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随着可持续发展战略的实施,资源、能源、环境问题已经成为制约水泥工业发展的主要因素。如何解决上述问题是一项有十分重要意义的课题。水泥助磨剂的使用,可以在不改变现有生产工艺的条件下,起到良好的节能、降耗、增产等作用,有利于可持续发展战略的实施。本文主要针对硅酸盐水泥和大掺量粉煤灰水泥助磨剂进行了一系列实验室研究。
本文主要选用价格低廉的HA,工业副产品A剂以及它们的改性产物NHA和B剂作为助磨剂,粉煤灰作为活性混合材,按照JC/T667-2004《水泥助磨剂》标准,研究适合硅酸盐水泥和大掺量粉煤灰水泥的绿色助磨剂。主要结果如下:
几种单体助磨剂都有较好的助磨效果,其性能基本符合规范要求。粉磨时助磨剂的掺入,提高了水泥粉磨细度,改善了水泥的颗粒分布,水泥颗粒45μm筛余明显减少,3~32μm颗粒含量增加。水泥胶砂强度也得到了不同程度的增强。
由HA、B剂、粉煤灰组成的B剂复合助磨剂,当其配比为0.03%HA:0.04%B剂:0.05%粉煤灰时,水泥各项性能最好,达到了各单体助磨剂无法达到的效果。和由HA、传统高效助磨剂三乙醇胺、粉煤灰组成的三乙醇胺复合助磨剂相比,B剂复合助磨剂在各项性能上只是略次于三乙醇胺复合助磨剂。因此以廉价的工业副产品B剂代替三乙醇胺制得的B剂复合助磨剂是一种很好的助磨剂。
在粉煤灰掺量为30%的粉煤灰水泥中,掺入助磨剂和物料共同粉磨。结果表明,掺量为0.03%的HA、0.04%的B剂以及0.03%HA和0.04%B剂组成的复合助磨剂,都提高了水泥的粉磨细度,改善了水泥颗粒分布。助磨剂的加入提高了水泥各龄期的胶砂强度,尤其是0.04%的B剂、0.03%HA和0.04% B剂组成的复合助磨剂的加入,粉煤灰水泥强度达到了P·F32.5级的水平,具有很好的经济效益。
在利用前人对助磨剂的助磨机理研究的基础上,对本文所选助磨剂机理进行了分析。发现所选助磨剂都是含有羟基和羧基的极性很强的表面活性剂,其主要是吸附于熟料颗粒表面及熟料颗粒裂缝的表面,不但使熟料颗粒表面张力减小,硬度降低,而且消除或减小了引起细颗粒团聚的各种作用力,从而提高了粉磨效率。此外,还通过测定化学结合水量,研究了助磨剂对水泥水化程度的影响,并探讨了助磨剂增强机理。