粒化高炉矿渣专用助磨剂的研究与应用

阮长泰,王　恒,欧　鹏,谢体云,张汶婷

(桂林华越环保科技有限公司，广西　桂林　541004)



粒化高炉矿渣专用助磨剂的研究与应用

阮长泰,王恒,欧鹏,谢体云,张汶婷

(桂林华越环保科技有限公司，广西桂林541004)

通过对比单一组分三乙醇胺(以下简称TEA)和单一组分丙三醇，以及自制的矿渣助磨剂(以下简称HY-KZJ)，并经过小磨和直掺的方式加入助磨剂，探究以上三种助磨剂对矿渣粉磨效果的好坏以及对矿粉-水泥体系性能(标准稠度、凝结时间、胶砂强度)影响的探究。研究数据表明，HY-KZJ助磨剂对矿渣的助磨效果优于单一组分的助磨剂TEA或丙三醇，且对矿渣-水泥体系各项性能无不良影响。

矿渣；助磨剂；胶砂强度

我国每年因炼铁所产生的矿渣数量巨大，由于矿渣本身具有的潜在活性，以普遍应用在水泥和混凝土等的建材行业中[1]。矿渣(矿粉)作为水泥生产的原材料使用，能够明显减少熟料的使用，提高水泥的各项性能[2]。将矿粉应用到混凝土中，能够替代部分水泥的用量，减少生产成本。经研究，矿粉比表面积达400 m2/kg以上时，其潜在活性才会显著激发出来。研究表明在研磨过程中加入助磨剂,可以提高磨机台时产量，减少能量消耗。但在粉磨上，熟料比矿渣要易于粉磨[3]。目前国内对水泥助磨剂方面的研究已较为完善，很多水泥粉磨厂都已大量使用上水泥助磨剂，而针对矿渣助磨剂的研究相对较少，而大多数还局限于单一主份上[4]。这一现状仍然不足以促进矿渣助磨剂在水泥行业上的快速应用，同时也限制了超细矿粉大量在水泥粉磨、混凝土上的应用。针对矿渣助磨剂方面研究不深入，以及局限于单一组分上的研究[5]，本文自制复合型HY-KZJ的助磨效果与TEA，丙三醇单一组分的助磨剂进行对比实验研究。

1　实　验

1.1原料

三乙醇胺，丙三醇，HY-KZJ，矿渣，桂林兴安海螺P.O 42.5，中国ISO标准砂。本试验所用矿渣和水泥的主要化学成分见如表1和表2所示。

表1　矿渣的化学成分

表2　水泥的化学成分

1.2实验方法

1.2.1经小磨试验粉末后矿粉的细度、比表面积测定

本试验所用小型球磨机规格为(Φ500 mm×500 mm)。

用规格为(Φ500 mm×500 mm)的小型实验球磨机，并掺以TEA(A)、丙三醇(B)和HY-KZJK矿渣助磨剂，以上三种助磨剂分别按掺量为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%(按粉磨矿渣的质量百分数)与3 kg烘干过的矿渣粉磨并将粉磨后的物料过0.9 mm方孔筛。

1.2.2标准稠度用水量、凝结时间测定

以 50%矿渣加50%桂林兴安海螺PO 42.5水泥混合制成水泥-矿渣胶凝粉体材料,进行标准稠度用水量及凝结时间测定(试验操作按照GB/T136-2001进行)。

1.2.3胶砂强度测定

以50%矿渣加50%硅酸盐水泥混合制成水泥-矿渣胶凝粉体材料，进行各龄期(7 d、28 d)强度测定(试验操作按照GB/T17671-1999进行)。

2　实验分析

2.1助磨剂对矿渣粉体特征影响

表3　矿粉的细度、比表面积测定

由表3数据分析可知，A、B、HY-KZJ单掺助磨剂掺后粉磨效果较空白样更佳。HY-KZJ助磨效果要好于单一组分的助磨剂，其最佳掺量为0.06%。由表3数据看出，45 μm和80 μm 的筛余都比单一组分助磨剂的筛余好，比表面积也比单一组分的大，可见经复配的HY-KZJ助磨剂对矿渣粉磨具有更好的效果。由于HY-KZJ助磨剂是综合利用了各种工业废渣(如：造纸废液、糖蜜等)、某些无机盐等来部分替代三乙醇胺，因此从经济上看大大降低了生产成本，可为有关企业增加经济效益。

2.2助磨剂对矿渣-水泥体系物理性能的影响

表4　标准稠度用水量、凝结时间测定

由表4可看出，单掺助磨剂A、B、HY-KZJ粉磨的矿粉，相对于空白样其标准稠度有水量有明显的下降趋势，随着助磨剂掺量的增加，其需水量减少，由此说明三种助磨剂不但有助磨的效果，还对矿粉具有一定的减水效果，提高矿粉的流动度。由表3、表4数据可看出，掺入A、B、HY-KZJ助磨剂后所得的矿粉细度和比表面积相应的减小和增加的同时相应的需水量也减少了，这说明了助磨剂在提高矿渣粉磨效率的同时，还能优化矿粉的颗粒级配，对矿粉-水泥体系也起到一定的减水作用，提高流动度，对矿渣和水泥体系具有很好的适应性。比较TEA、丙三醇和HY-KZJ对矿粉-水泥体系物理性能的影响，初凝时间和终凝时间虽有一定的变化趋势，但都符合国家标准。

2.3助磨剂对矿渣-水泥体系胶砂强度影响

分析表5数据可得，掺助磨剂样A、B、HY-KZJ的7 d和28 d龄期的抗折抗压强度都比空白样有一定程度的提高，并且随着助磨剂掺量的增加，增强效果愈加明显。在相同掺量条件下矿渣-水泥体系胶砂强度其7 d，28 d的抗折、抗压强度HY-KZJ比助磨剂A，助磨剂B的抗折、抗压强度高；由表5可看出HY-KZJ矿渣助磨剂最佳掺量在0.06%～0.08%间，其中在0.08%掺量时，矿渣-水泥体系的7 d、28 d的抗折强度达到了7.2 MPa、9.9 MPa，7 d、28 d的抗压强度达到了35.3 MPa、58.7 MPa。矿渣-水泥体系的7 d、28 d的抗压强度比空白样分别提高了4.4 MPa、6.7 MPa。同时，后期强度也超过了纯水泥的基准样。

表5　矿粉-水泥体系的胶砂强度检验

表6　助磨剂掺量与矿粉7 d、28 d 活性指数之间的关系

由表6可看出，矿粉空白样7 d和28 d的活性指数只有基准样的78%和93.5%，而对于掺入助磨剂A、B、HY-KZJ矿粉试验样，其活性指数都比空白样有明显的提高，并且随着掺量的增加，各试验样的活性指数也相应的递增，在各助磨剂掺量为0.08%，矿粉的活性指数达到最大值。不难看出，在同样掺量下掺HY-KZJ矿渣助磨剂对提高矿粉早期和后期活性指数上都比对比样A、B单组份助磨剂的活性高，其早期和后期活性分别达到了89.1%和105.6%，较空白样分别提高了11.1%和12.1%。由此可见，HY-KZJ矿渣助磨剂对矿粉的早期活性和后期活性都有较大的提升作用。综合来看，HY-KZJ矿渣助磨剂对矿渣不但具有很好的助磨效果，降低细度，优化颗粒级配，提高比表面积，对矿渣微粉的早期活性和后期活性也有很大的提高作用。相对于在增加掺量对矿渣活性等提高方面，由以上的数据可以看出，在掺量达到0.06%时，矿渣在各方面的性能与掺量在0.08%相当，并且随着掺量的持续增加，活性增加不明显。考虑经济因素，HY-KZJ矿渣助磨剂的推荐为0.06%。

3　结　论

(1)三乙醇胺、丙三醇、HY-KZJ对矿渣粉磨后，对矿粉-水泥体系具有一定的减水作用。

(2)三乙醇胺、丙三醇、HY-KZJ对矿渣粉磨具有一定的助磨效果，但HY-KZJ助磨剂相对于前二者助磨效果更佳。HY-KZJ综合考虑性价比最佳掺量为0.06%～0.08%(质量百分比)，该掺量下能显著提高矿粉的细度以及早期、后期强度等性能。

[1]冯蕾,张雄,张永娟.矿渣复合助磨活化剂的研究[J].水泥,2008,6(3):9-12.

[2]李晓,于红梅,闫新.矿渣助磨剂研究[J].中国水泥,2008(12):76-77.

[3]杨瑞海,余淑华.三乙醇胺系矿渣复合助磨剂的研究[J].水泥,2006(12):21-23.

[4]高建荣,芋艳梅,李文宇,等.矿渣微粉助磨剂的试验研究[J].硅酸盐通报,2015,34(2):563-566.

[5]王君达,陆厚根,田秋玉.矿渣助磨机理研究[J].同济大学学报,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

阮长泰(1986-)，男，助理工程师，主要从事混凝土，水泥的研究。

张汶婷。

TQ170.8

B

1001-9677(2016)06-0072-03