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水泥助磨剂的选择和使用问题

2017/12/19 水泥杂志 助磨剂选择使用 评论0 1

助磨剂已成为水泥粉磨过程中有效的节能降耗措施之一,作为一项有利于水泥企业提质增效、减排利废的技术,工业发达国家的水泥企业几乎都在使用助磨剂,但助磨剂在我国的使用还不尽理想。......

  1 使用助磨剂不尽理想的原因

  助磨剂已成为水泥粉磨过程中有效的节能降耗措施之一,作为一项有利于水泥企业提质增效、减排利废的技术,工业发达国家的水泥企业几乎都在使用助磨剂,但助磨剂在我国的使用还不尽理想。究其原因,与以下几点不无关系:

  1)由于各水泥企业的工艺条件千差万别,加入助磨剂后,助磨剂不能充分发挥自身的作用,因而使用效果达不到客户的预期目标,致使企业的经济效益不明显。

  助磨剂具有十分敏感的适配性,其组分和含量、掺量的多少均会影响使用效果。助磨剂对不同企业的水泥、不同品种的水泥其适配性是不同的,对不同熟料、不同混合材及不同物料水分的适配性是不同的,对不同规格的磨机其适配性也是不同的,应根据不同客户的实际条件调整水泥助磨剂的组分及用量。

  2)一些中小水泥企业,特别是粉磨站,由于其熟料都是外购的,购进的熟料内在质量不稳定,且又不能较好均化,加之进厂的矿渣水分很大,又不具备烘干条件,这些都直接影响到助磨剂的使用效果。

  使用助磨剂后,在物料的使用上要保持均衡稳定,工艺设备应保持在良好状态,能适时、适当调整工艺技术参数,同时要控制好混合材的水分,把握好混合材的掺量与台时产量的合理平衡,才能充分发挥助磨剂的功效。

  3)使用助磨剂后,可能使磨机的台时产量提高,但部分水泥企业的某些设备运行能力明显不足,如选粉机电流超高、出磨提升机能力不足、配料秤下料量达到极限等等,这些因素都可能会制约助磨剂的使用效果。

  使用助磨剂后,要求物料的配比、计量、喂料量要准确稳定,附属设备要有一定的富余能力,系统的通风及密封状况要保持良好。磨内的物料流速通常会加快,可适当调整磨机通风量和各仓研磨体级配、装载量等,将物料流速控制在合理的水平。

  4)使用助磨剂后,出磨水泥的细度(筛余或比表面积)指标不合理,对这些控制指标未作及时调整。

  使用助磨剂后,磨机内的粉磨工况将发生变化,出磨水泥的细度与颗粒级配的相关性、与水泥物理性能的相关性将发生变化,细度的控制指标需要根据物理性能的变化重新确定。

  5)在使用前对助磨剂的选配、小磨试验、大磨试用、助磨剂调整等工作不够认真;在使用中对这些重要的工作,甚至在工艺、物料发生变化的情况下,都很少做、甚至干脆不做。

  6)应该特别强调的是,助磨剂产品的质量好坏,不仅仅在产品本身,其技术服务水平也是产品质量的重要组成部分。优质的服务水平、良好的服务态度、友好的沟通环境,是用户用好助磨剂的前提,而这恰恰也是助磨剂行业最需要完善的地方。

  助磨剂的使用质量=物质产品的实体质量+技术服务的虚拟质量

  对于水泥助磨剂的质量来讲,技术服务所占的比重很大。助磨剂商家只有根据水泥企业各自的工艺特点为其提供“适时适配的助磨剂产品+全面完善的技术服务”,并根据其变化作出及时的调整,才能真正达到理想的使用效果。

  7)必须指出的是,助磨剂不是“懒人”的技术,只有更多的试验优选才能保证其适配性,才能取得最佳的效果。要想获得较大的助磨剂效益,使用者必须积极主动地与助磨剂商家搞好配合和协助,因为助磨剂对适配性有很高的要求,对适配目标的了解,服务者不都是粉磨专家、不会全天候盯在现场,服务者不可能超过使用者。

  助磨剂的使用效益=助磨剂质量效益+助磨剂服务效益+使用者配合效益

  8)在水泥市场严重供过于求的今天,用户真的成了我们的上帝,使用助磨剂必须考虑用户的利益。

  助磨剂的平衡效益=降低熟料消耗收益+粉磨节电收益+提高产能收益-助磨剂使用成本-对水泥销量的影响-对水泥售价的影响

  需要注意的是,大部分水泥用户不欢迎在水泥中使用助磨剂,更不欢迎使用高有害成分的助磨剂。

  多数小掺量助磨剂(≤0.1%):醇胺类化合物+减水剂+增强剂+其他

  多数大掺量助磨剂(0.1%~0.3%):醇胺类化合物+碱性激发剂+其他

  多数碱性激发剂采用有工业盐(NaCl、Na2SO4)、片碱(NaOH)、氯化钡等废料或废矿,K、Na、Cl-等有害成分明显偏高,对水泥的需水量、混凝土的和易性、以及混凝土外加剂的相容性有较大影响,这些问题将影响用户的切身利益。

  因此,当水泥企业将使用助磨剂作为一种增效措施时,必须有所克制、必须顾及用户的利益。

  2 如何选好用好助磨剂

  水泥企业一般将助磨剂粗略地分为“增强型”和“增产型”两大类,应该如何选择呢?一般认为,想提高强度就选择“增强型”的助磨剂,想增产或节电就选择“增产型”的助磨剂。这好像是无可厚非,但有时结果并不理想。

  实际上,就一个粉磨系统来讲,在强度、产量、电耗之间,它们是可以相互转化的,将水泥磨细点,就可以将产量和电耗转化为强度。相反,将水泥磨粗点,就可以将强度转化为产量和电耗。

  助磨剂又可分为“高流速型”和“低流速型”两大类。应该首先找到这个粉磨系统的弱点,然后对症下药地选择适合自己的助磨剂,才能获得较好的结果。比如,如果出磨提升机能力本来就没有富余,而又选择了高流速型的助磨剂,由于系统还存在提产瓶颈,结果是不但不能增产节电,而且强度也得不到保证。

  只要助磨剂有利于弥补粉磨系统的不足,就能获得较好的增强或节电效果,至于想要增强还是想要增产节电,完全可以通过细度的粗细进行转化。要想使助磨剂在水泥生产中达到预期的使用效果,就必须考虑助磨剂的适配性、针对性,就离不开小磨试验和大磨试验。

  2.1 选择助磨剂要考虑的因素

  1)助磨剂对不同熟料、不同混合材、以及它们各自的不同水分,其适配性是不同的。

  2)助磨剂对不同工艺的粉磨系统、不同规格的磨机、甚至系统所配辅机有没有富余能力,其适配性是不同的。

  3)助磨剂的组分和含量直接影响助磨剂的使用效果,过多、过少的使用量也会影响其使用效果。

  4)影响助磨剂适配性的因素众多,不可能考虑的如此周全,所以必须强调使用前和使用中的试验、试用、及时调整。

  5)部分粉磨系统在使用部分助磨剂后,有可能影响到水泥的某些性能,主要表现有:胶砂流动度差、28d强度增进率低、凝结时间延长或缩短等,个别助磨剂还会导致水泥与混凝土外加剂的相容性变差,影响混凝土的质量。

  使用助磨剂虽然可以起到提产、节能的效果,但毋庸讳言,助磨剂的过量加入会导致水泥颗粒更加集中,使颗粒堆积的孔隙率增大,这对混凝土结构是不利的,已经引起了混凝土行业的反感,不得不引起水泥行业和助磨剂行业的重视,我们有责任找到有效的解决措施。

  若要减小颗粒分布的集中度,简单的就是要适当降低助磨剂掺量,在发挥助磨剂的节电效果上做到适可而止,而我们又不甘心。而国外的混凝土行业为了调节水泥对混凝土的适配性,在混凝土的配制中,经常添加一些辅助性胶凝材料,即所谓矿物掺合料。其原理之一,就是增加粉料中<10μm特别是<3μm颗粒的微细集料,使粉料级配更接近于Fuller级配,从而达到减水、致密化的目的,即所谓的“微细集料效应”。

  也就是说,无论水泥颗粒组成如何,只要有相应的掺合料及其配套技术,就可以弥补水泥颗粒组成的不适应,配制出好的混凝土;也就是说,只要有相应的掺合料及其配套技术,水泥粉磨工艺的技术进步,包括使用助磨剂,可以不受水泥颗粒组成的制约。这也就是“分别粉磨工艺”和“掺合料校正工艺”分别在水泥行业和混凝土行业的基本原理和发展前景。

  遗憾的是,水泥行业的“分别粉磨工艺”和混凝土行业的“掺合料校正工艺”,目前在我国还没有引起两个行业的足够重视。混凝土的适配性尚依赖于水泥的原有级配,这是我们面对的现实。

  遗憾的是,我们的水泥行业只知道对混凝土行业的“挑剔”怨声载道,为什么就不能掺加一定的矿物掺合料,利用“微细集料效应”改善我们的水泥性能呢?为什么就不能为我们掺加理想的助磨剂量创造条件呢?

  当然,“矿物掺合料”最好是由混凝土行业掺加,因为最佳的矿物掺合料不仅取决于水泥,还与混凝土所配其他物料的性能和颗粒级配有关。但是,在混凝土行业还不愿意做这项工作的时候,水泥行业可以先尝试做,因为想掺加助磨剂的是水泥行业,而不是混凝土行业。

  生产和掺加“矿物掺合料”,虽然水泥行业没有混凝土行业发挥的作用彻底,水泥行业的掺加并不能取代混凝土行业的掺加,但水泥行业比混凝土行业具有无可比拟的生产和掺加条件,助磨剂的受益者主要是水泥行业,水泥行业可以先主动承担起这个责任来。

  2.2 使用助磨剂的注意事项

  1)保持助磨剂掺入量及入磨物料稳定。必须经常检查助磨剂流量,保证掺入量准确;避免大幅度调整助磨剂掺入量及大幅度提产,应在稳定生产中逐步调整,以免破坏磨况。

  2)跑粗或饱磨的处理。如出现产品细度、出磨细度(闭路磨)变粗,或循环负荷过高并产生饱磨现象,应适当降低助磨剂掺入量,或需通过降低产量来调整饱仓、跑粗等现象。

  3)入磨物料颗粒的大小与稳定。入磨物料的颗粒大小应该控制合适并保持稳定,颗粒尺寸的频繁变动易导致磨内粉磨情况不稳定,影响助磨剂使用效果。

  4)如出现粗仓容易饱磨而细仓偏空的状况,一般是因为提产幅度过大,导致粗仓破碎能力不足、粗细仓能力不平衡所致,应适当调整磨机研磨体的级配,适当增加粗磨仓的破碎能力。

  5)要适时适当地调整磨机系统的各工况参数,如磨内的风速和风量、选粉机的风量和转速、磨机各仓填充率和研磨体级配等。

  6)对于增强型助磨剂,在入磨物料调整后(混合材适当增加,产量不变时)磨音可能会格外响亮,应降低磨内通风以降低物料流速,调整选粉机以增加回粉量,使物料得到充分的研磨,而不要以增加产量的方法降低磨音。

  2.3 把好助磨剂的进厂关

  助磨剂一般采用散装罐车或桶装运输及储存,对每批次进厂的助磨剂(罐车每车为一个批次;桶装按品种每进厂一批为一个批次),首先由使用单位的质控人员和生产人员、以及助磨剂供货商代表(也可委托助磨剂送货人员代表)三方联合取样。取样要求:

  ①罐车:卸料过程中随机抽2~3次,总量至少  1 000mL;

  ②桶装:每批次抽查3~5桶,总量至少1 000mL。

  将样品抽取到塑料或玻璃容器中混合均匀,一分为二。其中一份样品贴上留样条和封样条,作为封存样保存90d。留样条注明样品名称、编号(或批次)、取样时间、取样人等内容,封样条注明封存时间、共同封样人的签名。

  另一份填写留样条后,进行密度、pH值检测和小磨试验,留样保存40d。一般检测结果与产品合格报告检验结果相比,密度误差在0.03g/cm3范围内判为合格。

  2.4 提高小掺量助磨剂掺加量的稳定性

  毋庸置疑,助磨剂掺加量的准确性和稳定性,对其使用效果和使用成本都有较大影响。由于水泥大工业生产与助磨剂小剂量添加对管理要求的差异,特别对小掺量的助磨剂尤其明显,导致掺量的波动尽管绝对值不大,但相对值不小,控制波动的难度也大一些。

  这里有一个简单有效的辅助办法,就是将掺加量人为的“放大”。经助磨剂供需双方沟通,在使用方附近寻求一种对助磨剂和水泥生产均不构成影响的、价廉物美的添加液,将其预先掺入到助磨剂中搅拌均匀,将原有助磨剂的计量放大后使用。如此,在原有波动绝对值不变的情况下,波动的相对值就减小了。

  3 关于助磨剂的试验

  助磨剂的试验包括小磨试验和大磨试验,是保证助磨剂适配性、降低优选成本的重要措施,两者的侧重各有不同,彼此不能代之。

  小磨试验的目的有:用物料(正在使用的物料或准备使用的物料)初步优选助磨剂的品种和掺量;用物料初步验证助磨剂的适应性(矿物组成、易磨性),以减少大磨试验的盲目性;用标准物料(自配留用)验证在用助磨剂的稳定性。

  大磨试验的目的有:在小磨试验的基础上,进一步验证小磨初选助磨剂对粉磨工况的适应性。影响助磨剂适应性的工况因素诸如,物料的易磨性、黏结性、水分、温度等,粉磨工况的通风、出磨温度、研磨体级配等,质控指标的细度、比表面积、颗粒级配、石膏掺量等,使用性能的需水量、保水性、与外加剂的相容性等。

  虽然用前试验对助磨剂的使用很重要,但反复的试验、特别是大磨试验,不仅要耗费大量的人力,而且对生产影响较大、试验成本也较高,这正是不少企业不情愿做大磨试验的原因之一。

  大磨试验对生产和试验成本的影响主要在于有一个空白试验,实际上除了特殊的需要以外,我们可以在大磨试验初期,选择一种适应性强的助磨剂作为对比助磨剂,在后续的大磨试验中用对比助磨剂试验代替空白试验,就可以减少助磨剂大磨试验的影响。

  3.1 助磨剂的小磨对比试验

  每批次助磨剂进厂后,都应对助磨剂进行一次小磨对比试验,如出现数据异常须再做一次小磨试验、或安排大磨试验,同时与助磨剂商家联系,共同解决问题并查明原因。

  1)原料准备:试验所需的熟料、天然石膏、各种混合材分别在水泥磨头(或堆场)随机取正常样品,破碎至粒度<7mm,烘干、混合均匀。

  试验水泥熟料要求:3d抗压强度≥28MPa,28d抗压强度≥56MPa,C3S≥55%, C3S+C2S≥75%,f-CaO≤1.5%,试验小磨水泥物料综合水分≤1.5%。

  为提高试验结果的可比性,以及对大磨试验、大磨使用的指导性,要求试验所用熟料每月制备一次,混合材料每季度制备一次,石膏每半年制备一次,混合均匀备用,密封保存。

  2)标准水泥样品的制备:按上月该品种水泥平均实际物料(干基)配比,在实验小磨上掺加和实际生产相同的助磨剂比例(上批次助磨剂),粉磨达到本公司实际质量控制指标,制取5kg标准水泥样品。

  3)对比水泥样品的制备:与标准试验水泥物料配比相同,掺加本次进厂助磨剂,助磨剂用量、粉磨时间相同,制取5kg对比水泥样品。

  4)检验与对比:两种样品可检验如下项目并进行对比:粉磨时间、氯离子、碱含量、三氧化硫、烧失量、标准稠度用水量、凝结时间、80μm筛筛余、比表面积、安定性、3d强度、28d强度、流动度。对比水泥样品与标准样品相比,3d抗压强度相差在±0.8MPa范围内、且其他项无明显异常时,可认为该批次助磨剂同上批次助磨剂质量一致。

  3.2 助磨剂的大磨对比试验

  使用助磨剂的水泥企业,原则上每季度至少进行一次大磨对比试验,当对助磨剂的质量有异议时,可根据自己的实际情况及需要随时进行大磨试验。空白试验和大磨试验生产的水泥质量,必须符合水泥企业的水泥质控标准要求。

  大磨试验的程序相对复杂、需要水泥企业生产系统的密切配合,一定要重视试验的组织工作。建议由水泥企业质控处牵头、并制订详细的试验方案,报生产领导批准后,召集水泥企业相关单位和助磨剂商家共同开会、详细布置,做好试验前的各项准备工作。

  1)空白试验

  大磨试验须选在物料质量和粉磨工况正常且稳定的情况下进行。对于已经使用助磨剂的系统,为确保空白试验水泥样品各项质量指标达到内控标准的要求,在停用助磨剂前需先调整混合材配比,原则上下调混合材总量不少于6%,下调混合材的品种为最大掺量的混合材,台时产量需下调5%~10%,要求分步调整到位,在物料调整完成30min后停用助磨剂。

  待磨机工况稳定、水泥各项质控指标检验合格2h后,对出磨水泥连续取样4h以上,取样量不少于10kg。将所取样品混合均匀并通过0.9mm筛,作为大磨试验空白样品,留样一分为三份封存,使用单位、助磨剂商家各一份进行检验,留一份备仲裁使用。

  2)使用助磨剂试验

  在空白试验取样结束后,保持磨机配比和喂料量不变的前提下,加入试验助磨剂。按供需双方商定的型号和掺加量加入,要求每30min对加入量校准一次,如误差超过5.0%时,应及时调整,并作好记录。

  待磨机工况稳定,水泥各项质控指标检验合格1h后,原则上逐步上调混合材总量不少于6%,上调混合材的品种为做空白试验时所下调过的混合材品种,台时产量上调5%~10%,要求分步调整到位,此过程需要3~4h。

  待磨机工况稳定后连续取样4h,取样量不少于10kg。将所取样品混合均匀并通过0.9mm筛,作为大磨试验使用助磨剂的样品,将对比样品进行混合后留样。留样一分为三份封存,使用单位、助磨剂商家各一份进行检验,留一份备仲裁使用。

  3)检验与对比

  试验结束后,助磨剂用户和商家应及时进行样品检验,空白试验与使用助磨剂试验两种样品的检验内容可参考小磨试验样品的检验项目进行,完成试验报告并互换确认。如使用单位与助磨剂商家对试验结果有分歧,可商定重新试验、或以双方认可的第三方仲裁为准。

  4)大磨试验的注意事项

  要加强对大磨试验水泥的监控与管理,所产水泥必须符合企业的水泥质控标准要求。大磨试验期间生产的水泥,必须进入使用者质控处指定的水泥库,质控处要加强对该批水泥的监控力度和频次,待1d强度及其余各项质控指标检验合格后方可搭配均化出厂。

(责任编辑:俞垚伊)

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