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水泥助磨剂分散作用的研究

类别:技术|水泥技术   日期:2011-11-3        点击率:116568        

 

胡东杰,王 玥
(北京市红海鑫源科技有限公司,北京 100076)

摘要:从水泥压缩度、凝聚度、水泥粉体流动度和休止角等方面进行测定,研究了水泥物料的分散性能对粉磨系统及粉磨电耗的影响,证明助磨剂的使用提高了物料的分散性,促进了选粉机性能的发挥。
关键词:助磨剂;分散;分离
Abstract: The effect of dispersion property of cement clinker powder during grinding and its power consumption was set forth from the aspects of cement powder fluidity, angle of repose, cement aggregation and segregation property. The result showed that the application of grinding aid improved the dispersion of cement powder then the performance of separator could be promoted.
Key words: grinding aid; dispersion; separate
First author’s address: Beijing Honghai Xinyuan Technology Co., Ltd. Beijing 100076, China

中图分类号:TQ172.463  文献标识码:A  文章编号:1002-9877(2009)03-0009-03

0 引言
  水泥助磨剂的使用能够明显提高水泥在粉磨时的分散状况,不仅仅是提高了磨机的粉磨效率,而且使选粉机的“分离”、“分级”、“收集”性能得到了充分的发挥,从而提高水泥的产质量,降低了水泥企业的生产成本,带来可观的经济效益。并且,水泥助磨剂分散作用为水泥使用带来极大便利,包括抑制水泥结块、增加仓储、方便装卸运输等。笔者经过十几年来对助磨剂的使用与研究, 对水泥助磨剂分散作用对物料及工艺的影响有了充分的认识,下面分别从水泥压缩度、凝聚度、水泥粉体流动度和休止角等几个方面来研究助磨剂的分散作用。
1 试验原料及方法
  所用助磨剂是HGA270、HGA281、HGA282和HGA283型(符合JC/T667—2004《水泥助磨剂》),主要成分是聚合醇及聚合醇胺类,液态。试验选用Φ4m×12m闭路粉磨系统生产的P·O42.5水泥,所用物料配比见表1。

表1 物料配比         %

2 试验过程
2.1 松装密度
  松装密度是指粉体在特定容器中处于自然充满状态后的密度。其测定装置由上下两圆筒、刮刀和电磁振荡器组成。上圆筒中附有10目的筛网,下圆筒体积为15cm3。
      用样铲将粉体样品放入仪器的上圆筒内,样品自动通过10目筛网进入容积为15cm3的下圆筒内,装满后取下上圆筒,用刮刀沿圆筒上沿将多余粉体刮去,然后称量出样品质量,见图1。

图1


      按下式计算粉体样品的松装密度 ρ松:
   ρ松=■(1)
式中:
       W松——松装粉体质量,g;
  15——下筒容积,cm3。
2.2 振实密度
  振实密度是指粉体装填在特定容器后,对容器进行振动,从而破坏粉体中的空隙,使粉体处于紧密填充状态后的密度。通过测量振实密度可以知道粉体的流动性和空隙率等数据。方法如下:上述称重后的粉体样品不要倒掉,再将上圆筒套上,加满样品,置于电磁振荡器上振荡5min,取下上圆筒后操作步骤同上,见图2。

图2

      按下式计算粉体样品的振实密度ρ实:
  ρ实=■ (2)
式中:W实——振实粉体质量, g。
2.3 压缩度
  压缩度是同一个试样的振实密度与松装密度之差与振实密度之比。压缩度也称为压缩率,与颗粒形状、尺寸的均匀性等因素有关,是与粉体流动性相关显著的一个指标,压缩度愈大,表明粉体的流动性愈差;压缩度小的则相反。
  压缩度Q按下式计算:
  Q=■×100%(3)
2.4 凝聚度
  凝聚度体现粉体凝聚程度, 凝聚度大,表明粉体的流动性差,分散性差。其测定装置由40 目、60 目和100 目的筛子以及底盘、盖和电磁振荡器组成。
      将筛子洗净烤干, 称取2g 水泥样品, 精确到0.000 2g, 放在40 目筛子上, 下面连接60 目和100 目筛子及底盘, 加盖后放置在电磁振荡器上振荡2min, 然后称量每层筛子上残留的粉体样品, 精确到0.000 2g。在40 目筛子上每残留0.1g 的样品给予5%的权重; 在60 目筛子上每残留0.1g 的样品给予3%的权重; 在100 目筛子上每残留0.1g 的样品给予1%的权重。按下式计算凝聚度C:
  C= C1+C2+C3 (4)
其中:
  C1=■×5%(5)
  C2=■×3%(6)
  C3=■×1%(7)
式中:
  W40、W60、W100——分别为40目、60目、100目筛的筛余。
3 试验结果及讨论
       掺入0.04%HGA270型助磨剂后所测水泥各项物理性能见表2。

3.1 对粉磨系统的影响
  良好的分散度是实现选粉机高效率分离的前提条件,在选粉过程中,由于物料处于高度分散状态,物料在选粉室停留的有限时间内,充分利用气流各种形式的分选功能,把物料的粗细颗粒尽可能地分开,及时选出成品,从而提高选粉机的选粉效率,降低循环负荷。同时减少了磨机过粉磨现象,使衬板和研磨体表面黏附现象减弱,垫层作用减轻,增大了物料与研磨体、衬板之间的撞击力,粉磨效率得到了提高,降低了粉磨电耗。
  加入助磨剂可使水泥颗粒新生表面能下降,减弱颗粒间凝聚力,降低黏附性。吸附在颗粒表面的助磨剂分子膜在水泥颗粒表面起着润滑剂的作用,减少了颗粒之间的摩擦,消除了水泥颗粒之间的静电吸附,增加其流动性能和分散性。
  水泥助磨剂的分散功能使磨机优化了水泥颗粒的分布,颗粒级配更趋合理,提高了水泥颗粒的球形度系数,增加了物料的堆积密度。这样就会改善水泥使用时的密实程度,非常有利于水泥强度的提高。采用自然堆积方法(GB/T16913.3—1997)测量了水泥的堆积密度,即水泥从漏斗在一定高度自由落下充满量筒时,测定松散状态时量筒内水泥质量,也发现了同样的规律。
  取同质量水泥,用PIP颗粒图像处理仪对掺与未掺助磨剂的两种水泥作了测试,发现掺入助磨剂后,水泥颗粒的球形度系数增加,见图3。

图3 水泥颗粒圆度图像

3.2 对粉磨系统电耗的影响
  选粉机本身不是粉磨设备,它不能产生细粉,细粉的产生还是依靠磨机来完成。水泥助磨剂消除了细粉之间的静电吸附,使各细粉之间的引力减小,提高了细粉之间的分散指数,提高了磨机产量,降低了磨机电耗。电耗不但与磨机产量、选粉效率有关,而且与比表面积也有很大的关系,加入水泥助磨剂,提高了水泥细粉的分散性。2008年4月6~9日掺入HGA270型助磨剂的粉磨试验结果见表3。
  表3体现了分散性对粉磨系统电耗的影响,其实产量、比表面积(即质量)、效率、电耗等与各设备、工艺、参数之间既是相互制约,又是相互促进的。

表3 掺与未掺助磨剂的粉磨电耗对比

  一般情况下电耗与产量、选粉效率成反比,但是当磨机内部结块和黏附(分散性)程度严重时,就会偏离两者和电耗之间的反比关系。良好的分散性消除了颗粒之间的黏附,水泥细粉及时排出,有利于比表面积的提高。电耗与比表面积成正比关系,但是当磨机内部结块和黏附(分散性)程度严重,也会偏离比表面积和电耗两者之间的正比关系。
  在相同物料性质、相同物料配比(见表1),掺0.04%HGA270型助磨剂,粉磨系统电耗、比表面积与产量对应关系见表4。

表4 掺与未掺助磨剂时粉磨系统电耗、比表面积与产量的关系

  在同一磨机(Φ4m×12m的闭路粉磨系统)相同产量时使用不同的助磨剂,掺入量均为0.04%,对水泥分散性的影响作了统计和对比,见表5。


4 结论
  从以上结果看,水泥的分散性显著影响水泥粉磨的电耗,在分散性较好的情况下,选粉机的选粉效率得到了提高,循环负荷率降低,系统综合电耗降低。
  在实际生产中分散性对粉磨工艺的影响是多方面的,助磨剂的使用过程中我们应重视这一系列变化,充分利用助磨剂的特性,发挥助磨剂的功能,使助磨剂为企业带来更好的经济效益。
参考文献:
[1] 乔龄山.水泥的最佳颗粒分布及其评价方法[J].水泥,2001(增刊):1-6.
[2] 张大康.水泥流动性的测量及其在助磨剂助磨效果评价中的应用[J].水泥,2006,(10):15-19.
(编辑 乔 彬)

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