复合助磨剂对钢渣水泥粉磨效率及性能的影响.pdf

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L圆圈，魁脚淄隧遗毯雀谶龇中图分类号：TQl72．463文献标识码：B文章编号：1007-0389(2012)03-30-02复合助磨剂对钢渣水泥粉磨效率及性能的影响常青‘，李楠2，陶珍东1，董涛1(1．济南大学材料科学与工程学院，山东济南250022；2．山东安丘恒日水泥有限责任公司，山东安丘262109)0前言水泥助磨剂一般为表面活性较高的化学物质”1，作用于水泥粉磨作业过程，有利于降低水泥粉磨能耗、改善水泥性能、提高水泥及混凝土各龄期强度，已经成为水泥行业节能减排的重要技术和产品之一嘲。目前，国内外液体助磨剂的主要原料是三乙醇胺，再复配不同类型的无机或有机材料，制成复合助磨剂”1。由于三乙醇胺等表面活性剂的价格不断攀升，导致助磨剂产品的成本增加。因此，针对各单一表面活性剂的特点研制助磨效果好且成本较低的复合助磨剂成为助磨剂研究的热点之一。本文复配了4种助磨剂，旨在提高水泥粉磨效率的同时降低助磨剂的生产成本，以期降低水泥生产的成本。1试验。1．1复合助磨剂的配制本实验复配的4种复合助磨剂为：以三乙醇胺主体的c剂；丙三醇为主体的D剂；三乙醇胺、丙三醇为主体的E剂；采用木质素磺酸钙、三乙醇胺为主体的F剂。1．2试验原料水泥熟料取自山东山水集团，其化学组成及矿物组成见表l；天然石膏，其w(SO，)为39．64％；钢渣(转炉后期渣)取自山东莱芜钢铁集团。1．3试验仪器设备(1)S-2500型扫描电子显微镜(日本日立公司)；(2)LSl3320型激磨剂(掺量均为0．叫％)置入磨机中粉磨25min。出磨水泥分别用0．08mm方孔筛、DBT-127勃氏比表面积仪和KF一9型激光粒度分析仪进行o．08mm筛余、比表面积、粒度分布测定及水泥胶砂强度测定。水泥细度按GB／T1345—1991测定；水泥比表面积按GB／T8074—1987测定；水泥胶砂强度按GB／T1767I-1999测定。2试验结果及分析2．1水泥细度掺加4种助磨剂及空白试样的水泥细度及粒度分布测定结果见表2。试验结果表明，4种复合助磨剂均有比较显著的助磨效果，o．08inm筛余、比表面积增幅明显，而在水泥颗粒中起主要作用的10～30I．tm颗粒的含量明显增加。掺加了c剂的试样s2，其o．08mm筛余比空白试样S1下降了27．5％，比表面积增大了8．3％，<30I．tm的微粉颗粒含量增加了22．8％；而试样S4和S5的0．08mm筛余比空白试样S1分别下降了26．1％和24．6％，比表面积分别增大了9．8％和7．5％，<30“m的微粉颗粒含量分别增加了26．1％和22．2％。综合比较生产成本，显然E剂与F剂更适用于工业生产，其中F剂的生产成本最低。2．2水泥胶砂强度水泥胶砂强度测定结果见表3。表3数据表明，与空白试样Sl相比，试样S2～S5的3d抗折与抗压表1水泥熟料的化学组成及矿物组成光粒度分析仪(美国BeckmanCoulter—Si—Oz化学组成质量分数，％矿物组成质量分喜0％wff-Cao)一，⋯^仃lnc)；(3)JY中500minx500mm标准试五面验球磨机；(4)PE60x100颚式破碎机；(5)图像分析仪：BT一1600图象分析系统(丹东市百特仪器有限公司)。1．4试验及测定方法将水泥熟料、石膏、钢渣以65：5：30的质量配比计量混合，先在PE60x100颚式破碎机中破碎至粒度小于7ram，然后分别加入上述4种助一30一垒!：生!!：竺竺!竺竺鲤竺查鱼!兰：垒曼生!竺4．622．5663．954．5056．7320．257．907．780．380．90求淀工程垫!!堑篁!塑： 表3水泥胶砂强度试验结果强度均有所提高，其中以掺人F剂的试样S5为提高最多，3d抗折强度增幅为22．1％，3dtg压强度增幅为18．7％；对于28dtg折、抗压强度，增幅都较小，这说明复合助磨剂对水泥的早期强度影响较大，而对28d强度影响较小。根据水泥水化理论，要保证各龄期强度均衡发展，需要有合理的粒度分布。因为助磨剂中表面活性剂的作用，粗颗粒在水泥中的含量减少、比表面积增大，提高了水泥颗粒的有效利用率。由于水泥中小于10FLm的细颗粒的水化速度很快，所以提高3d强度和28d强度的根本原因是增加了10一30p．m颗粒的含量。这些表面积巨大的细微颗粒拥有由于表面晶格极度扭曲形变而产生的大量缺陷，可以极大地提高其水化活性。上述水泥粒度分布测定和强度试验结果有力地证明了这一点。2．3水泥水化产物结构图1为试样Sl、S2和S5水化3d的SEM照片。由图1可以清楚的看到纤维状的、网络状的C—S—H凝胶和针棒状的AFt晶体以及薄片状的Ca(OH)：。加入C剂与F剂的钢渣水泥中的C—S—H，AFt数量较空白样多。同时其孔隙较空白样小且数量少，由此可见，助磨剂的加入可以促进水泥的早期水化，提高水泥的早期强度。3助磨剂的助磨机理讨论助磨剂加入物料中具有降低物料表面能和减少物料团聚等作用。影响物质助磨效果的因素是物质含有的官能团类型和数量，以及碳链的长度卜”。同类物质中，活性官能团含量越多，其助磨效果越好；当官能团数量及其类型相同时，碳链越长，其助磨效果越差。三乙醇胺中所含氨基共链接了3个羟乙基，N原子上的孤对电子裸露程度较低，与粉体颗粒的空间位阻大，因而主要依靠羟乙基与粉体吸附，但氨基的电负性使得粉体具有静电斥力作用，物料在磨内分散性提高。丙三醇的助磨作用仅仅体现在其含有3个羟基上，所以丙三醇在提高粉磨效率上较三乙醇胺要差。木钙是生产纸浆的副产品，主要成分的质量分数分别为木质素40％。55％、还原糖20％～25％、甲酸和乙酸4％一9％等。其中也含有有效基团羟基等，因此也具有助磨效果。4结论(1)4种助磨剂对所试验的水泥粉磨均有较好的助磨效果，其中C剂、E剂和F剂效果较好，但c剂价格过于昂贵，在综合考虑助磨效果及生产成本之后，以F剂为最优。(2)4TflfI复合助磨剂均可显著提高水泥的3d强度，而对28d强度无明显影响。(3)以木质素磺酸钙取代部分三乙醇胺，既可有效提高水泥粉磨效率及早期力学性能，又可降低助磨剂的成本。参考文献【l】王其风．浅析水泥助磨荆的作用【J】．西藏科技，2009，(3)：7l-80．【2】廖玉云，吴笑梅．樊粤明，等．醇胺类助磨荆对硅酸盐水泥水化及胶砂强度影响的研究【J】．水泥，2009，(7)：8一12；【3】伊爱焦．新型高效复合水泥助磨荆m．2l世纪建筑材料．2010，V01．2(3)：21-22；【4】WangYing,Zhang，Zhanying,WangYujiang．Effectofdiffer-围1水泥水化试样SEM照片求浓工程型些entoganicgrounponcementgrindingprocess[C]／／Bcokofthe12thAsianPacif-icconfederationofchemicalengineeringcongress，Aug，2008，Dalian，China．f5】胡东杰，李占平．矿渣助磨剂的研究及应用们．中国水泥，2007．(4)：55—57．(编辑：刘翠荣)(收稿日期：加ll一12-12)一3l一