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水泥助磨劑分散作用的研究

類別:技術|水泥技術   日期:2011-11-3        點擊率:126564        

 

胡東杰,王 玥
(北京市紅海鑫源科技有限公司,北京 100076)

摘要:從水泥壓縮度、凝聚度、水泥粉體流動度和休止角等方面進行測定,研究了水泥物料的分散性能對粉磨系統及粉磨電耗的影響,證明助磨劑的使用提高了物料的分散性,促進了選粉機性能的發揮。
關鍵詞:助磨劑;分散;分離
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

中圖分類號:TQ172.463  文獻標識碼:A  文章編號:1002-9877(2009)03-0009-03

0 引言
  水泥助磨劑的使用能夠明顯提高水泥在粉磨時的分散狀況,不僅僅是提高了磨機的粉磨效率,而且使選粉機的“分離”、“分級”、“收集”性能得到了充分的發揮,從而提高水泥的產質量,降低了水泥企業的生產成本,帶來可觀的經濟效益。并且,水泥助磨劑分散作用為水泥使用帶來極大便利,包括抑制水泥結塊、增加倉儲、方便裝卸運輸等。筆者經過十幾年來對助磨劑的使用與研究, 對水泥助磨劑分散作用對物料及工藝的影響有了充分的認識,下面分別從水泥壓縮度、凝聚度、水泥粉體流動度和休止角等幾個方面來研究助磨劑的分散作用。
1 試驗原料及方法
  所用助磨劑是HGA270、HGA281、HGA282和HGA283型(符合JC/T667—2004《水泥助磨劑》),主要成分是聚合醇及聚合醇胺類,液態。試驗選用Φ4m×12m閉路粉磨系統生產的P·O42.5水泥,所用物料配比見表1。

表1 物料配比         %

2 試驗過程
2.1 松裝密度
  松裝密度是指粉體在特定容器中處于自然充滿狀態后的密度。其測定裝置由上下兩圓筒、刮刀和電磁振蕩器組成。上圓筒中附有10目的篩網,下圓筒體積為15cm3。
      用樣鏟將粉體樣品放入儀器的上圓筒內,樣品自動通過10目篩網進入容積為15cm3的下圓筒內,裝滿后取下上圓筒,用刮刀沿圓筒上沿將多余粉體刮去,然后稱量出樣品質量,見圖1。

圖1


      按下式計算粉體樣品的松裝密度 ρ松:
   ρ松=■(1)
式中:
       W松——松裝粉體質量,g;
  15——下筒容積,cm3。
2.2 振實密度
  振實密度是指粉體裝填在特定容器后,對容器進行振動,從而破壞粉體中的空隙,使粉體處于緊密填充狀態后的密度。通過測量振實密度可以知道粉體的流動性和空隙率等數據。方法如下:上述稱重后的粉體樣品不要倒掉,再將上圓筒套上,加滿樣品,置于電磁振蕩器上振蕩5min,取下上圓筒后操作步驟同上,見圖2。

圖2

      按下式計算粉體樣品的振實密度ρ實:
  ρ實=■ (2)
式中:W實——振實粉體質量, g。
2.3 壓縮度
  壓縮度是同一個試樣的振實密度與松裝密度之差與振實密度之比。壓縮度也稱為壓縮率,與顆粒形狀、尺寸的均勻性等因素有關,是與粉體流動性相關顯著的一個指標,壓縮度愈大,表明粉體的流動性愈差;壓縮度小的則相反。
  壓縮度Q按下式計算:
  Q=■×100%(3)
2.4 凝聚度
  凝聚度體現粉體凝聚程度, 凝聚度大,表明粉體的流動性差,分散性差。其測定裝置由40 目、60 目和100 目的篩子以及底盤、蓋和電磁振蕩器組成。
      將篩子洗凈烤干, 稱取2g 水泥樣品, 精確到0.000 2g, 放在40 目篩子上, 下面連接60 目和100 目篩子及底盤, 加蓋后放置在電磁振蕩器上振蕩2min, 然后稱量每層篩子上殘留的粉體樣品, 精確到0.000 2g。在40 目篩子上每殘留0.1g 的樣品給予5%的權重; 在60 目篩子上每殘留0.1g 的樣品給予3%的權重; 在100 目篩子上每殘留0.1g 的樣品給予1%的權重。按下式計算凝聚度C:
  C= C1+C2+C3 (4)
其中:
  C1=■×5%(5)
  C2=■×3%(6)
  C3=■×1%(7)
式中:
  W40、W60、W100——分別為40目、60目、100目篩的篩余。
3 試驗結果及討論
       摻入0.04%HGA270型助磨劑后所測水泥各項物理性能見表2。

3.1 對粉磨系統的影響
  良好的分散度是實現選粉機高效率分離的前提條件,在選粉過程中,由于物料處于高度分散狀態,物料在選粉室停留的有限時間內,充分利用氣流各種形式的分選功能,把物料的粗細顆粒盡可能地分開,及時選出成品,從而提高選粉機的選粉效率,降低循環負荷。同時減少了磨機過粉磨現象,使襯板和研磨體表面黏附現象減弱,墊層作用減輕,增大了物料與研磨體、襯板之間的撞擊力,粉磨效率得到了提高,降低了粉磨電耗。
  加入助磨劑可使水泥顆粒新生表面能下降,減弱顆粒間凝聚力,降低黏附性。吸附在顆粒表面的助磨劑分子膜在水泥顆粒表面起著潤滑劑的作用,減少了顆粒之間的摩擦,消除了水泥顆粒之間的靜電吸附,增加其流動性能和分散性。
  水泥助磨劑的分散功能使磨機優化了水泥顆粒的分布,顆粒級配更趨合理,提高了水泥顆粒的球形度系數,增加了物料的堆積密度。這樣就會改善水泥使用時的密實程度,非常有利于水泥強度的提高。采用自然堆積方法(GB/T16913.3—1997)測量了水泥的堆積密度,即水泥從漏斗在一定高度自由落下充滿量筒時,測定松散狀態時量筒內水泥質量,也發現了同樣的規律。
  取同質量水泥,用PIP顆粒圖像處理儀對摻與未摻助磨劑的兩種水泥作了測試,發現摻入助磨劑后,水泥顆粒的球形度系數增加,見圖3。

圖3 水泥顆粒圓度圖像

3.2 對粉磨系統電耗的影響
  選粉機本身不是粉磨設備,它不能產生細粉,細粉的產生還是依靠磨機來完成。水泥助磨劑消除了細粉之間的靜電吸附,使各細粉之間的引力減小,提高了細粉之間的分散指數,提高了磨機產量,降低了磨機電耗。電耗不但與磨機產量、選粉效率有關,而且與比表面積也有很大的關系,加入水泥助磨劑,提高了水泥細粉的分散性。2008年4月6~9日摻入HGA270型助磨劑的粉磨試驗結果見表3。
  表3體現了分散性對粉磨系統電耗的影響,其實產量、比表面積(即質量)、效率、電耗等與各設備、工藝、參數之間既是相互制約,又是相互促進的。

表3 摻與未摻助磨劑的粉磨電耗對比

  一般情況下電耗與產量、選粉效率成反比,但是當磨機內部結塊和黏附(分散性)程度嚴重時,就會偏離兩者和電耗之間的反比關系。良好的分散性消除了顆粒之間的黏附,水泥細粉及時排出,有利于比表面積的提高。電耗與比表面積成正比關系,但是當磨機內部結塊和黏附(分散性)程度嚴重,也會偏離比表面積和電耗兩者之間的正比關系。
  在相同物料性質、相同物料配比(見表1),摻0.04%HGA270型助磨劑,粉磨系統電耗、比表面積與產量對應關系見表4。

表4 摻與未摻助磨劑時粉磨系統電耗、比表面積與產量的關系

  在同一磨機(Φ4m×12m的閉路粉磨系統)相同產量時使用不同的助磨劑,摻入量均為0.04%,對水泥分散性的影響作了統計和對比,見表5。


4 結論
  從以上結果看,水泥的分散性顯著影響水泥粉磨的電耗,在分散性較好的情況下,選粉機的選粉效率得到了提高,循環負荷率降低,系統綜合電耗降低。
  在實際生產中分散性對粉磨工藝的影響是多方面的,助磨劑的使用過程中我們應重視這一系列變化,充分利用助磨劑的特性,發揮助磨劑的功能,使助磨劑為企業帶來更好的經濟效益。
參考文獻:
[1] 喬齡山.水泥的最佳顆粒分布及其評價方法[J].水泥,2001(增刊):1-6.
[2] 張大康.水泥流動性的測量及其在助磨劑助磨效果評價中的應用[J].水泥,2006,(10):15-19.
(編輯 喬 彬)

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