几种助磨剂对矿渣助磨效果的研究

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(山西职业技术学院，山西 太原 030006)

引言

粒化高炉矿渣是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣。每生产1 t生铁，要排出0.3～1 t矿渣[1]。矿渣的化学成分与普通硅酸盐水泥非常接近，CaO含量为30%～40%、SiO2含量为35%～38%、Al2O3含量为10%～18%、MgO含量为5%～14%[2]，其主要成分CaO、SiO2、Al2O3、MgO、MnO的含量占到矿渣化学组成的90%以上。出渣温度越高、冷却速度越快，则矿渣的玻璃化程度越高，其潜在化学能越大，活性也越高。自从1862年德国人发现水淬粒化高炉矿渣具有潜在活性后，矿渣长期作为水泥混合材使用[3]。磨细矿渣单独调水时，硬化极为缓慢，强度也很低，但是掺入水泥中却具有很高的强度，其后期强度甚至可以超过硅酸盐水泥，这表明矿渣在水泥中具有积极参加反应的活性组分。矿渣在水泥中的应用，能起到节约能源和资源、减轻环境负荷、改善水泥性能等作用。

粉磨矿渣水泥时，熟料和矿渣的易磨性相差很大。矿渣的易磨性较差，与熟料共同粉磨时矿渣不易磨细，因而也使得矿渣的活性得不到充分发挥，从而限制了矿渣在水泥中的掺入量。因此，要将矿渣大量地加入到矿渣水泥中需解决矿渣粉的细度问题。本试验分别采用木质素磺酸钙、油酸、三乙醇胺、非离子表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵作为助磨剂进行矿渣的粉磨。按照不同的掺量将助磨剂加入到矿渣中，然后在标准试验磨机内粉磨，每隔一定时间t取样测定比表面积S，绘制lnlnS～lnt曲线，比较不同助磨剂对矿渣的助磨效果，选出助磨效果比较好的助磨剂，并得到合适的助磨剂加入量。

1 试验原料与设备

1.1 试验原料

试验所用矿渣为太原钢铁公司炼钢中产生的矿渣，其化学成分由太钢技术中心检测试验研究所提供(见表1)。

表1 矿渣的化学成分 %

试验所用助磨剂为：三乙醇胺(分析纯)、油酸(分析纯)、非离子表面活性剂(分析纯)、木质素磺酸钙、十六烷基三甲基溴化铵。

1.2 试验仪器

试验所用仪器有：Φ500 mm×500 mm标准试验磨机；DBT-127型勃氏比表面积测定仪；ATZ型电子台秤；101-1A型电热鼓风干燥箱；TG328A(S)型分析天平。

2 试验方法

先将矿渣放入烘干箱内烘干，称取矿渣5 kg。将助磨剂分别按不同的掺量加入，为了方便操作，各种掺量的助磨剂分别用100 ml蒸馏水溶解，然后加入到矿渣中进行粉磨，用数显程控器设定粉磨时间，粉磨时间分别为10 min、20 min、30 min、40 min，分别取样并测其比表面积。矿渣比表面积的测试按照GB/T 8074—2008《水泥比表面积测定方法(勃氏法)》进行。

3 试验结果

5种助磨剂在不同掺量下的助磨效果见表2至表6。

表2 不同三乙醇胺掺量的助磨效果 m2/kg

表3 不同油酸掺量的助磨效果 m2/kg

表4 不同非离子表面活性剂掺量的助磨效果 m2/kg

表5 不同木质素磺酸钙掺量的助磨效果 m2/kg

表6 不同木质素磺酸钙掺量的助磨效果 m2/kg

根据上述试验数据绘制lnlnS～lnt曲线，如图1所示。

根据lnlnS～lnt曲线，可以计算出各直线的斜率(见表7)，直线斜率的大小代表粉磨效率的高低，斜率越大，粉磨效率越高。

图1 5种助磨剂的lnlnS～lnt曲线

表7 不同助磨剂掺量下直线的斜率

4 结论

4.1 试验所用的5种助磨剂均可以提高矿渣的粉磨效率，但不同助磨剂达到最佳助磨效果的掺量不同。三乙醇胺的最佳掺量为0.02%；油酸的最佳掺量为0.01%；非离子表面活性剂的最佳掺量为0.03%；木质素磺酸钙的最佳掺量为0.04%；十六烷基三甲基溴化铵的最佳掺量为0.03%。

4.2 5种助磨剂的助磨效果依次为：十六烷基三甲基溴化铵>木质素磺酸钙>三乙醇胺>油酸>非离子活性剂。

参考文献：

[1] 刘新斌，卫蕊艳.关于矿渣水泥强度的试验研究[J].中国水泥，2004(7)：56-58.

[2] 楼基乔，钟学，倪国军.矿粉在混凝土中的应用[J].浙江建筑，2006，23(12)：59-60.

[3] 孙宝云.粒化高炉矿渣粉的生产技术及其应用[J].四川水泥，2007(1)：17-20.