改善水泥粉體性質(zhì)

不同的助磨劑在化學(xué)結(jié)構(gòu)方面存有差異，水泥磨粉過程中加入助磨劑之后，助磨劑在作用于不同的水泥粉末顆粒時(shí)，所產(chǎn)生的效果也不盡相同。如顆粒分布、流動(dòng)性等方面產(chǎn)生影響，同時(shí)也間接影響著水泥粉末的流動(dòng)性的強(qiáng)弱。根據(jù)相關(guān)研究表明，在采用助磨劑的情況下，水泥粉體以及物料在磨機(jī)內(nèi)的流動(dòng)迅速增加，使它們?cè)谀?nèi)停留的時(shí)間縮短，從而減少粉磨現(xiàn)象，使水泥比表面積數(shù)值更高，水泥顆粒精細(xì)度更好。這些數(shù)值的變化也會(huì)對(duì)水泥粉磨的效率產(chǎn)生變化，使磨機(jī)的粉磨效率提升約15%。需要注意的是，在選擇助磨劑時(shí)，要盡量選用無氯的助磨劑，這樣能夠更好的保障粉磨效率，同時(shí)提升水泥產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

2.2 泥助磨劑對(duì)水泥水化過程及水泥性能的影響

助磨劑的使用除了導(dǎo)致水泥粉體性質(zhì)的物理改性外，還間接影響了水泥顆粒的水化性能及水化產(chǎn)物的性質(zhì)，主要集中于水泥顆粒分布變化而導(dǎo)致的水化進(jìn)程的變化和化學(xué)組分在粉末顆粒的表面吸附所導(dǎo)致的顆粒表面與水接觸反應(yīng)過程的變化兩方面，進(jìn)而導(dǎo)致水泥水化過程及產(chǎn)物變化及最終水泥硬化漿體性能的變化。水泥顆粒在與水拌合后，其顆粒表面各種熟料礦物立即開始溶解并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成水化物；作為表面活性劑的助磨劑在顆粒表面吸附后，改善了拌合水在顆粒表面的潤濕與吸附過程，從而加速了各礦相在水中的溶解與水化進(jìn)程。另外，水泥助磨劑中的各類化學(xué)組分參與水泥水化過程（如C3A、C3S等的水化）而導(dǎo)致了水泥漿體和水泥石性能的變化。能夠促進(jìn)AFt向AFm的轉(zhuǎn)化，優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)和降低孔隙率。此外，部分助磨劑化學(xué)組分因改變了漿體中的離子環(huán)境或酸堿度而激發(fā)混合材的潛在活性，發(fā)生二次水化反應(yīng)，從而改變了水泥石物理性能。不同助磨劑的引入改善了礦渣的水化活性，同時(shí)提高了水化體系中鈣、硅離子的溶出量[3]。

3 結(jié)語

隨著水泥產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，環(huán)境問題越來越得到重視，在節(jié)能減排形勢(shì)日趨迫切的今天，水泥助磨劑在降低能耗方面將體現(xiàn)出巨大潛力。創(chuàng)新是這個(gè)時(shí)代的主旋律，如何利用工業(yè)廢料為原料開發(fā)高效廉價(jià)的助磨劑，降低生產(chǎn)成本并提高工業(yè)廢棄物的附加值；如何利用高分子合成這把有力武器，研發(fā)兼具助磨功能和優(yōu)化水化，增強(qiáng)，減水等多功能助磨劑及專用助磨劑；如何提高助磨劑與外加劑相容性等都應(yīng)成為今后研究的重要方向。