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水泥助磨劑的選擇和使用問題

2018-02-11 12:03:55

1?使用助磨劑不盡理想的原因

??助磨劑已成為水泥粉磨過程中有效的節能降耗措施之一,作為一項有利于水泥企業提質增效、減排利廢的技術,工業發達國家的水泥企業幾乎都在使用助磨劑,但助磨劑在我國的使用還不盡理想。究其原因,與以下幾點不無關系:

??1)由于各水泥企業的工藝條件千差萬別,加入助磨劑后,助磨劑不能充分發揮自身的作用,因而使用效果達不到客戶的預期目標,致使企業的經濟效益不明顯。

??助磨劑具有十分敏感的適配性,其組分和含量、摻量的多少均會影響使用效果。助磨劑對不同企業的水泥、不同品種的水泥其適配性是不同的,對不同熟料、不同混合材及不同物料水分的適配性是不同的,對不同規格的磨機其適配性也是不同的,應根據不同客戶的實際條件調整水泥助磨劑的組分及用量。

??2)一些中小水泥企業,特別是粉磨站,由于其熟料都是外購的,購進的熟料內在質量不穩定,且又不能較好均化,加之進廠的礦渣水分很大,又不具備烘干條件,這些都直接影響到助磨劑的使用效果。

??使用助磨劑后,在物料的使用上要保持均衡穩定,工藝設備應保持在良好狀態,能適時、適當調整工藝技術參數,同時要控制好混合材的水分,把握好混合材的摻量與臺時產量的合理平衡,才能充分發揮助磨劑的功效。

??3)使用助磨劑后,可能使磨機的臺時產量提高,但部分水泥企業的某些設備運行能力明顯不足,如選粉機電流超高、出磨提升機能力不足、配料秤下料量達到極限等等,這些因素都可能會制約助磨劑的使用效果。

??使用助磨劑后,要求物料的配比、計量、喂料量要準確穩定,附屬設備要有一定的富余能力,系統的通風及密封狀況要保持良好。磨內的物料流速通常會加快,可適當調整磨機通風量和各倉研磨體級配、裝載量等,將物料流速控制在合理的水平。

??4)使用助磨劑后,出磨水泥的細度(篩余或比表面積)指標不合理,對這些控制指標未作及時調整。

??使用助磨劑后,磨機內的粉磨工況將發生變化,出磨水泥的細度與顆粒級配的相關性、與水泥物理性能的相關性將發生變化,細度的控制指標需要根據物理性能的變化重新確定。

??5)在使用前對助磨劑的選配、小磨試驗、大磨試用、助磨劑調整等工作不夠認真;在使用中對這些重要的工作,甚至在工藝、物料發生變化的情況下,都很少做、甚至干脆不做。

??6)應該特別強調的是,助磨劑產品的質量好壞,不僅僅在產品本身,其技術服務水平也是產品質量的重要組成部分。優質的服務水平、良好的服務態度、友好的溝通環境,是用戶用好助磨劑的前提,而這恰恰也是助磨劑行業最需要完善的地方。

??助磨劑的使用質量=物質產品的實體質量+技術服務的虛擬質量

??對于水泥助磨劑的質量來講,技術服務所占的比重很大。助磨劑商家只有根據水泥企業各自的工藝特點為其提供“適時適配的助磨劑產品+全面完善的技術服務”,并根據其變化作出及時的調整,才能真正達到理想的使用效果。

??7)必須指出的是,助磨劑不是“懶人”的技術,只有更多的試驗優選才能保證其適配性,才能取得最佳的效果。要想獲得較大的助磨劑效益,使用者必須積極主動地與助磨劑商家搞好配合和協助,因為助磨劑對適配性有很高的要求,對適配目標的了解,服務者不都是粉磨專家、不會全天候盯在現場,服務者不可能超過使用者。

??助磨劑的使用效益=助磨劑質量效益+助磨劑服務效益+使用者配合效益

??8)在水泥市場嚴重供過于求的今天,用戶真的成了我們的上帝,使用助磨劑必須考慮用戶的利益。

??助磨劑的平衡效益=降低熟料消耗收益+粉磨節電收益+提高產能收益-助磨劑使用成本-對水泥銷量的影響-對水泥售價的影響

??需要注意的是,大部分水泥用戶不歡迎在水泥中使用助磨劑,更不歡迎使用高有害成分的助磨劑。

??多數小摻量助磨劑(≤0.1%):醇胺類化合物+減水劑+增強劑+其他

??多數大摻量助磨劑(0.1%~0.3%):醇胺類化合物+堿性激發劑+其他

??多數堿性激發劑采用有工業鹽(NaCl、Na2SO4)、片堿(NaOH)、氯化鋇等廢料或廢礦,K、Na、Cl-等有害成分明顯偏高,對水泥的需水量、混凝土的和易性、以及混凝土外加劑的相容性有較大影響,這些問題將影響用戶的切身利益。

??因此,當水泥企業將使用助磨劑作為一種增效措施時,必須有所克制、必須顧及用戶的利益。

??2?如何選好用好助磨劑

??水泥企業一般將助磨劑粗略地分為“增強型”和“增產型”兩大類,應該如何選擇呢?一般認為,想提高強度就選擇“增強型”的助磨劑,想增產或節電就選擇“增產型”的助磨劑。這好像是無可厚非,但有時結果并不理想。

??實際上,就一個粉磨系統來講,在強度、產量、電耗之間,它們是可以相互轉化的,將水泥磨細點,就可以將產量和電耗轉化為強度。相反,將水泥磨粗點,就可以將強度轉化為產量和電耗。

??助磨劑又可分為“高流速型”和“低流速型”兩大類。應該首先找到這個粉磨系統的弱點,然后對癥下藥地選擇適合自己的助磨劑,才能獲得較好的結果。比如,如果出磨提升機能力本來就沒有富余,而又選擇了高流速型的助磨劑,由于系統還存在提產瓶頸,結果是不但不能增產節電,而且強度也得不到保證。

??只要助磨劑有利于彌補粉磨系統的不足,就能獲得較好的增強或節電效果,至于想要增強還是想要增產節電,完全可以通過細度的粗細進行轉化。要想使助磨劑在水泥生產中達到預期的使用效果,就必須考慮助磨劑的適配性、針對性,就離不開小磨試驗和大磨試驗。

??2.1?選擇助磨劑要考慮的因素

??1)助磨劑對不同熟料、不同混合材、以及它們各自的不同水分,其適配性是不同的。

??2)助磨劑對不同工藝的粉磨系統、不同規格的磨機、甚至系統所配輔機有沒有富余能力,其適配性是不同的。

??3)助磨劑的組分和含量直接影響助磨劑的使用效果,過多、過少的使用量也會影響其使用效果。

??4)影響助磨劑適配性的因素眾多,不可能考慮的如此周全,所以必須強調使用前和使用中的試驗、試用、及時調整。

??5)部分粉磨系統在使用部分助磨劑后,有可能影響到水泥的某些性能,主要表現有:膠砂流動度差、28d強度增進率低、凝結時間延長或縮短等,個別助磨劑還會導致水泥與混凝土外加劑的相容性變差,影響混凝土的質量。

??使用助磨劑雖然可以起到提產、節能的效果,但毋庸諱言,助磨劑的過量加入會導致水泥顆粒更加集中,使顆粒堆積的孔隙率增大,這對混凝土結構是不利的,已經引起了混凝土行業的反感,不得不引起水泥行業和助磨劑行業的重視,我們有責任找到有效的解決措施。

??若要減小顆粒分布的集中度,簡單的就是要適當降低助磨劑摻量,在發揮助磨劑的節電效果上做到適可而止,而我們又不甘心。而國外的混凝土行業為了調節水泥對混凝土的適配性,在混凝土的配制中,經常添加一些輔助性膠凝材料,即所謂礦物摻合料。其原理之一,就是增加粉料中<10μm特別是<3μm顆粒的微細集料,使粉料級配更接近于Fuller級配,從而達到減水、致密化的目的,即所謂的“微細集料效應”。

??也就是說,無論水泥顆粒組成如何,只要有相應的摻合料及其配套技術,就可以彌補水泥顆粒組成的不適應,配制出好的混凝土;也就是說,只要有相應的摻合料及其配套技術,水泥粉磨工藝的技術進步,包括使用助磨劑,可以不受水泥顆粒組成的制約。這也就是“分別粉磨工藝”和“摻合料校正工藝”分別在水泥行業和混凝土行業的基本原理和發展前景。

??遺憾的是,水泥行業的“分別粉磨工藝”和混凝土行業的“摻合料校正工藝”,目前在我國還沒有引起兩個行業的足夠重視。混凝土的適配性尚依賴于水泥的原有級配,這是我們面對的現實。

??遺憾的是,我們的水泥行業只知道對混凝土行業的“挑剔”怨聲載道,為什么就不能摻加一定的礦物摻合料,利用“微細集料效應”改善我們的水泥性能呢?為什么就不能為我們摻加理想的助磨劑量創造條件呢?

??當然,“礦物摻合料”最好是由混凝土行業摻加,因為最佳的礦物摻合料不僅取決于水泥,還與混凝土所配其他物料的性能和顆粒級配有關。但是,在混凝土行業還不愿意做這項工作的時候,水泥行業可以先嘗試做,因為想摻加助磨劑的是水泥行業,而不是混凝土行業。

??生產和摻加“礦物摻合料”,雖然水泥行業沒有混凝土行業發揮的作用徹底,水泥行業的摻加并不能取代混凝土行業的摻加,但水泥行業比混凝土行業具有無可比擬的生產和摻加條件,助磨劑的受益者主要是水泥行業,水泥行業可以先主動承擔起這個責任來。

??2.2?使用助磨劑的注意事項

??1)保持助磨劑摻入量及入磨物料穩定。必須經常檢查助磨劑流量,保證摻入量準確;避免大幅度調整助磨劑摻入量及大幅度提產,應在穩定生產中逐步調整,以免破壞磨況。

??2)跑粗或飽磨的處理。如出現產品細度、出磨細度(閉路磨)變粗,或循環負荷過高并產生飽磨現象,應適當降低助磨劑摻入量,或需通過降低產量來調整飽倉、跑粗等現象。

??3)入磨物料顆粒的大小與穩定。入磨物料的顆粒大小應該控制合適并保持穩定,顆粒尺寸的頻繁變動易導致磨內粉磨情況不穩定,影響助磨劑使用效果。

??4)如出現粗倉容易飽磨而細倉偏空的狀況,一般是因為提產幅度過大,導致粗倉破碎能力不足、粗細倉能力不平衡所致,應適當調整磨機研磨體的級配,適當增加粗磨倉的破碎能力。

??5)要適時適當地調整磨機系統的各工況參數,如磨內的風速和風量、選粉機的風量和轉速、磨機各倉填充率和研磨體級配等。

??6)對于增強型助磨劑,在入磨物料調整后(混合材適當增加,產量不變時)磨音可能會格外響亮,應降低磨內通風以降低物料流速,調整選粉機以增加回粉量,使物料得到充分的研磨,而不要以增加產量的方法降低磨音。

??2.3?把好助磨劑的進廠關

??助磨劑一般采用散裝罐車或桶裝運輸及儲存,對每批次進廠的助磨劑(罐車每車為一個批次;桶裝按品種每進廠一批為一個批次),首先由使用單位的質控人員和生產人員、以及助磨劑供貨商代表(也可委托助磨劑送貨人員代表)三方聯合取樣。取樣要求:

??①罐車:卸料過程中隨機抽2~3次,總量至少??1?000mL;

??②桶裝:每批次抽查3~5桶,總量至少1?000mL。

??將樣品抽取到塑料或玻璃容器中混合均勻,一分為二。其中一份樣品貼上留樣條和封樣條,作為封存樣保存90d。留樣條注明樣品名稱、編號(或批次)、取樣時間、取樣人等內容,封樣條注明封存時間、共同封樣人的簽名。

??另一份填寫留樣條后,進行密度、pH值檢測和小磨試驗,留樣保存40d。一般檢測結果與產品合格報告檢驗結果相比,密度誤差在0.03g/cm3范圍內判為合格。

??2.4?提高小摻量助磨劑摻加量的穩定性

??毋庸置疑,助磨劑摻加量的準確性和穩定性,對其使用效果和使用成本都有較大影響。由于水泥大工業生產與助磨劑小劑量添加對管理要求的差異,特別對小摻量的助磨劑尤其明顯,導致摻量的波動盡管絕對值不大,但相對值不小,控制波動的難度也大一些。

??這里有一個簡單有效的輔助辦法,就是將摻加量人為的“放大”。經助磨劑供需雙方溝通,在使用方附近尋求一種對助磨劑和水泥生產均不構成影響的、價廉物美的添加液,將其預先摻入到助磨劑中攪拌均勻,將原有助磨劑的計量放大后使用。如此,在原有波動絕對值不變的情況下,波動的相對值就減小了。

??3?關于助磨劑的試驗

??助磨劑的試驗包括小磨試驗和大磨試驗,是保證助磨劑適配性、降低優選成本的重要措施,兩者的側重各有不同,彼此不能代之。

??小磨試驗的目的有:用物料(正在使用的物料或準備使用的物料)初步優選助磨劑的品種和摻量;用物料初步驗證助磨劑的適應性(礦物組成、易磨性),以減少大磨試驗的盲目性;用標準物料(自配留用)驗證在用助磨劑的穩定性。

??大磨試驗的目的有:在小磨試驗的基礎上,進一步驗證小磨初選助磨劑對粉磨工況的適應性。影響助磨劑適應性的工況因素諸如,物料的易磨性、黏結性、水分、溫度等,粉磨工況的通風、出磨溫度、研磨體級配等,質控指標的細度、比表面積、顆粒級配、石膏摻量等,使用性能的需水量、保水性、與外加劑的相容性等。

??雖然用前試驗對助磨劑的使用很重要,但反復的試驗、特別是大磨試驗,不僅要耗費大量的人力,而且對生產影響較大、試驗成本也較高,這正是不少企業不情愿做大磨試驗的原因之一。

??大磨試驗對生產和試驗成本的影響主要在于有一個空白試驗,實際上除了特殊的需要以外,我們可以在大磨試驗初期,選擇一種適應性強的助磨劑作為對比助磨劑,在后續的大磨試驗中用對比助磨劑試驗代替空白試驗,就可以減少助磨劑大磨試驗的影響。

??3.1?助磨劑的小磨對比試驗

??每批次助磨劑進廠后,都應對助磨劑進行一次小磨對比試驗,如出現數據異常須再做一次小磨試驗、或安排大磨試驗,同時與助磨劑商家聯系,共同解決問題并查明原因。

??1)原料準備:試驗所需的熟料、天然石膏、各種混合材分別在水泥磨頭(或堆場)隨機取正常樣品,破碎至粒度<7mm,烘干、混合均勻。

??試驗水泥熟料要求:3d抗壓強度≥28MPa,28d抗壓強度≥56MPa,C3S≥55%, C3S+C2S≥75%,f-CaO≤1.5%,試驗小磨水泥物料綜合水分≤1.5%。

??為提高試驗結果的可比性,以及對大磨試驗、大磨使用的指導性,要求試驗所用熟料每月制備一次,混合材料每季度制備一次,石膏每半年制備一次,混合均勻備用,密封保存。

??2)標準水泥樣品的制備:按上月該品種水泥平均實際物料(干基)配比,在實驗小磨上摻加和實際生產相同的助磨劑比例(上批次助磨劑),粉磨達到本公司實際質量控制指標,制取5kg標準水泥樣品。

??3)對比水泥樣品的制備:與標準試驗水泥物料配比相同,摻加本次進廠助磨劑,助磨劑用量、粉磨時間相同,制取5kg對比水泥樣品。

??4)檢驗與對比:兩種樣品可檢驗如下項目并進行對比:粉磨時間、氯離子、堿含量、三氧化硫、燒失量、標準稠度用水量、凝結時間、80μm篩篩余、比表面積、安定性、3d強度、28d強度、流動度。對比水泥樣品與標準樣品相比,3d抗壓強度相差在±0.8MPa范圍內、且其他項無明顯異常時,可認為該批次助磨劑同上批次助磨劑質量一致。

??3.2?助磨劑的大磨對比試驗

??使用助磨劑的水泥企業,原則上每季度至少進行一次大磨對比試驗,當對助磨劑的質量有異議時,可根據自己的實際情況及需要隨時進行大磨試驗。空白試驗和大磨試驗生產的水泥質量,必須符合水泥企業的水泥質控標準要求。

??大磨試驗的程序相對復雜、需要水泥企業生產系統的密切配合,一定要重視試驗的組織工作。建議由水泥企業質控處牽頭、并制訂詳細的試驗方案,報生產領導批準后,召集水泥企業相關單位和助磨劑商家共同開會、詳細布置,做好試驗前的各項準備工作。

??1)空白試驗

??大磨試驗須選在物料質量和粉磨工況正常且穩定的情況下進行。對于已經使用助磨劑的系統,為確保空白試驗水泥樣品各項質量指標達到內控標準的要求,在停用助磨劑前需先調整混合材配比,原則上下調混合材總量不少于6%,下調混合材的品種為最大摻量的混合材,臺時產量需下調5%~10%,要求分步調整到位,在物料調整完成30min后停用助磨劑。

??待磨機工況穩定、水泥各項質控指標檢驗合格2h后,對出磨水泥連續取樣4h以上,取樣量不少于10kg。將所取樣品混合均勻并通過0.9mm篩,作為大磨試驗空白樣品,留樣一分為三份封存,使用單位、助磨劑商家各一份進行檢驗,留一份備仲裁使用。

??2)使用助磨劑試驗

??在空白試驗取樣結束后,保持磨機配比和喂料量不變的前提下,加入試驗助磨劑。按供需雙方商定的型號和摻加量加入,要求每30min對加入量校準一次,如誤差超過5.0%時,應及時調整,并作好記錄。

??待磨機工況穩定,水泥各項質控指標檢驗合格1h后,原則上逐步上調混合材總量不少于6%,上調混合材的品種為做空白試驗時所下調過的混合材品種,臺時產量上調5%~10%,要求分步調整到位,此過程需要3~4h。

??待磨機工況穩定后連續取樣4h,取樣量不少于10kg。將所取樣品混合均勻并通過0.9mm篩,作為大磨試驗使用助磨劑的樣品,將對比樣品進行混合后留樣。留樣一分為三份封存,使用單位、助磨劑商家各一份進行檢驗,留一份備仲裁使用。

??3)檢驗與對比

??試驗結束后,助磨劑用戶和商家應及時進行樣品檢驗,空白試驗與使用助磨劑試驗兩種樣品的檢驗內容可參考小磨試驗樣品的檢驗項目進行,完成試驗報告并互換確認。如使用單位與助磨劑商家對試驗結果有分歧,可商定重新試驗、或以雙方認可的第三方仲裁為準。

??4)大磨試驗的注意事項

??要加強對大磨試驗水泥的監控與管理,所產水泥必須符合企業的水泥質控標準要求。大磨試驗期間生產的水泥,必須進入使用者質控處指定的水泥庫,質控處要加強對該批水泥的監控力度和頻次,待1d強度及其余各項質控指標檢驗合格后方可搭配均化出廠。

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