水泥助磨剂在水泥低活性混合材中的应用研究

  近几年来，水泥助磨剂的研究及应用得到了迅猛发展，技术成熟度已有大幅提高。目前，国内水泥企业使用水泥助磨剂的比例已达90%左右，水泥生产企业越来越重视水泥助磨剂的应用。今日，笔者结合自己的实践经验，针对水泥助磨剂在水泥低活性混合材中的应用，谈一点儿自己的见解，希望能为拓展水泥助磨剂的使用范围、充分发挥其节能减排作用做出更大贡献。

  水泥助磨剂在水泥活性混合材，如矿渣（粉）、石灰石、粉煤灰等中的使用，已经很成熟。目前，对于助磨剂在水泥低活性混合材中的应用研究，还处于瓶颈状态。往往一些水泥助磨剂厂家，遇到低活性混合材就束手无策，助磨剂在这方面也失去了它原有的雄风，不但起不到良好的增强作用，也达不到降低成本的目的，使助磨剂厂家不得不放弃这样的水泥企业客户。而出现这样的情况，水泥生产企业也埋怨助磨剂效果不佳，供需双方都表现出很无辜、无奈，以致缩小了水泥助磨剂的应用空间。

  我公司在水泥助磨剂具体应用中，同样也遇到了上述问题，如江西的两家水泥企业就属于这种情况。他们用的混合材是当地瓷器、瓷砖等的碎片（瓷片）和当地产的玄武岩。

  江西某水泥厂粉磨系统为圈流磨，磨机规格为Φ3.5×13米，台时产量为70吨，入磨水分夏季是2%~3%，秋冬季是5%。其入磨水分大，所用混合材为瓷片，化学全分析见表1。

表1：瓷片化学成分全分析 （%）

  由表1可以看出，瓷片为惰性材料，基本没有活性，在水泥中只能起到充当填充物的作用。加入助磨剂后，无论是助磨效果还是增强效果都不明显。曾经有10几家水泥助磨剂企业在该厂做过工业实验，均以失败告终。河南某水泥助磨剂厂家，在原有物料配比的基础上，掺加0.03%水泥助磨剂后，产量、细度均没有变化，32.5级水泥3天抗压强度比不加助磨剂的提高了1.3兆帕，28天抗压强度提高了2.0兆帕。

  我们针对该厂物料入磨水分高、水泥混合材低活性的特点，到企业亲自走访调查，充分了解其粉磨工艺设备、物料的化学成分等一系列情况后，取回原材物料，总结前者失败的经验教训，组织科研人员，集思广益、博采众长、辩证施治，研制出了适应该厂粉磨系统和物料特点的水泥助磨剂配方。我们运用科学的小磨实验方案，在公司实验室进行了小磨试验，粉磨时间为30分钟，空白样为不加助磨剂物料5千克，对比样为加入新研制助磨剂1.5克的5千克物料，用Φ500×500毫米小磨分别粉磨30分钟。其细度、比表面积、3天及28天抗折与抗压强度见表2。

表2：小磨试验检测结果（32.5）

  通过小磨实验可以看出，该配方具有良好的助磨效果、优良的改善水泥性能的作用，水泥的3~32微米颗粒明显增多，水泥颗粒级配更加合理和优化；3天抗折强度与不加助磨剂相比（下同）提高了0.2兆帕，28天抗折强度提高了0.6兆帕；3天抗压强度提高了3.6兆帕，28天抗压强度提高了4.1兆帕。由此可见，水泥助磨剂性能良好，为下一步工业试验打下了坚实基础。

  有了小磨试验的良好基础，我们在该水泥企业进行了32.5级和42.5级水泥工业试验，制定了科学的工业试验方案，针对入磨水分5.1%的棘手问题，台时产量提升幅度为：32.5级水泥控制在5%以内，42.5级水泥控制在10%以内，以确保水泥品质；降低熟料用量5%，同时增加混合材用量5%。

  试验过程： 00:00~08:00期间，不加助磨剂，不降熟料，不增加混合材，粉磨空白样。08:00开始按照0.03%掺量加入水泥助磨剂，08:00~10:00为洗磨阶段，10:00~16:00为对比样粉磨阶段，降低熟料用量5%，同时增加混合材（瓷片）用量5%。其细度、比表面积、台时产量、3天及28天抗折抗压强度见表3。

表3：工业试验检测结果

  上述工业试验表明，加入水泥助磨剂后，32.5级水泥台时产量由69.7吨，提高到了72.7吨，提高了3吨，即提高了4.3%；3天抗压强度在降低熟料5%、增加混合材瓷片5%的情况下，提高了0.9兆帕；28天抗压强度增加了1.6兆帕。42.5级水泥台时产量由72吨，提高到了77吨，提高了5吨，即提高了7%；3天抗压强度提高了1.4兆帕，28天抗压强度提高了1.3兆帕。

  由此可见，水泥助磨剂在水泥低活性混合材中，发挥出了良好的效果。按该水泥企业年产60万吨的生产能力计算，每年可降低熟料用量3万吨，增加混合材瓷片用量3万吨，可减少熟料投入540万元，扣除由于混合材投入的费用90万元和水泥助磨剂144万元后，该水泥企业年减少支出306万元。而节约熟料用量3万吨，不但减少了碳排放、节约了能源，还增加了混合材瓷片的用量、减少了废弃物的排放、保护了生态环境。同时，提高了企业的经济效益，彰显出了节能减排的巨大魅力，促进了循环经济的健康发展。

  江西某水泥有限公司粉磨系统为开路磨，磨机型号为Φ3.2×13米，所用混合材为玄武岩，其化学成分分析见表4。

表4：玄武岩化学成分全分析 （%）

  由表4可以看出，SiO2含量很高，CaO含量很低，属于易磨性差、低活性混合材料。用这个水泥企业的熟料混合材，按照生产实际物料配比配制5公斤物料，在我公司Φ500×500毫米小磨做小磨试验，空白样不加助磨剂，对比样加我公司助磨剂，粉磨30分钟后，细度、比表面积、3天及28天抗折与抗压强度见表5。

表5：江西某水泥有限公司小磨试验检测结果

  由小磨试验检测结果可以看出，我们的水泥助磨剂在易磨性差、低活性混合材料上的应用，无论是助磨效果还是抗压强度上，都表现出了很好的性能，达到了优良的增强效果，3天抗压强度增加了4.2兆帕，28天抗压强度增加了5.4兆帕。

  通过在该公司Φ3.2×13米球磨机上做水泥助磨剂工业试验，验证了小磨试验的结果。空白样（不加助磨剂）80微米筛余细度2.2%，比表面积385m2/kg，3天抗折强度5.3兆帕、抗压强度23.2兆帕，28天抗折强度7.6兆帕、抗压强度51.1兆帕。对比样（加助磨剂）80微米筛余细度1.4%，比表面积401m2/kg，3天抗折强度5.6兆帕、抗压强度26.5兆帕，28天抗折强度8.0兆帕、抗压强度55.3兆帕。3天、28天抗压强度分别增加了3.3兆帕、4.2兆帕。

  玄武岩为典型的低活性混合材料，易磨性差，有能够适应它的助磨剂，对于这种廉价材料的应用，起到了很好的推动作用，可帮助企业降低生产成本，提高经济效益和社会效益。

  总之，水泥助磨剂的技术应用，是一个纵横交错、复杂多变的过程。它既包含了复杂的化学变化，还受到许多粉磨系统、设备、工艺、物料、人为等因素的影响和制约。我们只有不断地进行探索研究，运用辩证法，辩证施治，才能在水泥生产过程中，把水泥助磨剂更好地应用到实际生产中去。