高效助磨剂应用效果及其原理浅析

时间：2024-08-31

王天印

洛阳黄河同力水泥有限责任公司（471600）

0 引言

现代水泥粉磨技术发展较快，水泥磨机逐渐大型化，生产能力成倍增加。以筒式磨机为例，由于磨内物料受到研磨体的冲击、摩擦、研磨，导致研磨体及衬板表层产生静电荷及微粉吸附，形成“缓冲垫层”，严重削弱了粉磨功效。这种状况出现后,必须采用一种分散性能良好的表面活性物质来消除磨内物料的粘聚现象,提高研磨体和衬板工作表面的光洁度，改善物料颗粒的分散性及流动性，以求逐步提高水泥粉磨系统的生产效率。

一般说来,助磨剂按其表面状态可分为液体型和固体型两大类，可以是无机、有机或由两种材料组成的复合型产物[1]。这类化学物质的表面活性较高，分散与助磨作用明显，可以大幅度提高水泥粉磨设备的生产效率、降低粉磨过程电能消耗，且助磨剂本身对水泥的理化性能无害[2]。

1 实验方法

LY-K型高效多功能水泥助磨剂为醇胺类液体水泥助磨剂，具有提高水泥磨产量、同时增加水泥各龄期强度以及改善水泥性能等多重功效。对不同粉磨设备和工艺流程以及原材料性能具有广泛的适应性。建议掺加量0.1%。

试验在某5000 吨新型干法水泥生产线上进行，主要混合材为矿渣、粉煤灰、矿渣微粉及少量石灰石。实验室研究利用φ500mm标准试验磨进行。大磨试验在φ4.2×13 m闭路水泥磨上进行，磨头配备RP 140-110辊压机系统。添加助磨剂水泥的混合材比未添加助磨剂水泥增加8.0%左右。出磨水泥依照国家标准GB/T 17671-1999进行物理性能检测。

2 结果与分析

2.1 高效助磨剂应用效果分析

试验用熟料化学成分及物理力学性能见表1所示；实验室标准小磨试验结果如表2所示;大磨试验结果如表3所示；大磨试验的产量和电耗变化情况如表4所示。

试验结果表明，尽管混合材明显增加，熟料相对降低，水泥胶砂强度并未降低，28 d抗压强度增加1.6MPa,1 d和3 d抗折强度也均有增加。其它性能如安定性、凝结时间等无明显变化，水泥浆体流动性有明显改善。同时磨机产量提高7.9%，显著节省了粉磨电耗。

表1 熟料化学成分及矿物组成(%)

表2 标准小磨试验结果

表3 大磨试验结果

表4 大磨产量和电耗变化情况

以年产200万吨水泥计算，使用LY-K高效多功能水泥助磨剂可节电4.8×106kW·h/t，节电效益达230万元。每年可净增产水泥24万吨，以每吨水泥获利30元计算，可增加效益720万元，两项合计每年净增效益950万余元。同时还大量利用了工业废渣，减少排放，获得了显著的增产、节电、低碳、降低成本的综合效果。

2.2 高效助磨剂作用机理浅析

格里菲斯断裂力学理论认为,一切实际材料总存在许多细小的裂纹。也就是说材料内部结构的致密程度是相对的,或多或少都会存在一定的结构缺陷,材料的断裂过程是从结构最薄弱处开始的，断裂时新的裂纹不断出现，旧的裂纹不断延长，裂纹不断扩展的最终结果是导致材料破裂。当系统中有助磨剂存在时,良好的表面分散活性使其不断向裂纹内部渗透，加快裂纹的扩展速度，从而改善材料的易磨程度。列宾捷尔提出表面吸附理论,认为固体通过吸附表面活性剂能够改变其机械阻力，从而降低粉磨能耗。沃尔特·杜达曾将物料粉磨过程中研磨体表层包裹归结于静电、表面能、吸附、机械冲击及磨温等几个因素。LY-K型助磨剂是一种具备分散、吸附，提高物料易碎、易磨性及流动性，自身具有高表面活性的复合物质。在磨内对被磨物料颗粒和研磨体之间产生物理和化学作用，降低粉磨过程能量消耗，显著提高单机生产能力。

LY-K型多功能水泥助磨剂是醇胺类复合型助磨剂，具有不饱和价键和偶极矩,可与被磨物料颗粒表面和不平衡价键相结合，降低颗粒新生表面的自由能。同时，吸附作用的产生与存在,使助磨剂均匀分布于有裂纹缺陷的被磨颗粒表面，有助于裂纹的扩展，物料的易碎性明显提高。吸附作用还能有效地中和并消除磨内研磨体—物料—衬板—研磨体之间摩擦产生的静电荷,抵消颗粒表面的吸附力，抑制粘附、结块、包球、包锻现象，改善磨内物料的流动状态，提高粉磨效率。同时，助磨剂的使用，还可以显著提高空气选粉机的选粉效率,改善水泥颗粒的分散性能，使更多的微细粉作为成品被选出。增加成品中30 μm以下微粉含量，从而大幅度提高水泥的磨细程度，加快水泥水化硬化速度，提高物理力学强度，改善水泥性能。