粒化高爐礦渣專用助磨劑的研究與應(yīng)用

阮長泰,王　恒,歐　鵬,謝體云,張汶婷

(桂林華越環(huán)保科技有限公司，廣西　桂林　541004)

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粒化高爐礦渣專用助磨劑的研究與應(yīng)用

阮長泰,王恒,歐鵬,謝體云,張汶婷

(桂林華越環(huán)保科技有限公司，廣西桂林541004)

通過對比單一組分三乙醇胺(以下簡稱TEA)和單一組分丙三醇，以及自制的礦渣助磨劑(以下簡稱HY-KZJ)，并經(jīng)過小磨和直摻的方式加入助磨劑，探究以上三種助磨劑對礦渣粉磨效果的好壞以及對礦粉-水泥體系性能(標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、膠砂強(qiáng)度)影響的探究。研究數(shù)據(jù)表明，HY-KZJ助磨劑對礦渣的助磨效果優(yōu)于單一組分的助磨劑TEA或丙三醇，且對礦渣-水泥體系各項性能無不良影響。

礦渣；助磨劑；膠砂強(qiáng)度

我國每年因煉鐵所產(chǎn)生的礦渣數(shù)量巨大，由于礦渣本身具有的潛在活性，以普遍應(yīng)用在水泥和混凝土等的建材行業(yè)中[1]。礦渣(礦粉)作為水泥生產(chǎn)的原材料使用，能夠明顯減少熟料的使用，提高水泥的各項性能[2]。將礦粉應(yīng)用到混凝土中，能夠替代部分水泥的用量，減少生產(chǎn)成本。經(jīng)研究，礦粉比表面積達(dá)400 m2/kg以上時，其潛在活性才會顯著激發(fā)出來。研究表明在研磨過程中加入助磨劑,可以提高磨機(jī)臺時產(chǎn)量，減少能量消耗。但在粉磨上，熟料比礦渣要易于粉磨[3]。目前國內(nèi)對水泥助磨劑方面的研究已較為完善，很多水泥粉磨廠都已大量使用上水泥助磨劑，而針對礦渣助磨劑的研究相對較少，而大多數(shù)還局限于單一主份上[4]。這一現(xiàn)狀仍然不足以促進(jìn)礦渣助磨劑在水泥行業(yè)上的快速應(yīng)用，同時也限制了超細(xì)礦粉大量在水泥粉磨、混凝土上的應(yīng)用。針對礦渣助磨劑方面研究不深入，以及局限于單一組分上的研究[5]，本文自制復(fù)合型HY-KZJ的助磨效果與TEA，丙三醇單一組分的助磨劑進(jìn)行對比實驗研究。

1　實　驗

1.1原料

三乙醇胺，丙三醇，HY-KZJ，礦渣，桂林興安海螺P.O 42.5，中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。本試驗所用礦渣和水泥的主要化學(xué)成分見如表1和表2所示。

表1　礦渣的化學(xué)成分

表2　水泥的化學(xué)成分

1.2實驗方法

1.2.1經(jīng)小磨試驗粉末后礦粉的細(xì)度、比表面積測定

本試驗所用小型球磨機(jī)規(guī)格為(Φ500 mm×500 mm)。

用規(guī)格為(Φ500 mm×500 mm)的小型實驗球磨機(jī)，并摻以TEA(A)、丙三醇(B)和HY-KZJK礦渣助磨劑，以上三種助磨劑分別按摻量為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%(按粉磨礦渣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))與3 kg烘干過的礦渣粉磨并將粉磨后的物料過0.9 mm方孔篩。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間測定

以 50%礦渣加50%桂林興安海螺PO 42.5水泥混合制成水泥-礦渣膠凝粉體材料,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及凝結(jié)時間測定(試驗操作按照GB/T136-2001進(jìn)行)。

1.2.3膠砂強(qiáng)度測定

以50%礦渣加50%硅酸鹽水泥混合制成水泥-礦渣膠凝粉體材料，進(jìn)行各齡期(7 d、28 d)強(qiáng)度測定(試驗操作按照GB/T17671-1999進(jìn)行)。

2　實驗分析

2.1助磨劑對礦渣粉體特征影響

表3　礦粉的細(xì)度、比表面積測定

由表3數(shù)據(jù)分析可知，A、B、HY-KZJ單摻助磨劑摻后粉磨效果較空白樣更佳。HY-KZJ助磨效果要好于單一組分的助磨劑，其最佳摻量為0.06%。由表3數(shù)據(jù)看出，45 μm和80 μm 的篩余都比單一組分助磨劑的篩余好，比表面積也比單一組分的大，可見經(jīng)復(fù)配的HY-KZJ助磨劑對礦渣粉磨具有更好的效果。由于HY-KZJ助磨劑是綜合利用了各種工業(yè)廢渣(如：造紙廢液、糖蜜等)、某些無機(jī)鹽等來部分替代三乙醇胺，因此從經(jīng)濟(jì)上看大大降低了生產(chǎn)成本，可為有關(guān)企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.2助磨劑對礦渣-水泥體系物理性能的影響

表4　標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間測定

由表4可看出，單摻助磨劑A、B、HY-KZJ粉磨的礦粉，相對于空白樣其標(biāo)準(zhǔn)稠度有水量有明顯的下降趨勢，隨著助磨劑摻量的增加，其需水量減少，由此說明三種助磨劑不但有助磨的效果，還對礦粉具有一定的減水效果，提高礦粉的流動度。由表3、表4數(shù)據(jù)可看出，摻入A、B、HY-KZJ助磨劑后所得的礦粉細(xì)度和比表面積相應(yīng)的減小和增加的同時相應(yīng)的需水量也減少了，這說明了助磨劑在提高礦渣粉磨效率的同時，還能優(yōu)化礦粉的顆粒級配，對礦粉-水泥體系也起到一定的減水作用，提高流動度，對礦渣和水泥體系具有很好的適應(yīng)性。比較TEA、丙三醇和HY-KZJ對礦粉-水泥體系物理性能的影響，初凝時間和終凝時間雖有一定的變化趨勢，但都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.3助磨劑對礦渣-水泥體系膠砂強(qiáng)度影響

分析表5數(shù)據(jù)可得，摻助磨劑樣A、B、HY-KZJ的7 d和28 d齡期的抗折抗壓強(qiáng)度都比空白樣有一定程度的提高，并且隨著助磨劑摻量的增加，增強(qiáng)效果愈加明顯。在相同摻量條件下礦渣-水泥體系膠砂強(qiáng)度其7 d，28 d的抗折、抗壓強(qiáng)度HY-KZJ比助磨劑A，助磨劑B的抗折、抗壓強(qiáng)度高；由表5可看出HY-KZJ礦渣助磨劑最佳摻量在0.06%～0.08%間，其中在0.08%摻量時，礦渣-水泥體系的7 d、28 d的抗折強(qiáng)度達(dá)到了7.2 MPa、9.9 MPa，7 d、28 d的抗壓強(qiáng)度達(dá)到了35.3 MPa、58.7 MPa。礦渣-水泥體系的7 d、28 d的抗壓強(qiáng)度比空白樣分別提高了4.4 MPa、6.7 MPa。同時，后期強(qiáng)度也超過了純水泥的基準(zhǔn)樣。

表5　礦粉-水泥體系的膠砂強(qiáng)度檢驗

表6　助磨劑摻量與礦粉7 d、28 d 活性指數(shù)之間的關(guān)系

由表6可看出，礦粉空白樣7 d和28 d的活性指數(shù)只有基準(zhǔn)樣的78%和93.5%，而對于摻入助磨劑A、B、HY-KZJ礦粉試驗樣，其活性指數(shù)都比空白樣有明顯的提高，并且隨著摻量的增加，各試驗樣的活性指數(shù)也相應(yīng)的遞增，在各助磨劑摻量為0.08%，礦粉的活性指數(shù)達(dá)到最大值。不難看出，在同樣摻量下?lián)紿Y-KZJ礦渣助磨劑對提高礦粉早期和后期活性指數(shù)上都比對比樣A、B單組份助磨劑的活性高，其早期和后期活性分別達(dá)到了89.1%和105.6%，較空白樣分別提高了11.1%和12.1%。由此可見，HY-KZJ礦渣助磨劑對礦粉的早期活性和后期活性都有較大的提升作用。綜合來看，HY-KZJ礦渣助磨劑對礦渣不但具有很好的助磨效果，降低細(xì)度，優(yōu)化顆粒級配，提高比表面積，對礦渣微粉的早期活性和后期活性也有很大的提高作用。相對于在增加摻量對礦渣活性等提高方面，由以上的數(shù)據(jù)可以看出，在摻量達(dá)到0.06%時，礦渣在各方面的性能與摻量在0.08%相當(dāng)，并且隨著摻量的持續(xù)增加，活性增加不明顯。考慮經(jīng)濟(jì)因素，HY-KZJ礦渣助磨劑的推薦為0.06%。

3　結(jié)　論

(1)三乙醇胺、丙三醇、HY-KZJ對礦渣粉磨后，對礦粉-水泥體系具有一定的減水作用。

(2)三乙醇胺、丙三醇、HY-KZJ對礦渣粉磨具有一定的助磨效果，但HY-KZJ助磨劑相對于前二者助磨效果更佳。HY-KZJ綜合考慮性價比最佳摻量為0.06%～0.08%(質(zhì)量百分比)，該摻量下能顯著提高礦粉的細(xì)度以及早期、后期強(qiáng)度等性能。

[1]馮蕾,張雄,張永娟.礦渣復(fù)合助磨活化劑的研究[J].水泥,2008,6(3):9-12.

[2]李曉,于紅梅,閆新.礦渣助磨劑研究[J].中國水泥,2008(12):76-77.

[3]楊瑞海,余淑華.三乙醇胺系礦渣復(fù)合助磨劑的研究[J].水泥,2006(12):21-23.

[4]高建榮,芋艷梅,李文宇,等.礦渣微粉助磨劑的試驗研究[J].硅酸鹽通報,2015,34(2):563-566.

[5]王君達(dá),陸厚根,田秋玉.礦渣助磨機(jī)理研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,1996,24(6):661-664.

Research and Application of Special Grinding Aids for Granulated Blast Funace Slag

RUAN Chang-tai,WANG Heng,OU Peng,XIE Ti-yun,ZHANG Wen-ting

(Guilin China Environmental Technology Co.,Ltd.,Guangxi Guilin 541004,China)

The individual components triethanolamine(hereinafter referred to as TEA)and glycerol single component,as well as homemade slag grinding aids(hereinafter referred to as HY-KZJ),were compared.After a small mill and direct way to join doped grinding inquiry cement system performance(normal consistency,setting time,mortar strength)impact-agents,slag grinding effect with these three aids were explored.Research data showed HY-KZJ aids for slag grinding effect was better than grinding aids TEA or glycerol single component,and on the slag-cement system had no adversely affect to the performance.

slag; aids; mortar strength

阮長泰(1986-)，男，助理工程師，主要從事混凝土，水泥的研究。

張汶婷。

TQ170.8

B

1001-9677(2016)06-0072-03