史才軍：水泥助磨劑的科學(xué)選用
湖南大學(xué)教授 史才軍
7月26日，在中國水泥網(wǎng)主辦的“2009中國水泥粉磨技術(shù)高峰論壇（成都）”上，湖南大學(xué)教授史才軍出席會議并作題為《水泥助磨劑的科學(xué)選用》的報(bào)告。
過去十年中國和世界的水泥產(chǎn)量
2005年不同品種的水泥產(chǎn)量
硅酸鹽水泥8%；普通硅酸鹽水泥69%；復(fù)合水泥14%；礦渣水泥8%；火山灰水泥1%。
水泥中混合材的實(shí)際摻量
P.O42.5：最大摻量 26%；平均摻量 20%。
P.O32.5：最大摻量 48%；平均摻量 28%。
礦渣、粉煤灰、煤矸石、石灰石、石煤渣、鋼渣、鐵合金渣 、爐渣、石煤、化鐵爐渣、銻礦渣、硅錳渣、磷渣、鍋爐渣均可作為水泥中混合材。實(shí)際上中國主要的水泥為摻有2-3種混合材的復(fù)合水泥。[Page]
摻不同混合材水泥存在的問題
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礦渣水泥 |
粉煤灰水泥 |
石灰石水泥 |
火山灰水泥 |
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易泌水 |
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凝結(jié)時(shí)間長 |
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需水量高 |
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早期強(qiáng)度低 |
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糊球 / 結(jié)塊 |
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水泥工業(yè)的需求
1.降低水泥生產(chǎn)成本：充分利用工業(yè)付產(chǎn)品/廢棄物作為水泥生產(chǎn)的原材料或混合材、減少能耗等途徑；
2.節(jié)能、減排：增加混合材摻量、減少粉磨能耗、降低燒成溫度、余熱利用；
3.專用高性能水泥：使用不同的燒成或磨成工藝；
水泥助磨劑總況：水泥助磨劑的使用源于二十世紀(jì)三十年代，通常直接加在磨內(nèi)或入磨口，一般情況下能溶于水，對水泥質(zhì)量的影響很?。ɑ虿皇侵饕氖褂媚康模?/P>
常用的助磨劑：醇類物質(zhì)、胺類物質(zhì)、乙酸鹽、碳黑
全球水泥添加劑的應(yīng)用
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地區(qū) |
用添加劑的水泥 ( %) |
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北美 |
95 |
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拉丁美洲 |
40 |
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西歐 |
85 |
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中歐 |
60 |
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歐洲 |
75 |
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中東 |
2 |
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非洲 |
10 |
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亞泰 |
60 |
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全球 |
70 |
粉磨過程中聚凝
影響粉磨過程中聚凝的因素
1.物料的種類（化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)）；2.粉磨細(xì)度；3.粉磨系統(tǒng)、磨內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)情況；4.磨機(jī)設(shè)備（磨機(jī)類型、研磨體及襯板狀況）。[Page]
助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑
助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑是在70年代為使用混合材而開發(fā)的，除了具有助磨劑的優(yōu)點(diǎn)外，還有下述特點(diǎn)：
1.在強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間不變的條件下增加混合材的摻量；
2.增加水泥沙漿及混凝土的流動性；
3.為改善水泥的特定性能而專配；
4.通常用量要高一些，一般為400-2000克/噸；
5.通常水泥使用成本也高一些，但能獲得更好的性能和效益。
常用助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑：不同助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑的質(zhì)量改進(jìn)機(jī)理是不一樣的（減小水泥及混凝土需水量、縮短或延長凝結(jié)時(shí)間、提高早強(qiáng)或后強(qiáng)、常用助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑<三乙醇胺、TIPA>）
三乙醇胺早強(qiáng)機(jī)理：加速 C3A的水化，形成鈣礬石，F(xiàn)e3+ 、Al3+的鰲合劑有利于硅酸鈣的水化及鈣礬石的形成；合理控制 C3A 的水化，加速水泥的凝結(jié)，提高早期強(qiáng)度。
TIPA的作用機(jī)理：低溶解性的鐵鋁酸鈣（C4AF）覆蓋在未反應(yīng)的鐵相分布于阿利特表面，阻止其水化；水化鐵鋁酸鈣包裹阿利特表面而影響阿利特的水化；TIPA的基本原理是溶解裹在阿利特表面的鐵鋁酸鈣而增加阿利特的反應(yīng)活性。
使用助磨劑的好處
在比表面積相同時(shí)，提高臺時(shí)產(chǎn)量，通常對水泥質(zhì)量的影響很小，常規(guī)用量為100-500克/噸：1.增加臺時(shí)產(chǎn)量；2.減少水泥粉磨電耗；3.減少磨機(jī)運(yùn)行時(shí)間；4.減少磨機(jī)的磨損和維護(hù)費(fèi)用；5.防止水泥結(jié)塊, 改進(jìn)水泥輸送性能。
助磨劑的使用成本在3元左右,直接的經(jīng)濟(jì)效益不是很大, 其大小取決于工廠的運(yùn)行情況、原材料的價(jià)格以及電價(jià)。
助磨劑的選用
1.理解用戶的目的和需要
2.對用戶的目的及限制條件進(jìn)行評估
3.確定水泥添加劑的適用性及使用條件
4.水泥添加劑評估程序:
5.計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算
6.實(shí)驗(yàn)室小試
7.工廠磨機(jī)試驗(yàn)
8.優(yōu)點(diǎn)評估
9.生產(chǎn)使用
10.售后服務(wù)工程師為客戶提供技術(shù)服務(wù)
小結(jié)：
1.應(yīng)用水泥添加劑能從方面帶來經(jīng)濟(jì)效益: 提高磨機(jī)產(chǎn)量，降低水泥生產(chǎn)耗電量，降低設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)用，提高水泥的質(zhì)量，增加混合材替代熟料的量，減少運(yùn)輸費(fèi)用等。
2.助磨劑的作用機(jī)理包括幾個方面,并不是單一機(jī)理作用的結(jié)果。不同助磨/質(zhì)量改進(jìn)劑的質(zhì)量改進(jìn)機(jī)理是不一樣的。
3.沒有萬能的助磨劑, 選用水泥助磨劑要考慮適應(yīng)性及使用條件等。
4.助磨劑的選用和使用需要強(qiáng)勁的技術(shù)支持和服務(wù)，它是技術(shù)，而不是簡單的產(chǎn)品！
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