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              水泥基非活性混合材活性激發劑的研制及應用


              發布時間:2023-2-20 13:41:00

              長沙市保靈建材助劑有限公司   王秀貴(410016)

              新疆莎車上海建材隆基水泥有限公司  雷輝  侯社平

              一. 引言

              水泥生產過程中常用的混合材,分為活性混合材和非活性混合材兩大類。一般是用28天強度比表示混合材的活性度,強度比大于70%以上的屬于活性混合材,強度比低于60%的屬于非活性混合材。由于活性混合材在我國大部分地區的資源有限,且價格相對較高,為降低水泥生產成本,故大部分水泥企業,尤其是缺少活性混合材資源地區的企業,盡量尋找非活性混合材來代替。但是非活性混合材由于其活性較低,為了保證水泥質量符合國家水泥標準品質要求,因此它在水泥配料中的摻入量不可能太多。而我國非活性混合材的資源比較豐富,如何盡量提高非活性混合材在水泥中的摻入量,降低水泥中熟料的配比,最大限度實現資源綜合利用,實現水泥工業的節能減排,提高水泥企業的經濟效益,是我國外加劑行業工作者長期探討的一個研究課題。

              近年來,中國水泥協會外加劑分會副會長單位長沙市保靈建材助劑有限公司,與新疆SC水泥有限公司在這方面進行了技術攻關合作,成功研制出了一種水泥基非活性混合材活性激發劑。經工業性試驗證明,這種水泥基非活性混合材活性激發劑不同于傳統的水泥助磨劑,它的特點是,能夠最大限度的激發非活性混合材在水泥基中的活性潛力,能夠較大幅度的減少水泥中的熟料消耗,是取代傳統水泥助磨劑的更新換代產品。


              二、A型活性激發劑與B型活性激發劑的特點。

              非活性混合材一般有煤矸石、粉煤灰等不同品種。長沙保靈公司根據其不同的特性,研制開發了A型和B型兩種活性激發劑。

              1、A型激發劑是由羥基、氨基和羧基的表面活性物質和具有激發作用的無機鹽復合而成的。它在較高的環境溫度下(如大磨內),產生一種易揮發的活性物質氣體,在大磨內能充分地與粉磨物料接觸,減少靜電效應,提高粉磨效率。另一種活性物質則不易揮發,且能有效地改變混合材中Si-O鍵結構,提高混合材的易磨性和激發混合材的活性,從而起到提高水泥各齡期強度的效果。

              2、B型激發劑是在A型激發劑的基本配方中,添加了一種多元成分合成的活化酶,復合成B型激發劑。這種活化酶既能更進一步消除粉磨過程中產生的靜電作用和抑制硅酸鹽礦物質在磨內發生水化反應,又能與煤矸石中的活性Al2O3反應生成微量的Al(OH)3膠體,這種膠體包裹在活性Al2O3周圍,減緩它與石膏水化反應生成硫鋁酸鹽的速度,減輕它對活性激發劑中活化成分的吸附作用,從而確保B型激發劑與各種非活性混合材有更好的適應性。


              三、試驗情況

              1. 試驗使用的原材料化學成分和物理性能

              新疆SC公司的混合材主要是當地豐富的煤矸石,本公司生產的熟料。其原材料化學成分和熟料物理性能見下表一。

              表一

              項 目

              LOSS

              SiO2

              Al2O3

              Fe2O3

              GaO

              MgO

              f-CaO

              SO3

              Σ

              煤矸石

              2.32

              59.11

              15.87

              1.97

              4.10

              2.84

              0.24

              86.33

              熟 料

              0.47

              21.50

              5.15

              3.81

              64.63

              2.71

              0.48

              0.30

              99.03

              熟料物理性能

              項目

              熟料

              石膏

              標準稠度

              初凝時間

              終凝時間

              細度

              比表面積

              指標

              95%

              5%

              25.6%

              1:42

              2:00

              4.9%

              360㎡/kg

              1天強度

              3天強度

              28天強度


              抗折

              抗壓

              抗折

              抗壓

              抗折

              抗壓


              指標

              4.6

              20.7

              6.2

              37.3

              8.5

              54.5











              2. 直接進行工業性試驗(大磨試驗)

              常規的試驗一般采取先小磨,后大磨試驗的程序。然而小磨試驗只是對大磨試驗的一種狀態模擬,物料在小磨中處于封閉狀態,而在大磨中是一種流動形態,因而一般情況下物料在小磨中的“過粉磨”現象比大磨中嚴重。小磨內的環境溫度較低,大磨中的環境溫度則較高,不同助磨劑的成分不盡相同,產品有效成分會在大磨中“揮發”出來參與水化反應,因此在大磨氛圍中,更能夠充分全面的體現出產品效果。因此,決定直接在該公司水泥磨上進行工業性試驗。


              3. A型活性激發劑的試驗情況

              2021年9月份,我們首先在新疆SC公司¢3.8米水泥磨(帶輥壓機)進行了A劑產品的大磨試驗。試驗是在未加劑的水泥配比基礎上,加入萬分之五的A型激發劑,同時直接減少8%的熟料,增加8%煤矸石,試驗時間為6小時。同時做好了水泥入庫和出庫的管理工作。相關試驗數據見表-2、表-3、表-4。


              表-2                        A劑試驗水泥的物理性能

              水泥品

              A劑摻量    (%)

              水泥配比  (%)

              比表面積

              凝結時間(min)

              抗折強度(MPa)

              抗壓強度(MPa)

              熟料

              煤矸石

              石膏

              初凝

              終凝

              3d

              28d

              3d

              28d

              42.5

              空白

              85

              10

              5

              350

              102

              150

              5.2

              8.0

              27.3

              45.5

              0.05

              77

              18

              5

              365

              122

              162

              5.5

              8.1

              27.9

              46.5


              表-3  A劑對水泥水化熱的影響                                                                         表-4 A劑對臺時產量的影響

              水泥品種

              A劑摻量%

              水化熱值kj/kg


              水泥品種

              A劑摻量%

              臺時產量

              3d

              28d

              42.5

              空白

              262

              384


              42.5

              空白

              98噸/時

              0.05

              270

              393

              0.05

              110噸/時



              試驗數據表明:使用A型激發劑時,水泥比表面積有所提高,凝結時間有所延長,水泥的水化熱值有所增加。磨機的臺時產量提高了12%以上。盡管減少了8個點的熟料配比,水泥的3天、28天抗折和抗壓強度均還有所提高。


              4.B型活性激發劑的試驗情況

              2021年11月份,我們又在SC公司進行了B型劑的工業性試驗,其試驗方法與A劑相同。試驗結果見表-5、表-6、表-7。


              表-5   B劑工業性試驗水泥的物理性能

              水泥品種

              B劑摻量     (%)

              水泥配比  (%)

              比表面積㎡/kg

              凝結時間(min)

              抗折強度(MPa)

              抗壓強度(MPa)

              熟料

              煤矸石

              石膏

              初凝

              終凝

              3d

              28d

              3d

              28d

              42.5

              空白

              84

              11.5

              5.5

              348

              106

              157

              5.1

              8.1

              25.9

              46.1

              0.05

              75

              19.5

              5.5

              351

              120

              157

              5.3

              8.2

              26.2

              48.1


              表-6  B劑對水泥水化熱的影響                                                                        表-7   B劑對臺時產量的影響

              水泥品 種

              A劑摻量%

              水化熱值kj/kg


              水泥品 種

              A劑摻量%

              臺時產量

              3d

              28d

              42.5

              空白

              267

              387


              42.5

              空白

              98噸/時

              0.05

              272

              396

              0.05

              113噸/時


              試驗數據表明:使用B型激發劑與A型激發劑相比,其水泥比表面積、凝結時間、水化熱變化不大。磨機的臺時產量提高15%以上。盡管減少了9個點的熟料配比,但28天抗壓強度還提高了2個MP。說明B劑比A劑的效果更加理想,它對煤矸石、粉煤灰等非活性混合材有著更好的適應性,證明B劑中的多元活化酶在水泥粉磨中所起的作用更大。


              四、結論

              1、B型激發劑對煤矸石、粉煤灰類等非活性混合材有很好的激發性,對水泥助磨效果和增強作用更加顯著。

              2.、使用B型激發劑,能夠在水泥配比中將大幅度減少熟料用量,增加煤矸石或者其他類似非活性混合材摻量,在保證水泥質量的前提下,大幅度的降低水泥生產成本,這是傳統助磨劑無法到達的效果。

              3.、如果能采取有效措施,進一步降低入磨煤矸石的水分和減小入磨水泥熟料的粒度,將更能發揮出活性激發劑的助磨和增強效果,有望降低水泥配比中10—12%的熟料消耗。

              4、 B型非活性混合材激發劑的成功研制,標志著我國傳統水泥助磨劑產業,迎來技術升級、產品更新換代的新時代。將為我國水泥企業充分利用豐富的煤矸石、粉煤灰、石灰石等非活性混合材資源,減少熟料使用量,節能降耗,降低生產成本開拓了廣泛地前景,具有較大的企業經濟效益和社會環保效益。

              目前產品已經在西藏GZ水泥公司和內蒙古MX水泥公司等單位正常使用。

              項目預約

              以客戶需求為根本

              為建設"資源節約型、環境友好型"社會做出貢獻

                     長沙市保靈建材助劑有限公司是以國家煤炭科學研究院、中國建材工業經濟研究會水泥專業委員會、國家建材行業生產力促進中心、中南大學、湖南理工大學等一批資深專家、教授為依托,專業從事節煤劑、水泥助磨劑、切削液、水泥外加劑和特種防水防腐生物添加劑研發、生產、銷售為一體的高科技企業。

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