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劉延生:使用水泥助磨劑 優(yōu)化水泥顆粒級配

中國水泥網(wǎng)信息中心 · 2012-04-28 00:00

襄樊安格爾建材科技有限公司董事長 劉延生

  2012年4月28日,由中國水泥網(wǎng)主辦、安格爾·基業(yè)長青第一協(xié)辦的 “2012第五屆國際粉磨峰會”在南京隆重召開。襄樊安格爾建材科技有限公司董事長劉延生做了主題為《使用水泥助磨劑  優(yōu)化水泥顆粒級配》的演講報告。

  水泥助磨劑的使用率已達80%,也就是說,全國20億噸水泥中使用或使用過水泥助磨劑的水泥總量已達15億噸以上。按每噸水泥使用助磨劑后產(chǎn)生10元凈效益計算,水泥助磨劑貢獻給社會的財富是150億元人民幣/年。

  一、水泥的顆粒分布與水化

  1、關于水泥的顆粒分布

  2009年8月至2010年1月,我們走訪并現(xiàn)場取樣檢測了北京琉璃河、蕪湖海螺、英德海螺、衛(wèi)輝天瑞、徐州中聯(lián)、英德臺泥、湖北亞東、濟南山水、武穴華新、河南同力、吉林亞泰、廣東塔牌、福建水泥、荊門葛州壩、蘭溪紅獅、海南國投、江西萬年青、廣西魚峰、貴州興義泰安、云南紅塔滇西、重慶拉法基等40余家大型企業(yè)的水泥樣,結論是,大型企業(yè)生產(chǎn)的水泥顆粒偏細,≤3μm的顆粒≥13%的水泥高達78.1%,≥15%的占32.9%,而<13%的只有21.9%。將近48%的水泥3~32μm的顆粒含量在65~75%之間(比較合理);有21.4%的水泥3~32μm的顆粒含量≤60%(偏低);有16%的水泥3~32μm的顆粒含量≥75%(偏高)。

  使用優(yōu)質助磨劑后,將超細粉盡快地送入磨尾進入成品庫或選粉機,這樣就達到了優(yōu)化顆粒級配的目的。

  2、優(yōu)良顆粒及水化

  ≤3μm的水泥顆粒數(shù)量對水泥磨機產(chǎn)量,對水泥物理力學性能、施工性能、與混凝土外加劑適應性,甚至對混凝土結構和耐久性能都可能產(chǎn)生不良影響。

  ≤3μm的顆粒屬水泥的過細顆粒,比表面積大,表面能高,含量過高容易黏球、黏襯板和團聚,形成粉磨阻力,導致磨機產(chǎn)量下降、電耗增加和磨內(nèi)溫度升高等?!?μm的水泥顆粒中除了易磨性較好的混合材外,主要是被破碎的C3S和C3A晶體,水化快,基本上1d內(nèi)水化完成,對提高水泥1d和3d強度有利;但容易引起水泥(混凝土)需水量大,混凝土坍落度經(jīng)時損失大;同時早期水化熱高且集中,容易引起混凝土塑性開裂,形成的水泥石結構不密實,而影響混凝土耐久性。為了避免這些不利的情況發(fā)生,許多人提出≤3μm的水泥顆粒含量應≤10%??紤]到水泥顆粒形狀的不規(guī)則性、檢測儀器的檢測誤差以及混合材種類、摻量、易磨性的差異等,我們認為P.O.42.5水泥中≤3μm的顆??刂品秶?~13%為宜。如果水泥中易磨性材料多,可以用上限控制;反之則用下限控制。

  據(jù)了解,水泥細度偏細的原因主要是追求水泥1d和3d強度。所檢測水泥許多1d抗壓強度≥15Mpa,3d抗壓強度28~30Mpa,遠遠高于我國P.O.42.5R水泥3d抗壓強度21Mpa的指標。1d和3d強度高,混凝土拆模快,還可少用一點水泥,但是失去的可能是建筑物壽命減少10年,甚至更多,是得不償失的。

  建材總院施娟英教授在1986年《熟料顆粒大小對水泥性能的影響》一文中曾這樣論述:

  水泥的水化速率,主要決定于熟料的顆粒大小。0~10μm的顆粒在28d已接近全水化;10~30μm的顆粒7d水化了接近一半;而30~60μm的顆粒經(jīng)28d才水化了一半;大于60μm的顆粒經(jīng)3個月水化還不到一半。

  不同粒徑熟料顆粒對硬化水泥漿體強度所發(fā)揮的作用為:0~10μm在7天前起主要作用;10~30μm在7天~3個月期間起主要作用;30~60μm在28天以后起一點作用;大于60μm在3個月以后起作用。

  在現(xiàn)有生產(chǎn)條件,即符合節(jié)能又有較好強度和耐久性的水泥,最佳顆粒組成建議為:0~10μm 30%左右,10~30μm 40%左右,30~60μm 25%左右,>60μm 5%左右。

  所以,我認為優(yōu)化顆粒分布即抑制過粉磨,減少0~3μm的細顆粒和65μm以上的粗顆粒,盡量多地增加3~32μm段的顆粒,將>45μm的顆??刂圃?~10%以內(nèi)。

  水泥助磨劑參與水泥在管磨中的粉磨過程,可以有效的降低被粉磨物料的表面能,消除靜電結團和吸附,增加物料流速,從而降低研磨體的消耗,降低粉磨溫度,節(jié)約電能,優(yōu)化顆粒分布。并通過水泥顆粒分布的優(yōu)化達到提高水泥28d強度,提高混凝土的和易性和保坍性。

  二、復合硅酸鹽水泥中加大石灰石用量的可行性

  隨著國內(nèi)大型干法旋窯的普及,目前各水泥企業(yè)生產(chǎn)的熟料大都可以達到抗壓強度3天30Mpa和28天60Mpa的水平。用這么優(yōu)質的熟料生產(chǎn)P.C.32.5級水泥可以添加35~40%的混合材,而所有混合材中最易得、最廉價的是石灰石,全國平均價12~22元/T。能用它做為主要混合材是節(jié)能降耗、降低水泥成本的好方法。

  早在上世紀80年代,國家水泥所的教授們已做過在礦渣水泥中摻石灰石的嘗試研究。近幾年我們對在復合硅酸鹽水泥中加大石灰石摻量進行了研究,取得了較好經(jīng)驗。

  石灰石的化學成分中CaO含量53%左右,其余組份的比例雖有波動,但與水泥的基本屬性有很多共通之處及良好的兼容性。燒失量占其總質量的42.39%,是石灰石的又一突出標志。石灰石是一種廉價的混合材,但在實踐中石灰石添加量超過水泥質量的25%以上時,就會出現(xiàn)嚴重的糊球、糊襯板、堵篦縫、水泥結團、磨溫快速升高等現(xiàn)象,無法繼續(xù)生產(chǎn)。在這種情況下,使用優(yōu)質助磨劑可解決以上問題,并且還可以適當加大石灰石用量。如重慶XXX公司、廣東XX公司這兩個超大型企業(yè)生產(chǎn)復合硅酸鹽水泥時,使用我公司生產(chǎn)的助磨劑將石灰石用量提升到了28%和26%,水泥的性能及強度指標均十分優(yōu)良。近日,我們將南寧某大型水泥企業(yè)的物料配比中的石灰石調(diào)增到28%時,該試驗水泥與用另一摻量千分之一的助磨劑生產(chǎn)的水泥相比3d抗壓強度持平,28d抗壓強度增長4.9Mpa。數(shù)據(jù)說明,該水泥的混合材中石灰石的摻量可提高到水泥質量的30%。

  三、使用優(yōu)質助磨劑時,成品水泥應盡量采用45μm篩余值與比表面積共同控制

  使用助磨劑進行工業(yè)試驗時,比表面積值與實際有一定的差距。出現(xiàn)這種情況的主要原因是水泥在粉磨過程中,由于助磨劑的加入,顆粒表面能降低,顆粒之間的吸引力減弱,相互之間形成斥力,加之球形顆粒的增多,在勃氏比表面積測試中,空氣通過料層更容易,通過時間縮短,計算出的比表面積讀數(shù)要比實際的低。我們在湖北亞東、拉法基雙馬、利萬步森、華潤等大型企業(yè)都相繼遇到此類問題。在此情況下,45μm篩余值更能反映其本質。

  在水泥助磨劑行業(yè)標準上升為國家標準時,由安格爾公司建議將“助磨效果”中“45μm篩余減少不小于2%”放在了“比表面積增加不小于10㎡/kg”的前面。

  為了更準確了解水泥助磨劑的助磨功能,獲取準確的水泥細度、比表面積值,我們在工業(yè)試驗前取穩(wěn)定工藝參數(shù)中的比表面積,及所對應水泥的45μm篩余。在工業(yè)試驗階段僅以45μm篩余的下降值做為評判依據(jù),并測出其相對應的水泥比表面積。并將該比表面積值做為以后使用同一品種規(guī)格助磨劑的考核指標。

  在評價水泥細度時,我們認為45μm篩余更準確,更直觀,水泥企業(yè)在控制水泥品質時使用45μm篩余加激光粒度檢測是應該推廣的。


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