利用白糖生产缓凝水泥的生产实践

2020-09-09赵昌杰郭彦卫

四川水泥 2020年9期

赵昌杰郭彦卫

（新乡平原同力水泥有限责任公司 453011）

0 引言

白砂糖、葡萄糖酸钠、某多元醇及某商用缓凝剂在体系中相容性均良好,有明显的保坍效应,在一定范围内提高缓凝剂的掺量,可有效减少砂浆流动度的经时损失。同水灰比时,掺加缓凝剂的早期强度略低,且随着缓凝剂掺量的增加有所降低,掺加葡萄糖酸钠时对早期强度影响略大。缓凝剂在适宜掺量范围内与减水剂复掺对于硬化砂浆的后期强度有增强效应。减水剂和缓凝剂复合使用表现出良好的协同缓凝效应。为了探讨不同种类的缓凝剂与聚羧酸系减水剂的相容性,研究了葡萄糖酸钠,柠檬酸钠,焦磷酸钠,六偏磷酸钠,三聚磷酸钠,三乙醇胺,山梨醇,ZC 改性膦酸盐类缓凝剂,白糖,糖蜜等10 种常用的缓凝剂与聚羧酸系减水剂复配后对水泥净浆流动度,流动度经时损失,凝结时间及对混凝土工作性能等的影响,从而对超缓凝剂进行选择. 高效减水剂与缓凝剂经常复合使用,在复合使用过程中,缓凝剂主要起抑制水泥水化、延长混凝土凝结时间、减少混凝土坍落度经时损失的作用,除此之外,在高效减水剂的激发作用下,减水作用微弱或者无减水作用的小分子缓凝剂还具有明显的辅助塑化效应,同时存在着高效减水剂—缓凝剂—水泥三元体系之间的相容性问题。通过试验用白糖代替缓凝剂生产缓凝水泥能过很好地解决这一问题。

简述：我公司为一条5000t/d 熟料线及配套100 万吨/年的水泥生产线，公司主要产品有P.O52.5、P.O42.5、低碱P.O42.5、P.C42.5 及P.C32.5R 等品种水泥。随着国家对基础建设投资的加大，高速公路、跨河大桥等施工项目的不断增加，施工方在使用时对混凝土的质量及使用性能提出了新的要求：延长水泥的凝结时间以方便施工，且不能影响工程质量。针对客户提出的要求和公司节能降耗的宗旨，为降低成本，我公司经过精心组织，多次试验，由最先使用缓凝剂生产缓凝水泥，到现在利用白糖代替缓凝剂成功生产缓凝42.5 级水泥,并应用于郑民高速、机西高速、官渡黄河大桥及中铁七局等工程项目中，由开始部分工程用户偶尔提出适应性能的问题，到现在受到工程用户的好评，缓凝水泥的生产，及开拓了市场增加了销量，又取得了较好的经济效益。

1 实施的背景

随着国家对基础建设投资的加大，高速公路、跨河大桥等施工项目的不断增加，施工方在使用时对混凝土的质量及使用性能提出了新的要求：延长水泥的凝结时间以方便施工，且不能影响工程质量。特别是对水泥的初凝时间提出必须在300 分钟以上。

针对客户提出的要求和公司开拓市场、节能降耗的宗旨，为增大销量、抢占市场并降低成本，我公司经过精心组织，多次试验，由最先使用缓凝剂生产缓凝水泥，到现在利用白糖代替缓凝剂成功生产缓凝42.5 级水泥,并应用于郑民高速、机西高速、官渡黄河大桥及中铁七局等工程项目中，由开始部分工程用户偶尔提出适应性能的问题，到现在受到工程用户的好评，缓凝水泥的生产，既开拓了市场、增加了销量，又取得了较好的经济效益。

2 详细的技术革新内容

根据工程需要及通用硅酸盐水泥国家标准，我们质量技术部首先确定了水泥的初凝时间控制在300 分钟以上390 分钟以下。我们公司最先是使用市场上的缓凝剂生产缓凝水泥，但由于液体缓凝剂为多种工业化学试剂组成，生产的缓凝水泥有时会出现与工程上的外加剂不适应问题，因此我们质量技术部联合公司采购部对缓凝剂和白糖的市场价格进行了调研和成本测算，由于质量好的缓凝剂价格较贵，廉价的缓凝剂一是质量没有保证，二是生产的水泥容易与工程上的外加剂不适应，所以最终选用白糖代替缓凝剂来生产缓凝水泥。

利用白糖生产缓凝水泥需要解决的技术难题有：

1、白糖的掺量是多少时，能满足水泥初凝时间在300 分钟以上390 分钟以下？

2、原助磨剂和缓凝剂是液体，在罐内储存，由电泵抽出流入熟料称上。现在白糖是固体颗粒，在生产线的哪个位置掺入、用什么样的设备、怎样掺才能保证生产出的水泥质量均匀稳定？

为解决这些问题，我们先后在化验室实验小磨上进行了多次的试验，取得了需要的初凝时间下合适的白糖掺量数据。然后开始准备做大磨实验，考虑到生产中掺加白糖必须均匀稳定，掺量较小，而公司的物料取样器有这方面的功能，因此要求机械人员对废旧的物料取样器进行适当的改造，加焊一个漏斗型小仓储存白糖，通过取样器的连续取样达到白糖的连续下料，通过取样器取样时间的长短达到白糖掺量的调整。为保证白糖的使用效果，在和水泥生产车间沟通后决定在入磨前的混合料皮带上方进行添加。准备工作完成后，在水泥磨上进行了大磨试验，考虑到实际生产中磨内温度较高，为保证水泥初凝时间在300 分钟以上，在大磨试验时适当微调了白糖的掺加比例，大磨试验一举成功。

通过多次的生产实践，我们掌握了生产缓凝水泥的实际经验，能根据客户要求生产出不同品种的缓凝水泥，受到了工程客户的好评，有力地开拓了市场。由于缓凝水泥比相应同等级水泥售价平均高20 元/吨，因此缓凝水泥的生产也取得了良好的经济效益。在水泥产质量不受影响的情况下，由开始使用缓凝剂生产部分缓凝水泥到使用白糖生产缓凝水泥，从成本上节约1.61元/吨水泥。

成本计算见下表：

物料名称掺量（%）单价吨水泥成本：元助磨剂 0.05 3980 1.99 白糖 0.03 8000 2.40 缓凝剂 0.12 5000 6.00

由上表可知，使用白糖（和助磨剂）比使用缓凝剂生产缓凝水泥，减少生产成本：6.00-1.99-2.40=1.61 元/吨。

缓凝水泥的售价比同等级水泥的售价平均高：20 元/吨，而缓凝P.O42.5水泥比P.O42.5 水泥生产成本高2.40 元/吨，因此缓凝P.O42.5 水泥比P.O42.5水泥利润高17.6 元/吨。

3 创新点

正常情况下一般工程设计需要的缓凝水泥为复合水泥，容易生产，但是由于我们所供为国家重点工程，工程对水泥产品要求等级较高，要求生产P.O42.5 缓凝水泥，在强度不降低的情况下还需要凝结时间拉长，这本身就是一个新的挑战，我们才开始使用缓凝剂进行试生产，由于缓凝剂中的化工原料成分与工程施工过程中外加剂成分出现融合冲突，造成水泥性能不稳定。经过探索和考察，改用白糖替代缓凝剂进行试验，首先是小磨试验，经过反复试验，生产出的产品凝结时间在可控范围之内，继而进行工业试生产，创新使用取样器进行添加白糖试验，保证白糖的均匀加入，使生产出的产品稳定，满足客户需求。为下一步高铁低碱缓凝水泥的生产开辟了一条新的途径。