史才軍：水泥助磨劑的科學選用
湖南大學教授 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，湖南大學教授史才軍出席會議并作題為《水泥助磨劑的科學選用》的報告。
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%；復合水泥14%；礦渣水泥8%；火山灰水泥1%。
水泥中混合材的實際摻量
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。實際上中國主要的水泥為摻有2-3種混合材的復合水泥。[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)時間長 |
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需水量高 |
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早期強度低 |
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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)量的影響很小（或不是主要的使用目的）。
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（化學成分、晶體結(jié)構(gòu)）；2.粉磨細度；3.粉磨系統(tǒng)、磨內(nèi)的溫度、濕度、通風情況；4.磨機設備（磨機類型、研磨體及襯板狀況）。[Page]
助磨/質(zhì)量改進劑
助磨/質(zhì)量改進劑是在70年代為使用混合材而開發(fā)的，除了具有助磨劑的優(yōu)點外，還有下述特點：
1.在強度和凝結(jié)時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)量改進劑：不同助磨/質(zhì)量改進劑的質(zhì)量改進機理是不一樣的（減小水泥及混凝土需水量、縮短或延長凝結(jié)時間、提高早強或后強、常用助磨/質(zhì)量改進劑<三乙醇胺、TIPA>）
三乙醇胺早強機理：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)，提高早期強度。
TIPA的作用機理：低溶解性的鐵鋁酸鈣（C4AF）覆蓋在未反應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活性。
使用助磨劑的好處
在比表面積相同時，提高臺時產(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.增加臺時產(chǎn)量；2.減少水泥粉磨電耗；3.減少磨機運行時間；4.減少磨機的磨損和維護費用；5.防止水泥結(jié)塊, 改進水泥輸送性能。
助磨劑的使用成本在3元左右,直接的經(jīng)濟效益不是很大, 其大小取決于工廠的運行情況、原材料的價格以及電價。
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.計算機模擬計算
6.實驗室小試
7.工廠磨機試驗
8.優(yōu)點評估
9.生產(chǎn)使用
10.售后服務工程師為客戶提供技術(shù)服務
小結(jié)：
1.應用水泥添加劑能從方面帶來經(jīng)濟效益: 提高磨機產(chǎn)量，降低水泥生產(chǎn)耗電量，降低設備維修保養(yǎng)費用，提高水泥的質(zhì)量，增加混合材替代熟料的量，減少運輸費用等。
2.助磨劑的作用機理包括幾個方面,并不是單一機理作用的結(jié)果。不同助磨/質(zhì)量改進劑的質(zhì)量改進機理是不一樣的。
3.沒有萬能的助磨劑, 選用水泥助磨劑要考慮適應性及使用條件等。
4.助磨劑的選用和使用需要強勁的技術(shù)支持和服務，它是技術(shù)，而不是簡單的產(chǎn)品！
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