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河北鼎基鋼鐵鑄件有限公司
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水泥助磨劑知識問答100題

【河北水泥網】  【時間:2013-06-27】  【關閉本頁】  【打印本頁[字體:字體顏色]
耐磨網

1.什么是水泥助磨劑?

答:在水泥粉磨時加入的起助磨作用而又不損害人體健康和水泥混凝土性能的外加劑,分為液體和粉體兩種。

2.評價水泥助磨劑產品是否合格的依據是什么?

答:評價依據是:由中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會2011年7月20日發布、2012年3月1日實施的中華人民共和國國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)。

3.我國水泥助磨劑屬于哪個部門歸口管理?

答:中國水泥協會助磨劑分會負責水泥助磨劑行業管理。助磨劑產品質量由省級或省級以上國家認可的水泥質量監督檢驗機構進行檢驗或仲裁。

4.我國水泥助磨劑的發展分為哪幾個階段?

答:我國水泥助磨劑的研發過程,可以劃分為四個發展階段:發展初期、發展成長期、快速發展期和穩定發展期。
(1)發展初期(1950年~1970年)
    少數水泥廠使用煤、造紙廢液和肥皂廢液試驗提高磨機產量。
(2)發展成長期(1971年~1994年)
    1971年原四川水泥研究所,對幾十種有機表面活性劑,進行了助磨效果的小磨試驗;
    1983年國家計委下達了《水泥研磨助劑研究》的研究課題,承擔單位在三年內,研制成功三個系列十種助磨劑,并在多家大型水泥廠工業性試驗成功,為我國助磨劑的研發,奠定了良好的基礎。
(3)快速發展期(1995年~2007年)
    1995年我國已經進入市場經濟,從國家知識產權局數據庫能檢索到的水泥助磨劑專利約40件,其中顆粒狀和粉狀助磨劑專利17件,液體助磨劑專利23件。最早的一份水泥助磨劑專利,是1986年申報的。在這40件水泥助磨劑專利中,絕大多數是在2007年之前申報的,這充分說明我國水泥助磨劑技術在2007年前,已經進入了快速成長期。
(4)穩定發展期(2007年之后)
    2007年7月,中國水泥協會助磨劑分會宣告成立,標志著我國助磨劑的研究、開發、生產及應用,進入了一個嚴格、規范的穩定發展時期。為助磨劑行業管理、技術進步和經驗交流提供了支持和幫助;促進了我國水泥助磨劑技術推廣與應用,向著更高標準、更規范的方向健康發展。

5.我國助磨劑生產技術發展現狀如何?

答:我國的水泥助磨劑生產廠家約300余家,其生產技術的發展經歷了三個階段:手工作坊→人工計量機械化生產線→自動控制計量機械化生產線;目前仍有50%以上的企業停留在第一階段;40%以上的企業進入了第二階段;進入第三階段的企業不足5%。

6.我國助磨劑行業的“自律公約”有哪些?

我國水泥助磨劑行業自律公約具體內容如下:
    (1)堅持合法生產經營;
    (2)保證產品質量達標;
    (3)注重生產應用安全;
    (4)依靠科學技術進步;
    (5)提供優質高效服務;
    (6)抵制假冒偽劣產品;
    (7)反對任何不當競爭;
    (8)保障職工合法權益;
    (9)關心社會公共事業。

7.世界各國使用助磨劑的情況怎樣?

答:自從1930年Goddard(高達得)以樹脂作為助磨劑在英國首先取得專利以來,先后被用作助磨劑的物質已有幾十種。日本、美國、歐盟、東南亞和原蘇聯各國已經在水泥磨上幾乎普遍采用了助磨劑,應用率一般為80%~90%;目前,全世界水泥助磨劑的平均應用率為60%,而我國為50%。

8.水泥助磨劑技術包括哪些內容?

答:水泥助磨劑技術是由“助磨劑母液合成技術、助磨劑復配技術和助磨劑應用技術”等三項技術構成。

9.助磨劑母液合成技術常見合成體系有幾種?

答:合成助磨劑母液常分成:中小分子合成體系和高分子合成體系兩種。

10.中小分子合成體系的主要作用是什么?

答:該體系主要以多元醇胺、多元醇類分子為基礎,進行分子改性。改善其分子結構,增加或減少原分子結構中的羥基,提高或降低原分子結構的吸附或脫附能力;接入絡合能力強的官能團,提高合成產物對水泥的誘導水化能力;接入雙鍵結構,將中小分子合成體系與高分子合成體系相結合。因此,合成體系可以降低助磨劑母液對高價位的化工原料(如:三乙醇胺)的依賴性,節約助磨劑的生產成本,提高市場競爭力。

11.高分子合成體系的主要作用是什么?

答:該體系通過聚合反應及其末端改性和修飾,可以將目標官能團嫁接到高分子骨架上,實現官能團的自由組裝。通過各種極性基團的組裝,增強了母液對細顆粒的吸附能力,直接減緩水泥細顆粒的團聚趨勢,強化了助磨能力;通過調整各親水、親油等功能基團的比例,可使聚合物兼有減水、引氣等功能;通過組裝螯合基團,使聚合物擁有與金屬離子螯合的能力,誘導水泥水化,突出增強能力。

12.助磨劑母液的合成方法有哪幾種?

答:針對不同的合成體系,母液的合成方法也不同。常見的合成方法有兩種:縮合聚合反應和自由基聚合反應。

13.什么是縮合聚合反應?

答:縮合聚合反應是具有兩個或兩個以上官能團的單體,經過多次縮合反應,同時產生有簡單分子(如H2O、HX、醇等)的化學反應。它兼有縮合出低分子和聚合成高分子的雙重含義,反應產物稱為:縮聚物。

14.什么是自由基聚合反應?

答:自由基聚合反應是用自由基引發,使鏈增長、自由基不斷增長的聚合反應。絕大多數是由含不飽和雙鍵的烯類單體作為原料,通過打開單體分子中的雙鍵,在分子間進行重復多次的加成反應,把許多單體鏈接起來形成大分子。

15.水泥助磨劑復配技術的意義是什么?

答:水泥助磨劑原始的作用是幫助水泥粉磨設備節能高產,但是,不同的單體助磨劑組分所起的作用各不相同;各水泥企業粉磨水泥所使用的熟料、混合材等物料性質差異較大,生產的水泥品種也不盡相同,因此需要助磨劑施展的功能也各不一樣。要想得到較為理想的使用效果,就必須“對癥下藥”,即:利用母液,加入不同數量、不同作用的助磨劑原料,復合配制出有針對性的、適應性強的助磨劑。此助磨劑統稱為:多功能復合助磨劑;目前占國內助磨劑總量的90%以上。

16.水泥助磨劑可否附加除“助磨”之外的其他功能?

答:國家標準關于水泥助磨劑定義,只規定其助磨功能,沒有規定助磨劑可以附加其他功能,也沒有規定不能附加其他功能。但是附加的功能“不損害人體健康和水泥混凝土性能”,而且對改善水泥及混凝土性能有利、對節約資源、能源有利,這樣符合科學發展觀,就應該說:沒有違背國家標準的宗旨。因此,“多功能復合水泥助磨劑”迅速成為我國國內水泥助磨劑產品的主流。

17.為什么有專家、學者建議把“水泥助磨劑”改為“水泥助劑”?

答:助磨劑在水泥工業中的節能減排作用,已經得到了社會的認可和國家的重視。目前,水泥工業正處在向“綠色生態工業”轉型的重要歷史階段,今后水泥工業將為人類造福、成為社會無害化協同處置“處理城市垃圾和工業廢棄物”的主要生產線和副產品,離不開“多功能復合水泥助磨劑”的配合與參與,(如:資源再生、激發活性、消除重金屬污染和有害異味等)。所以,助磨劑助力于水泥工業的前景越來越廣闊,突顯“助劑”的重要作用。

18.水泥助磨劑由哪些化學物質組成?

答:按化學結構分類,水泥助磨劑可以分為三種:聚合有機鹽助磨劑、聚合無機鹽助磨劑和復合化合物助磨劑。目前使用的水泥助磨劑產品大都屬于有機物表面活性物質。由于單組分助磨劑價格較高,使用效果也不十分理想,近年來,復合化合物助磨劑應用較為廣泛。

19.粉體(固體)水泥助磨劑中的組分有哪些?

答:粉體(固體)水泥助磨劑的組分常有:硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、碳黑、粉煤灰、石膏等;

20.液體水泥助磨劑中的組分有哪些?

答:液體水泥助磨劑的組分常有:有機硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙酸酯、聚羧酸鹽等多元醇胺類有機物、多元醇類有機物、有機磺酸鹽、有機羧酸鹽以及無機鹽。

21.水泥助磨劑應用技術包括哪些內容?

答:主要包括水泥粉磨工藝技術和混凝土制備技術兩大部分內容。如:在水泥生產中如何正確選用助磨劑?選用助磨劑之后如何調整水泥粉磨工藝參數?如何在保證水泥品種、質量不變的前提下,節省熟料、多摻混合材料(當地工業廢渣)?如何計算摻水泥助磨劑之后帶來的經濟效益、社會效益和環保效益?摻助磨劑之后的水泥如何改善混凝土的使用性能?如何解決摻助磨劑的水泥與混凝土外加劑的相容性問題?等等。

22.國家水泥質量標準對助磨劑的應用有哪些規定和要求?

答:2008年6月實施的國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中規定,水泥粉磨時允許加入助磨劑,其加入量應不超過水泥質量的0.5%;國家標準中還規定了氯離子限量的要求,即:水泥中氯離子含量應不大于0.06%。

23. 國家水泥質量標準中為什么要限制水泥產品中的氯離子含量?

答:由于鋼筋銹蝕是混凝土破壞的重要形式之一,而氯離子在混凝土中是鋼筋銹蝕的重要因素。因此,國家水泥質量標準中規定了水泥產品中氯離子含量的限值(≤0.06%)要求,這充分體現出水泥行業的從業人員對混凝土質量保證的承諾和責任心。

24. 國家水泥質量標準中對氯離子限值的要求與水泥助磨劑有什么關系?

答:水泥產品中氯離子的來源主要是:原料、燃料、混合材料和外加劑,但由于熟料煅燒過程中,氯離子大部分在高溫下揮發而排出窯外,殘留在熟料中的氯離子含量極少。如果水泥中的氯離子含量過高,其主要原因是摻加了混合材料和水泥助磨劑。所以,嚴格控制水泥助磨劑中的氯離子含量是十分必要的措施。

25.為什么水泥助磨劑中有可能帶進過多的氯離子?

答:氯鹽(食鹽)是廉價而易得工業原料,它可以作為熟料煅燒的礦化劑,能夠降低燒成溫度;它也是有效的水泥早強劑,使水泥3d強度提高。因此,有的助磨劑生產廠家,為了自己的經濟利益,有可能在水泥助磨劑中過多地摻入了氯鹽,造成水泥中氯離子含量的增加,這樣會使水泥混凝土的耐久性受到嚴重影響。

26.國家標準《水泥助磨劑》對氯離子含量的限值是多少?

答:國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)中規定:測試同一水泥樣品中摻助磨劑前后水泥中的氯離子絕對值增加不大于0.01%。這使摻助磨劑的水泥更便于實現水泥產品中的氯離子含量不大于0.06%。

27.國家標準對“助磨劑對水泥性能的影響”有什么其它規定?

答:國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)中規定,測試同一水泥樣品中摻助磨劑前后水泥的變化情況:標準稠度用水量絕對值增加不大于1.0%;凝結時間絕對差值不大于30分鐘;沸煮安定性結論不變;水泥膠砂流動度相對值不小于95%;水泥膠砂3天、28天、90天齡期抗壓強度相對值不低于95%;膠砂干縮率28天、56天齡期絕對值之差不大于0.025%。

28.國家標準規定水泥助磨劑的“助磨效果”如何測定?

答:國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)中規定:水泥助磨劑的“助磨效果”按如下方法測定:粉磨相同時間,摻助磨劑磨制的水泥與不摻的相比,45μm篩篩余減少不小于2%,或比表面積增加不小于10m2/kg。

29.國家標準對“助磨劑對混凝土性能的影響”有什么規定?

答:國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)中規定:摻助磨劑的水泥混凝土與不摻助磨劑的水泥混凝土相比,3d、7d、28d、90d等所有齡期抗壓強度相對值不低于90%。

30.國家標準對水泥助磨劑的勻質性指標有什么規定?

答:勻質性指標是指:在助磨劑定型后,生產廠控制值應固定,不隨批次的變化而改變。國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)中規定:助磨劑無刺激性氣味;含固量或含水量偏差不大于±2.0%;密度偏差不大于0.03g/cm3;液體助磨劑的pH值偏差不大于±1.0。

31.國家標準對水泥助磨劑的穩定性有什么規定?

答:國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)中規定:當生產或使用環境溫度較低、或用戶要求控制液體助磨劑的穩定性時,助磨劑的穩定性試驗不應析晶或分層;-10℃放置28天后上層液體含固量與20℃含固量差不大于3%。

32.水泥助磨劑為什么能夠助磨?

答:“強度理論”認為:“吸附降低硬度,改善了物料的易磨性”。水泥助磨劑是表面活性物質,在粉磨過程中,很容易吸附在水泥顆粒的表面上,降低了顆粒的表面能或者引起近表面層晶格的位置遷移,產生點或線的缺陷,從而降低顆粒的強度和硬度;同時,阻止新生裂紋的閉合,促進裂紋的擴展,加快了物料的被粉磨的速度。

33. 水泥助磨劑為什么能夠阻止粉磨過程中的細粉團聚?

答:“粉體流變學理論(又稱:分散理論)”認為:水泥助磨劑是表面活性物質,在粉磨過程中,很容易吸附在水泥顆粒的表面上,使顆粒之間產生“排斥力”,調節了粉體的流變學性質,促進顆粒的分散,從而提高物料的可流動性,阻止顆粒在研磨介質及磨機襯板上的粘附以及顆粒之間的團聚,使粉磨效率提高。

34.水泥企業的生產規模以什么來表示?

答:水泥企業常見三種型式:完整的水泥生產線、熟料生產基地、水泥粉磨站。前兩種以燒成車間的回轉窯每天的熟料生產能力表示;如:5000t/d,含義是:該企業生產能力是每天生產5000噸水泥熟料;也就是每年可以達到200萬噸水泥的生產能力。水泥粉磨站則是以年產水泥的生產能力來表示,如:年產100萬噸水泥的粉磨站。

35.我國通用硅酸鹽水泥包括哪些水泥品種?

答:我國通用硅酸鹽水泥常見六大品種:硅酸鹽水泥(代號:PⅠ、PⅡ);普通硅酸鹽水泥(代號:P•O);礦渣硅酸鹽水泥(代號:P•S•A、P•S•B);粉煤灰硅酸鹽水泥(代號:P•F);火山灰質硅酸鹽水泥(代號:P•P);復合硅酸鹽水泥(P•C)。

36.國家標準對硅酸鹽水泥有什么規定?

答:國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規定:水泥組分中,硅酸鹽熟料加石膏的含量占總量的100%,稱其為:硅酸鹽水泥(PⅠ);硅酸鹽熟料加石膏的含量大于或等于總量的95%,稱其為:硅酸鹽水泥(PⅡ),其中小于或等于5%的混合材料只能是礦渣,或者是石灰石。

37.國家標準對普通硅酸鹽水泥有什么規定?

答:國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規定:水泥組分中,硅酸鹽熟料加石膏的含量小于總量的95%、大于或等于總量的80%,稱其為:普通硅酸鹽水泥,簡稱:普硅水泥(P•O)。

38.國家標準對礦渣硅酸鹽水泥有什么規定?

答:國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規定:水泥組分中,混合材料是;郀t礦渣(簡稱:礦渣);其硅酸鹽熟料加石膏的含量小于總量的80%、大于或等于總量的50%,即:礦渣的摻加量大于20%、小于或等于50%,稱之為:A型礦渣硅酸鹽水泥,簡稱:A型礦渣水泥(P•S•A);其硅酸鹽熟料加石膏的含量小于總量的50%、大于或等于總量的30%,即:礦渣的摻加量大于50%、小于或等于70%,稱之為:B型礦渣硅酸鹽水泥,簡稱:B型礦渣水泥(P•S•B)。

39.國家標準對火山灰質硅酸鹽水泥有什么規定?

答:國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規定:水泥組分中,摻入的是火山灰質混合材料;其硅酸鹽熟料加石膏的含量小于總量的80%、大于或等于總量的60%,即:火山灰質混合材料的摻加量大于20%、小于或等于40%,稱之為:火山灰質硅酸鹽水泥,簡稱火山灰水泥(P•P)。

40.國家標準對粉煤灰硅酸鹽水泥有什么規定?

答:國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規定:水泥組分中,混合材料是粉煤灰;其硅酸鹽熟料加石膏的含量小于總量的80%、大于或等于總量的60%,即:粉煤灰的摻加量大于20%、小于或等于40%,稱之為:粉煤灰硅酸鹽水泥,簡稱:粉煤灰水泥(P•F)。

41.國家標準對復合硅酸鹽水泥有什么規定?

答:國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)規定:水泥組分中,可以摻入兩種或兩種以上的混合材料;其硅酸鹽熟料加石膏的含量小于總量的80%、大于或等于總量的50%,即:混合材料的摻入總量大于20%、小于或等于50%,稱之為:復合硅酸鹽水泥,簡稱:復合水泥(P•C)。

42.通用硅酸鹽水泥代號后邊數字和R是什么含義?

答:通用硅酸鹽水泥代號后邊數字標示該水泥產品的強度等級,R表示該水泥是早強型水泥。如P•C42.5R含義是:早強型42.5級復合硅酸鹽水泥,其3天抗壓強度大于19MPa,28天抗壓強度大于42.5MPa。

43.通用硅酸鹽水泥的水化過程分為幾個階段?

答:通用硅酸鹽水泥的水化過程分為三個階段:
    (1)溶解階段:當水泥與水接觸后,顆粒表面開始水化,生成少量水化產物,并立即溶解在水中。暴露出來的新表面,使水化作用繼續進行,直至生成水化產物的飽和溶液為止。
    (2)膠化階段:由于溶液飽和,繼續水化的產物不能再溶解了,而直接以膠體顆粒析出。隨著水化產物的增多,水化物聚集,水泥漿逐漸失去可塑性產生了凝結現象。
    (3)結晶階段:由微觀晶體組成的膠體并不穩定,能夠逐漸再結晶,生成宏觀晶體,使水泥漿硬化體的機械強度不斷提高,最終成為具有一定機械強度的水泥石。

44.水泥的強度是怎樣產生的?

答:水泥加水拌和后,熟料礦物迅速水化,生成大量的水化產物水化硅酸鈣(C—S—H)凝膠,并生成氫氧化鈣Ca(OH)2溶液;水化產物水化鋁酸鈣(C-A-H)與石膏中的硫酸鈣(CaSO4)反應生成三硫型的鈣礬石(AFt)晶體。經過一定時間以后,C—S—H也以長纖維晶體從熟料顆粒上長出,同時鈣礬石晶體逐漸長大,它們在水泥漿體中相互交織聯結,形成網狀結構;隨著水化的進一步進行,水化產物數量不斷增加,晶體尺寸不斷長大,從而使硬化漿體結構更為致密,形成了水泥石,強度越來越高。

45.為什么說助磨劑對水泥產品也有增強作用?

答:助磨劑的主要原料是三乙醇胺、三異丙醇胺等活化物質,它們在助磨之后并不消失,而存留在水泥產品之中。它們又是較好的絡合劑,在水泥水化過程中促使水化放熱加快,能夠加速鋁酸三鈣與石膏的作用,盡快形成鈣礬石而產生增強效果。在水泥水化的堿性溶液中,能與Fe3+和Al3+等離子形成比較穩定的絡離子,這種絡離子與水泥的水化作用生成溶解度很小的絡鹽,因此三乙醇胺、三異丙醇胺不改變水泥的水化生成物,僅起促進水泥中各組份之間反應,與其它物質反應后最終生成鈣礬石,隨著體系中固相析出量的增加,水泥石的強度也得到提高。

46.物料顆粒的大小如何表示?

答:在水泥工業中常用四種方法表示物料顆粒的大。浩骄椒、篩析法、比表面積法和顆粒組成法。

47.用平均粒徑法如何表示物料顆粒大?

答:表示物料顆粒大小的平均尺寸稱之為:平均粒徑。利用各種儀器、量具來進行多方位的測試,再將其測量結果進行數學處理,就可以得到各種表達形式的平均粒徑。水泥廠最常用的是算術平均粒徑。對單顆粒物料進行三維方向(長、寬、高)測量,其結果加起來除以3,得到的商值,就代表該物料的平均粒徑。

48.用篩析法如何表示物料顆粒大?

答:水泥生產中接觸粉、粒狀物料較多,用篩網來控制物料的粒度大小或細度指標十分方便。這種用某一尺寸孔徑的篩網來分析物料顆粒大小的方法稱之為:篩析法。用它表示物料的顆粒大小常有兩種形式,篩余百分數和當量粒徑。

    篩余百分數是指某一粉狀物料在經過取樣篩析后,篩余量占物料篩析總量的百分數,標記為:R=%,以此來代表這些粉狀物料的顆粒大小。篩孔尺寸寫在R的右下角,篩余百分數的數值寫在%的前面。如:生料細度R0.08=10%,它的含義是用0.08mm方孔篩對生料篩析后,它的篩余是10%。

    當量粒徑是指某一堆物料(顆粒群)中有80%的物料能通過某一孔徑的篩網,則可以用該篩網的篩孔尺寸作為當量徑來代表這堆物料的平均粒徑,標記為:d80,如:入磨物料粒度d80=20mm。它的含義是這一堆物料中有80%都小于20mm。

49.用比表面積法如何表示物料顆粒大?

答:單位質量物料的總表面積,稱之為:比表面積。其計量單位是:m2/kg,主要用于成品水泥的細度檢驗。如:國家標準的水泥細度要求:各種通用硅酸鹽水泥產品的比表面積要大于300 m2/kg。比表面積的數值越大,表示顆粒群(物料)越細;反之,數值越小,顆粒群越粗。

50.用顆粒組成法如何表示物料顆粒大?

答:對一堆物料(顆粒群)用連續、分區間的尺寸范圍,來表示各種大小顆粒百分含量的方法稱之為:顆粒組成法(其結果又稱:顆粒級配或顆粒分布)。在水泥行業,我們常用列表法、數學方程式和坐標圖線三種形式來進行表達。

51.物料的粉磨工藝怎樣按產品細度分類?

答:根據粉磨產品的細度一般分為:普通粉磨、高細粉磨和超細粉磨三類。普通粉磨要求產品細度為80微米以下;高細粉磨要求產品細度為50微米以下;而超細粉磨要求產品細度在10微米以下。

51.為什么說水泥助磨劑有利于高細粉磨和超細粉磨?

答:因為水泥粉磨到一定細度后,如果沒有助磨劑的幫助,細粉容易產生團聚現象,磨機內很快達到粉磨平衡狀態,即:粉磨時間再長,產品細度也不會發生多大變化,比表面積很難提高(≥400m2/kg),而且粉磨電耗還會成倍增長。

52.為什么說水泥助磨劑有利于磨機提高產量?

答:因為加入助磨劑之后,粉磨效率提高,磨內物料流速加快,只要增加磨頭喂料量、合理控制產品細度,球磨機產量一般可以提高10%以上。

53.為什么說水泥助磨劑有利于降低粉磨電耗?

答:因為水泥粉磨電耗是指單位產量的耗電量(kwh/t)。添加助磨劑后,可以在磨機裝機容量不變和產品細度不變的情況下,提高臺時產量,所以單位產量的電耗也隨之降低。

54.為什么說水泥助磨劑有利于提高熟料利用率?

答:因為應用水泥助磨劑可以有效地利用物理激發和化學激發來提高混合材料的活性,在保證水泥質量不變的情況下,這樣可以減少水泥中的熟料用量,多摻混合材料(工業廢渣),生產更多的優質水泥,熟料的利用率因此而得到提高。

55.為什么說水泥助磨劑有利于改進特種水泥的生產?

答:因為應用水泥助磨劑、并采用分別粉磨,可以將許多難磨的物料粉磨到較高的比表面積。因此,有些特種水泥可以采用基準熟料粉與功能外加劑復配的方式生產出來;這樣簡化了配料工藝和煅燒工藝,使特種水泥生產更為方便和節能。

56.為什么說水泥助磨劑有利于水泥工業的節能減排?

答:因為水泥工業70%的電耗用于物料的粉碎,主要的煤耗用于熟料燒成;應用水泥助磨劑技術后,可以明顯降低粉磨電耗;另一方面,激發混合材的活性,在保證水泥質量不變的前提下,節省了熟料,就減少了能耗和有害氣體的排放。因此,應用水泥助磨劑技術,是水泥工業加速節能減排最有效的途徑之一。

57.影響助磨劑使用效果的因素有哪些?

答: 助磨劑助磨效果的影響因素,主要是: (1)助磨劑本身的性質:(2)助磨劑的用量;(3)被粉磨物料的性質:(4)粉磨設備的工藝條件(包含產品細度、磨內溫度等)。

58.同一臺磨機在正常工作時,它的產品細度、水泥強度、臺時產量三者有什么關系?

答:對于同一臺磨機,要求它的產品越細(篩余越小或比表面積越大),水泥強度會增高,同時它的臺時產量會越低。

59.水泥粉磨產品的“最佳粒度”指的是什么?

答:一般來說,同一品種水泥的顆粒組成中,3~30μm的含量越高,水泥強度也越高;因此,水泥行業內把3~30μm的顆粒稱之為“最佳粒度”。

60.為什么添加助磨劑之后,有時候會出現“水泥產品的比表面積增加了,水泥的強度卻沒有提高”?

答:水泥是一個多組分的混合物,其中主要的強度組分是水泥熟料。有的品種水泥中的混合材料易磨性較好,添加助磨劑之后,會出現混合材過粉磨的現象,即:10μm以下的顆粒主要是混合材料,而熟料組分的顆粒組成中3~30μm含量減少,這就會出現水泥產品比表面積增加,而水泥強度不增而降的現象。這時,需要重新更換(復配)新的助磨劑。

61.目前在水泥產品中流行的“石灰石大摻量”是什么意思?

答:石灰石是水泥企業必不可少的水泥原料,又是廉價易得的非活性混合材料。上世紀我國許多企業就開始試用在水泥粉磨中添加石灰石。但是,當石灰石摻量超過5%之后,水泥產品的后期強度明顯下降。隨著水泥助磨劑行業的技術進步,近年來國內幾家有實力的助磨劑科技公司研發出幾種多功能復合助磨劑,也稱之為“石灰石大摻量助磨劑”,可以在確保水泥質量不變的情況下,將復合水泥中的石灰石摻量提高到30%~35%,開辟了一條低成本、資源綜合利用的新途徑,受到許多水泥企業的青睞。

62.“石灰石大摻量”助磨劑的水化機理是什么?

答:(1)在“石灰石助磨劑”的作用下,部分石灰石中的碳酸鈣與水泥熟料中的鋁酸三鈣在水泥水化過程中反應生成碳鋁酸鹽,改善了水泥石的物理性能。
    (2)水泥水化后與石灰石形成了大量水化產物的結晶連生體,使膠凝材料的接觸帶致密,增加了水泥石結構的密實性,因而強度提高。
    (3)磨細分散的石灰石顆粒,為硅酸三鈣水化起晶核作用;同時,還部分參加了反應。導致液相中鈣離子濃度降低,加速了硅酸三鈣顆粒表面的粒子向溶液中遷移,從而加速了水化,提高了水泥石的強度。

63.水泥企業怎樣操作選用助磨劑的程序?

答:(1)調研考察:收集資料、考察現場、選擇產品;
    (2)合作簽約:提供實情、協商條款、準予試驗;
    (3)空白樣試驗:獲取未摻助磨劑的正常生產數據;
    (4)小磨試驗:獲取摻助磨劑的實驗小磨試驗數據;
    (5)大磨試驗:獲取摻助磨劑的車間大磨試驗數據;
    (6)試運行調整:根據試驗結果,調整粉磨工藝參數;
    (7)正常生產:簽約供貨合同,攜手合作,互利共贏。

64.空白樣試驗的操作內容是什么?

答:空白樣試驗是指:在未摻助磨劑之前,有目的地測試本廠水泥產品生產過程中的技術參數。它包括兩項:按照本廠水泥產品的實際配比要求,利用化驗室試驗磨機和粉磨車間的工作磨機,分別得到制成水泥產品的檢驗數據,以便全面地進行摻與不摻助磨劑的效果分析對比。檢驗項目有:比表面積、標準稠度、凝結時間、強度、氯離子含量等。

65.小磨試驗的操作內容是什么?

答:小磨試驗方法如下:按水泥助磨劑產品使用說明書或水泥助磨劑廠商推薦的試驗方法,根據水泥企業使用的水泥配比進行試驗。具體試驗又可分為兩種:
    (1)助磨劑生產廠按水泥企業現行的水泥配比,進行幾種水泥助磨劑摻與不摻對比樣試驗;作出最佳助磨劑的方案選擇。
    (2)水泥企業在試驗小磨中,按助磨劑廠商推薦的助磨劑及其摻量,根據現行的水泥配比,進行摻與不摻助磨劑的對比樣試驗,作出助磨劑應用的效果評價。

66.大磨試驗的操作內容是什么?

答:水泥企業在正式使用助磨劑前,一般要進行連續8~16小時的工業性試驗,亦稱之為:大磨試驗。

    (1)讓初次使用助磨劑的水泥企業,通過大磨試驗來驗證助磨劑廠商所推廣的助磨劑產品應達到的效果;
    (2)讓水泥企業通過大磨試驗結果,來進行性價比分析,以從眾多的助磨劑品牌中選出性價比最高的助磨劑;
    (3)水泥企業可以通過助磨劑大磨試驗,發現原有粉磨工藝流程及設備所存在的問題,并及時地進行必要的粉磨工藝參數調整或技術改造;
    (4)助磨劑廠商可以通過大磨試驗,進一步有針對性地調整配方、適應水泥企業的粉磨工藝要求。

67.助磨劑本身的性質對其使用效果有什么影響?

答:助磨劑的助磨效果主要取決于它本身的化學成分。助磨劑一般都是表面活性物質,其組成基團的類型和分子量影響著其吸附、分散效能,從而影響著助磨效果。

68.助磨劑組成基團對其使用效果有什么影響?

答:組成基團即:基團間的相互關系。如含碳原子1~14個的脂肪酸能很好地吸附在水泥顆粒上,強化粉磨作用。脂肪酸和鈉、鉀鹽,因羧基極性增強而有更大的吸附能力和助磨效果。

69.助磨劑摻加量的理論計算公式是什么?

答:日本學者提出了以下計算公式:
    式中:G為助磨劑摻量(%),M為助磨劑的克分子量(g), Sw為物料預期的比表面積(cm2/g),N為常數(6.02×1023),S為助磨劑的分子截面積(cm2)。

70.助磨劑摻加量計算公式的理論依據是什么?

答:這個公式的理論依據是,假定助磨劑是以單分子層吸附在物料的表面上,恰好將整個物料包裹住,形成一個單分子層的摻加量,就是最佳摻量。

71.假定要求水泥產品比表面積為350m2/kg,各種助磨劑的計算摻加量是多少?

答:假定水泥產品比表面積350m2/kg,幾種助磨劑的最佳計算摻量如下:乙二醇為0.018%;一縮二乙二醇為0.021%,丙二醇為0.019%,一縮二丙二醇為0.022%,二縮三丙二醇為0.025%,二乙醇胺為0.021%,三乙醇胺為0.024%。

72.助磨劑的實際摻加量與計算摻加量有什么不同?

答:實際摻加量與理論計算摻加量常常不同,前者往往高于后者。因為助磨劑在粉磨過程中是否以單分子擴散開并吸附在物料表面上,是一個不能確定的結果。生產實踐證明:助磨劑適宜用量范圍一般為水泥重量的0.01%~0.1%,任何一種助磨劑都有最佳的用量范圍,這一最佳用量與要求的產品細度、助磨劑的分子大小及其性質等有關。過少,助磨效果未得到充分發揮;過多,不僅會提高水泥成本,還會影響水泥的性能。

73.生產磨機(大磨)與試驗磨機(小磨)在使用助磨劑時有什么不同?

答:這兩種磨機的使用效果有一定的相關性,但工況差異較大。如:在增大助磨劑摻加量時,起初細度均成比例增大;但超過一定極限后,有所不同。如用三乙醇胺進行的試驗時,摻量超過0.02%后,在試驗磨機中的細度保持不變,而在生產磨機中的細度減小。這是因為試驗磨機是間歇磨機,它的物料不排出;而生產磨機是連續磨機,磨頭加料,磨尾出料,不間斷地連續進行,粗顆粒也隨細粉同時排出。

74.什么是“分別粉磨”與“混合粉磨”?

答:水泥是多組分物料的混合體。各種物料被粉磨的難易程度(易磨性)各不相同。為了得到水泥產品合理的顆粒組成,有時將不同的物料單獨粉磨到一定的細度,然后再混合在一起,這種方法稱之為:分別粉磨;如果各種物料按一定的配比,裝進一臺磨機里粉磨,則稱之為:混合粉磨。

75.水泥物料對助磨劑的適應性有什么特點?

答:研究表明,水泥熟料的化學和礦物組成,熟料的燒成方式等,與助磨劑有不同的適應性,主要是與熟料中各個物相的易磨性有關。摻用三乙醇胺粉磨熟料礦物發現,胺鹽對C3S的助磨效果最好,并按C3A→C4AF→βC2S的順序遞減。
    另外,水泥熟料的粉磨受貝利特含量的影響。使用一元醇(乙醇,丁醇)作助磨劑時,助磨效果隨熟料中氧化鈣含量的增加而增強。水泥混合材,如:礦渣、石煤渣、粉煤灰等,對助磨劑也有一定的選擇性。

76.干法粉磨時使用助磨劑應注意什么?

答:干法粉磨時,物料的水分影響粉磨效率。在不影響產品性能的前提下,適量的水分,有利粉磨的進行。當超過一定量后,尤其利用球磨機粉磨時,磨內研磨體、隔倉板等被粘濕粉料包裹、糊堵、粉磨效率大幅度降低,采用助磨劑效果下降,也很難改善這種狀況。因此,生產操作時,應當嚴格控制入磨物料平均水分在1.5%以下。

77.為什么生料磨一般不用助磨劑?

答:在生料制備中,絕大部分原料的易磨性都較好,而且要求生料的細度比水泥粗,從生產成本上考慮,使用助磨劑后帶來的經濟效益甚微。因此,水泥企業一般不在生料制備系統使用助磨劑。

78.為什么立式磨和輥壓機一般不用助磨劑?

答:立式磨和輥壓機的粉磨原理與球磨機不同,而且物料在磨機內的停留時間差異很大,如:物料在球磨機內停留時間超過18分鐘,而在立式磨內不足5分鐘,在輥壓機內停留時間更短。助磨劑與物料的接觸時間是助磨效果的必備條件,目前立式磨和輥壓機的專用助磨劑還處在研究階段,不是不用,而是暫時無助磨劑用。

79.為什么說要求粉磨產品的顆粒越細,助磨劑的使用效果越好?

答:原因在兩個方面:一是產品顆粒越細,粉體質量越趨于均勻;缺陷越。勰ツ芎脑礁;助磨劑則通過裂紋擴展的形成和吸附作用,可以降低顆粒的強度,提高其易磨性;二是產品顆粒越細,比表面積越大,在相同工藝條件下的粘度越大。而助磨劑可以降低顆粒的粘附力,消除團聚現象。因此,產品顆粒越細,使用助磨劑的效果越顯著。

80.磨內溫度對助磨劑的使用效果有無影響?

答:粉磨設備內部工作溫度,對助磨劑的助磨效果干擾較大,應該引起足夠的重視。對于有機類的助磨劑和易揮發性物質,當工作溫度超過一定值后,進行物理化學反應后的產物,降低、甚至沒有助磨作用。其交叉反應非常復雜,目前,僅能通過不同條件下的生產實踐,才能確定磨內限制溫度。

81.使用助磨劑時磨內的料球比是否需要調整?

答:采用助磨劑后,物料在磨內的停留時間縮短,因此必須改變研磨體與物料的比例,調整料球比和閉路系統的循環負荷率;具體措施如:適當增加磨頭喂料量等。

82.助磨劑的使用效果與研磨體規格是否有關?

答:一般來說,研磨體平均尺寸越小,助磨劑的使用效果越好。如:采用含三乙醇胺的助磨劑和平均質量為1g(相當于ψ3~ψ4mm)的研磨體進行粉磨時,可以獲得比表面積高達600m2/kg的粉磨產品。

83.使用助磨劑對其粉磨工藝除塵系統的袋收塵器是否有影響?

答:助磨劑在提高產量的同時,也使粉塵量增加50%~80%。但是,對袋收塵器運行沒有不利的影響.一般對收塵器的氣體入口含塵濃度稍有增高,一般在0.21~0.26g/m3范圍。

84.使用助磨劑對其粉磨工藝除塵系統的電收塵器是否有影響?

答:使用助磨劑會使電收塵器內溫度升高,甚至引起頻繁放電?捎脟娝徒档蜌怏w流速來解決。助磨劑能增大粉塵的比電阻,這會增加電收塵器中粉塵分離的困難,采用對含塵氣體 進行噴霧調質處理,可以解決。

85.在不同的球磨機粉磨系統中使用助磨劑的效果是否一樣?

答:一般來說,在球磨機開路粉磨系統中使用助磨劑,在磨機產量不變的情況下,可提高產品比表面積;在閉路粉磨系統中,控制產品比表面積不變,則容易提高粉磨系統產量。

86.使用助磨劑對粉磨系統分級設備有何影響?

答:由于使用助磨劑后的粉磨產品細度均齊、流動性好,物料不易結團、附壁;所以,進入分級設備后,物料分散性、分級性能都得到極大地改善,這對于粉磨系統分級設備提高選粉效率,十分有利。

87.使用助磨劑對散裝水泥發送有何影響?

答:使用助磨劑的水泥產品在庫內不易結塊、容易機械攪拌或氣力均化,水泥質量穩定;并且流動性好;作為散裝水泥,其貯存、發送,都十分方便、有利。尤其是氣力輸送系統輸送阻力小,不易堵料,節電效果明顯。

88.球磨機粉磨系統使用助磨劑后為什么要進行工藝參數調整?

答:使用助磨劑后,球磨機粉磨系統最大的變化,就是磨內物料流速加快;因此物料的粉磨速度就會發生相應的變化,為了保證該粉磨系統的優質、高產、節能,所以,其各項工藝參數的控制,就必須作出相應的調整。
    磨內物料流速加快;它直接影響到粉磨系統的產、質量。因此,調整工藝參數的核心技術就是:使粉磨工藝參數能降低磨內物料的流速,以嚴格控制物料在磨內的停留時間,增加磨頭喂料量,并保證出磨物料中有足夠的細粉含量。

89.選擇助磨劑的一般原則是什么?

答:(1)選用助磨劑時,應要求助磨劑供應商,提供國家相關部門有資職認可的生產許可證、產品質量認證證書及助磨劑質量檢測報告。
    (2)助磨劑須符合國家標準《水泥助磨劑》(GB/T26748-2011)的規定及達到國家標準《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)的要求。
    (3)對于一定的粉磨工藝條件,應通過工業性試驗,來確定一種或兩種最適合的助磨劑。確定內容主要包括:助磨劑的品種及摻加量,添加方式,系統產量,循環負荷率等,并檢測出磨物料溫度、產品比表面積、細度或顆粒組成、產品的綜合性能等。
    (4)應選用“價格性能比”優良的助磨劑。水泥粉磨用助磨劑的用量,不得超過水泥質量的0.5%,水泥產品中氯離子含量不得超過0.06%。

90.水泥生產中粉體助磨劑應如何添加?

答:在水泥生產中粉磨系統的喂料系統應配置助磨劑計量加料裝置,如:增設按滿足助磨劑用量5~8小時要求的磨頭小倉,并在小倉出口配置合適流量的螺旋加料機或計量秤。保證助磨劑按比例隨磨機喂料系統同步進行,均勻喂入磨中。

91.水泥生產中液體助磨劑應如何添加?

答:在水泥生產中粉磨系統的喂料系統應配置助磨劑計量加料裝置,如:增設按滿足助磨劑用量5~8小時要求的磨頭容器,并配置合適流量的計量泵及管路。保證助磨劑按比例隨磨機喂料系統同步進行,均勻喂入磨中。

92.摻助磨劑的粉磨產品與不摻助磨劑的粉磨產品主要區別在哪里?

答:摻加助磨劑后,粉磨產品的平均粒徑明顯變小,細顆粒含量明顯增加;通過顯微鏡觀察,顆粒形貌的變化更大,顆粒棱角明顯變小,圓形度增大,粉磨產品中球型顆粒增多。

93.摻助磨劑后對水泥的凝結時間有無影響?

答:助磨劑對水泥產品的凝結時間有不同的影響,有的延長、有的不變,也有的縮短。如:二醇類和醇胺類助磨劑,使凝結時間有不同程度的延緩;二甘醇使凝結時間基本保持不變或縮短。在水泥中含有0.01%~0.02%的木質素化合物時,凝結時間稍有縮短。

94.摻助磨劑的水泥對使用時的性能有什么影響?

答:摻助磨劑的水泥對水泥漿的早期收縮有輕微影響,有的也影響水化初期物相和水化程度,二甘醇可使水化熱增大。助磨劑能對孔隙體積和表面的分布有重要影響,還能影響硅鈣石凝膠的成份和表面積。一些助磨劑有不同程度的起泡和引氣作用,有助于改善水泥拌和物的流動性。脂肪酸類助磨劑使水泥產生疏水性,貯存時不易風化結塊,但拌和時則需仔細攪拌方能濕潤。二甘醇能增大低水灰比混凝土的早期至28d強度,稍微增加裹入空氣量。多縮二乙醇等能改善混凝土的和易性和抗滲性,提高鋼筋的粘結力。

95.使用助磨劑所產生的經濟效益應如何計算?

答:關于使用助磨劑所產生的經濟效益,應從兩個方面考慮:一是使用所增加的成本,只是助磨劑本身的購置費用;二是降低生產成本,它來源于提高粉磨效率,降低電耗的費用、增加混合材摻量替代熟料所降低的費用,磨機產量的提高及其由此可以適當地利用低峰電、政府鼓勵工業廢渣利用優惠政策等綜合效益。

96.舉例說明使用助磨劑后的經濟效益計算?

答:以高效復合助磨劑為例,生產42.5級礦渣水泥時,系統產量提高25%。單產電耗降低9 kwh/t,助磨劑的摻加量為0.1%。使用助磨劑增加的成本為5.0元/t,僅節省電耗降低費用就為5.4元/t,設備折舊、工人工資、研磨體消耗節省的費用估算為0.82元/t,綜合效益為0.22元/t。生產32.5級礦渣水泥時,可以多添加15%的礦渣,以該廠熟料(150元/t)和礦渣(70元/t)差價計算,32.5級礦渣水泥綜合成本下降12.0元/t。按照年產100萬噸水泥,32.5級和42.5級礦渣水泥各50%計,該廠年獲純效益約為381萬元。

97.國內助磨劑應用于水泥工業的“三個10%效益”先進水平是什么?

答:高效復合水泥助磨劑應用于水泥生產:可降低熟料用量10%;降低水泥粉磨電耗10%;多消納工業廢渣10%;也簡稱為:“三個10%效益”。

98.國內助磨劑應用對水泥工業節能減排效果如何?

答:按目前水泥生產一般水平,熟料電耗75kwh/t、標準煤耗110kg/t、水泥粉磨電耗30kwh/t計算,應用助磨劑生產每一噸水泥可以:節約標準煤11kg;節電3kwh;減少石灰石消耗130kg;減少粘土消耗18kg;多用工業廢渣100kg;減排工業粉塵1kg;減排CO2氣體100kg;減排SO2氣體0.13kg;減排NOX氣體0.15kg。

99.為什么說在水泥工業生產中應用助磨劑可以節省土地資源?

答:在水泥工業生產中應用助磨劑可以節省粘土資源和多用工業廢渣、減少土地占用。以山東宏藝科技有限公司為例,年產粉體高效復合水泥助磨劑30萬噸;液體高效復合水泥助磨劑10萬噸;可供每年生產水泥16600萬噸使用。因此可以:減少粘土消耗288萬噸,按每0.5噸粘土/m2計算,節約耕地8640畝;多消納工業廢渣1600萬噸,按工業廢渣占地3t/m2計算,節省占地8000畝。

100.如果我國水泥工業100%應用助磨劑技術將帶來怎樣的節能減排效果?

答:2012年全國水泥產量達到21.84億噸,如果100%的水泥生產過程應用了水泥助磨劑技術,則:

    (1)節省10%的熟料,這樣每生產一噸水泥可少用0.065t熟料。2012年我國水泥產量達到了21.84億噸,如果全部使用助磨劑,可以節省熟料1.42億噸熟料。
    (2)節省標準煤耗:0.162億噸標煤
    (3)減排廢氣的量:(4260~5680)億Nm3廢氣
    (4)如果達標排放:減排1.42億噸二氧化碳氣;減排(0.85~1.14)萬噸二氧化硫氣體;減排(2.13~2.84)萬噸氮氧化物氣體。
    (5)節電:粉磨65.52億度,熟料106.5億度,共計172億度。

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【來源:濟南大學 陳紹龍】
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