石灰石混合材水泥助磨剂的应用

　　一、前言

　　矿渣是一种类似于水泥硅酸盐结构的晶体物质，当它磨细到一定程度时，能发挥出很好的激发硅酸盐矿物活性的作用，因而矿渣被水泥企业作为优质混合材广泛应用于水泥生产。然而矿渣的资源并不是到处都有，使用成本也比较高。而且在存放时间过长的情况下，它内部的活性成分易发生水化反应，造成其活性明显下降。同时矿渣的易磨性系数比较高，造成水泥磨台时产量降低，粉磨电耗增加。因此矿渣的使用受到了一定的限制。

　　石灰石是一种非活性混合材，在水泥生产中加入一定比例的石灰石，有助于改善水泥的使用性能。但是石灰石是一种非活性的材料，按常规的方法使用，会随着石灰石的掺量的增加，水泥的强度会明显下降的现象，因而水泥中石灰石的掺量受到一定的制约。如何能够在保证水泥质量的前提下来提高水泥中的石灰石的掺量，是水泥生产过程中需要解决的难题。针对这一问题，长沙市保灵建材助剂有限公司精心组织技术人员进行攻关，历经三年多的试验，终于成功研发出了一种专门适用石灰石作为水泥混合材使用的xj-3型高效复活水泥助磨剂。

　　二、大磨试验

　　为了能验证xj-3型高效复活水泥助磨剂的使用效果，我们在湖南郴州地区某水泥粉磨站的φ3X11m水泥磨上进行了工业性试验。试验用的各种材料化学成分和物理性能见表1和表2。

　　表-1   水泥各组分的成分分析

　　为了比较xj-3型高效复活水泥助磨剂的使用效果，我们选择了国内某家助磨剂厂生产的常规助磨剂（简称A剂）作对比试验，掺入量都是千分之一。实验结果见表3。

　　表-3  试验对比结果

　　从试验对比结果可以看出，在磨机台时产量和水泥组份配比不变的情况下，某厂的A型助磨剂的助磨作用（看比表面积）和增强效果并不十分明显。而xj-3型高效复活水泥助磨剂不仅发挥了良好的助磨作用（比表面积提高16.0 m2/kg），而且增强效果显着：水泥的3天抗压强度提高了5.6MPa，增加了33%；水泥的28天抗压强度提高了5.8Mpa，增加了15.7%。为企业在生产中进一步提高水泥中的石灰石掺量提供了有利的条件。

　　三、生产应用

　　根据试验对比结果，湖南郴州地区某水泥粉磨站将此成果应用于生产实际，取得了明显的效果。

　　该粉磨站在正式使用时，首先将水泥配比中的熟料降低了7%，将石灰石的掺量增加了7%，仍然使用15%的煤渣。生产过程中取得了明显的效果：一是台时产量明显增加。水泥磨的台时产量从原来的68吨提高到75吨，提高了10.3%。这是由于石灰石的易磨性比熟料的易磨性好，加之xj-3型高效复活水泥助磨剂的助磨作用较为显着带来的增产效果。二是水泥强度略有增加。在减少7%的熟料，增加7%的石灰石的情况下，水泥的28天强度仍然达到了38Mpa，比原来的37 Mpa还略有增长。这正是因为xj-3型高效复活水泥助磨剂能有效激发熟料中硅酸盐矿物的水化反应速度，提高水泥的各龄期强度，才有效地弥补了因熟料减少而水泥强度下降的这部分强度的损失。

　　去年9月份，该粉磨站因为煤渣的供应出现中断，被迫采取全部用石灰石作为混合材来生产水泥，一度出现水泥磨的台时产量下降近10%，熟料消耗量在水泥配比中增加约5%的情况。这是由于石灰石的易磨性和活性均不如煤渣，全部采用石灰石代替煤渣，必然会造成水泥强度降低和水泥磨台时产量下降的现象。针对这一问题，我公司一方面对xj-3型高效复活水泥助磨剂的性能进行进一步改进，另一方面建议水泥厂调整了研磨体级配，使xj-3高效复活型水泥助磨剂与该厂的粉磨工艺系统更加匹配。通过采取一些有效措施，该厂已经成功的实现了全部用石灰石作混合材的工艺。现在该粉磨站水泥中的石灰石掺入量达到了35%，熟料消耗量只有60%，仍然保证了原来的水泥质量水平，水泥磨台时产量提高了8%以上的效果。有关数据详见表4。

　　表-4  xj-3水泥助磨剂在某厂生产中的应用数据

　　从试验对比结果可以看出，在磨机台时产量和水泥组份配比不变的情况下，某厂的A型助磨剂的助磨作用（看比表面积）和增强效果并不十分明显。而xj-3型高效复活水泥助磨剂不仅发挥了良好的助磨作用（比表面积提高16.0 m2/kg），而且增强效果显着：水泥的3天抗压强度提高了5.6MPa，增加了33%；水泥的28天抗压强度提高了5.8Mpa，增加了15.7%。为企业在生产中进一步提高水泥中的石灰石掺量提供了有利的条件。

　　三、生产应用

　　根据试验对比结果，湖南郴州地区某水泥粉磨站将此成果应用于生产实际，取得了明显的效果。

　　该粉磨站在正式使用时，首先将水泥配比中的熟料降低了7%，将石灰石的掺量增加了7%，仍然使用15%的煤渣。生产过程中取得了明显的效果：一是台时产量明显增加。水泥磨的台时产量从原来的68吨提高到75吨，提高了10.3%。这是由于石灰石的易磨性比熟料的易磨性好，加之xj-3型高效复活水泥助磨剂的助磨作用较为显着带来的增产效果。二是水泥强度略有增加。在减少7%的熟料，增加7%的石灰石的情况下，水泥的28天强度仍然达到了38Mpa，比原来的37 Mpa还略有增长。这正是因为xj-3型高效复活水泥助磨剂能有效激发熟料中硅酸盐矿物的水化反应速度，提高水泥的各龄期强度，才有效地弥补了因熟料减少而水泥强度下降的这部分强度的损失。

　　去年9月份，该粉磨站因为煤渣的供应出现中断，被迫采取全部用石灰石作为混合材来生产水泥，一度出现水泥磨的台时产量下降近10%，熟料消耗量在水泥配比中增加约5%的情况。这是由于石灰石的易磨性和活性均不如煤渣，全部采用石灰石代替煤渣，必然会造成水泥强度降低和水泥磨台时产量下降的现象。针对这一问题，我公司一方面对xj-3型高效复活水泥助磨剂的性能进行进一步改进，另一方面建议水泥厂调整了研磨体级配，使xj-3高效复活型水泥助磨剂与该厂的粉磨工艺系统更加匹配。通过采取一些有效措施，该厂已经成功的实现了全部用石灰石作混合材的工艺。现在该粉磨站水泥中的石灰石掺入量达到了35%，熟料消耗量只有60%，仍然保证了原来的水泥质量水平，水泥磨台时产量提高了8%以上的效果。有关数据详见表4。

　　表-4  xj-3水泥助磨剂在某厂生产中的应用数据

　　根据表5 我们可以计算出该粉磨站取得的效益：

　　1、节约了生产成本

　　按表4第一阶段的水泥配比方案，与原来的水泥配比方案相比，每吨水泥降低的原材料生产成本是：

　　节约熟料成本280元×（65－58）%=19.6元

　　增加石灰石成本35元×（22－15）%=2.45元

　　增加助磨剂成本6000元×0.1%=6元

　　合计节约成本19.6－2.45－6=11.15元

　　按表4第二阶段的水泥配比方案，与原来的水泥配比方案相比，每吨水泥降低的原材料生产成本是：

　　节约熟料成本280元×（65－60）%=14元

　　节约煤渣成本80元×（15－0）%=12元

　　增加石灰石成本35元×（35－15）%=7元

　　增加助磨剂成本6000元×0.1%=6元

　　合计节约成本14＋12－7－6=13元

　　可以看出，不管采用哪种配比，每生产1万吨水泥，都可以节约10万元以上的生产成本。

　　2、节约了电耗：

　　按第一阶段提高水泥磨的台产：（75÷68）×100%=10.30%

　　按第二阶段提高水泥磨的台产：（73.5÷68）×100%=8.10%

　　水泥磨台时产量的提高，毫无疑问的将为企业带来降低粉磨电耗，节约电费的经济效益。

　　3、增加了水泥销售利润：

　　由于使用xj-3型高效复活水泥助磨剂后，可以节约5%以上的熟料，对于水泥粉磨站来说，同样的熟料采购量，可以多生产8%的水泥。而每吨水泥销售后，都有一定的销售利润的。

　　五、结束语

　　石灰石混合材水泥助磨剂的成功研制，为我国水泥企业充分利用本地丰富的石灰石资源和提高经济效益创造了有利条件。

　　作者简介：

　　王志：男，高级工程师，中国建材工业经济研究会水泥专业委员会专家，中国水泥协会助磨剂分会副会长，长沙市保灵建材助剂有限公司董事长。主要研究方向：水泥助磨剂，节煤速烧剂（旋窑专用），节煤增效剂,水泥外加剂

　　汪兆先：男，高级工程师，长沙市保灵建材助剂有限公司技术总监。主要研究方向：水泥助磨剂，节煤速烧剂（旋窑专用），节煤增效剂,水泥外加剂