生產(chǎn)水泥時(shí)，需把燒成的熟料和混合材一同研磨至要求的細(xì)度，這一過程所產(chǎn)生的電耗約占總電耗的70%，也直接影響著水泥質(zhì)量，采取什么方法和手段來影響或改變這一過程，以達(dá)到提高研磨效率，增加水泥強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本的目的，是水泥生產(chǎn)技術(shù)人員正在積極研究和探討的科研課題。
研磨中加入助磨物質(zhì)是解決這一問題的方法之一。助磨劑是一類化學(xué)添加劑。20世紀(jì)30年代英國人Godard曾用樹脂作為助磨劑并申請了。60年代美國、德國、前蘇聯(lián)等發(fā)達(dá)國家開始選取多種有機(jī)化合物作為助磨材料。優(yōu)選出如醋酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、乙二醇、三乙醇胺、煤的提取物等化合物。中國助磨劑研究起步較晚，自50年代開始將紙漿廢液、肥皂液等有機(jī)副產(chǎn)品作為助磨材料使用。80年代助磨劑的應(yīng)用和開發(fā)受到廣泛重視，正式把水泥助磨劑的研究列為國家節(jié)能科研項(xiàng)目。經(jīng)多次修訂，國家于2004年10月批準(zhǔn)頒布了《水泥助磨劑標(biāo)準(zhǔn)》(JC/T667—2004)，隨之有多種助磨劑被應(yīng)用，如無機(jī)助磨劑、有機(jī)助磨劑以及由它們組合而成的復(fù)合助磨增強(qiáng)劑。其中有機(jī)助磨劑大部分為有機(jī)表面活性劑:胺類如醋酸胺，醇胺類如三乙醇胺，醇類如乙二醇丙三醇，木質(zhì)素磺酸鹽類如木質(zhì)素磺酸鈣，烷基苯磺酸鹽類如十二烷基磺酸鈉。以上幾種助磨劑中醇胺類表面活性劑在我國應(yīng)用，取得的效果明顯。
醇胺類表面活性劑的特點(diǎn):
1)具有較好的吸附性。
2)具有較強(qiáng)的極性。
3)具有良好的潤滑性。
有機(jī)表面活性劑的加入，也影響著水泥水化時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過程，如三乙醇胺形成的介面，對參與水化反應(yīng)的Ca2+有傳遞作用，可加快鈣礬石的生成［6］。它還可促進(jìn)鋁酸鹽的早期水化。以上2個(gè)因素都影響著水泥的早期強(qiáng)度。含羧基的有機(jī)酸可與水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成穩(wěn)定的鈣鹽。促使水化反應(yīng)向正方向進(jìn)行，這一填充作用增加了最終反應(yīng)物水泥石的密度。即提高了水泥的后期強(qiáng)度。據(jù)文獻(xiàn)［7］報(bào)道，具有羥丙基基團(tuán)的非離子表面活性劑更容易在破裂面的活性中心吸附，導(dǎo)致顆粒之間的吸附減少，并增加顆粒表面活性，有益于水泥后期強(qiáng)度的提高，但易帶入較多的氣體，使孔隙率值上升，影響水泥后期強(qiáng)度的增進(jìn)率。
研究選用三乙醇胺、三異丙醇胺、一乙醇二異丙醇胺為助磨材料，經(jīng)單一和組合實(shí)驗(yàn)，分析出他們在參與粉磨時(shí)對水泥物理性能的影響和作用，并得出結(jié)論。
1試驗(yàn)與方法
1．1材料
1．1．1水泥材料
水泥材料:普通熟料。
礦渣:市面上常見的礦渣。
石膏:面上常見的石膏。
1．1．2助磨劑材料
G劑:三乙醇胺，分析純，含量99%。
H劑:三異丙醇胺，工業(yè)級(jí)，含量85%。
D劑:一乙醇二異丙醇胺，工業(yè)級(jí)，含量85%。
1．1．3材料成分
水泥熟料、礦渣、石膏化學(xué)成分見表1。水泥熟料率值、礦物組成見表2。
1．1．4主要儀器
PE60×100顎式破碎機(jī)，SYMΦ500mm×500mm水泥試驗(yàn)?zāi)?，粉體物性測試儀(日本細(xì)川公司產(chǎn))，F(xiàn)AM激光粒度測試儀，SXY150－13負(fù)壓篩析儀(80μm)，NRJ－411型水泥膠砂攪拌機(jī)，G2－85型水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)，GZ－15型水泥膠砂振實(shí)臺(tái)，DYZ－500型電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)，MYL－300B型壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)。
1．2方法首先將粗料用顎式破碎機(jī)處理，粒度＜0.3cm，模仿實(shí)際生產(chǎn)中的物料配比(熟料60%，礦渣35%，石膏5%)，組成實(shí)驗(yàn)基料亦為空白對照樣，每組實(shí)驗(yàn)基料為5kg。選:J劑(三乙醇胺)、T劑(三異丙醇胺)、H劑(一乙醇二異丙醇胺)、JT劑(J0.5+T0.5)、JH劑(J0.5+H0.5)和TH劑(T0.5+H0.5)為6種助磨劑(助磨劑為外加劑，可稀釋成水溶液約120mL，用噴壺或注射器均勻?yàn)⑷雽?shí)驗(yàn)基料中)。分別做小磨試驗(yàn)，按國家水泥檢測標(biāo)準(zhǔn)對其部分物理性能進(jìn)行檢測。
2結(jié)果與討論
2．1對水泥細(xì)度(篩余)的影響
助磨劑取不同添加量，粉磨時(shí)間為35min，不同助磨劑對水泥細(xì)度(篩余)的影響見圖1(同條件下空白樣篩余為3.98)。
圖1助磨劑對水泥細(xì)度(篩余)的影響從圖1看出，6種助磨劑對篩余的提高非常明顯，加量不同對篩余影響也不同。添加量在0.01%～0.03%之間，篩余隨濃度增加而變小，即細(xì)度在逐漸提高。6種助磨劑使篩余達(dá)到值順序是:TH(0.51%)＜JH(0.53%)＜JT(0.58%)＜J(0.68%)＜T(0.69%＜H(0.70%).添加量在0.04%～0.07%之間篩余又隨濃度增大而增大，即細(xì)度有所降低，J劑由0.68%增至0.76%，T劑由0.69%增至0.73%，H劑由0.70%增至0.76%，JT劑由0.58%增至0.72，JH劑由0.53%增至0.71%，TH劑由0.51%增至0.57%?？闯鎏砑恿啃∮?.03%效果不明顯，大于0.03%又有相反作用，添加量為0.03%左右。
2．2對水泥流動(dòng)性的影響
粉體測試儀可測出粉體的休止角、崩潰角、差角、平板角、壓縮度、凝聚度、分散度、均勻度、松散容重和密實(shí)容重等10項(xiàng)指標(biāo)?？捎闷渲?個(gè)指標(biāo):休止角、平板角、壓縮度、凝聚度(或均勻度)來反應(yīng)水泥粉體的流動(dòng)性，每項(xiàng)指標(biāo)値為25，總指標(biāo)值為100?？傊翟礁吡鲃?dòng)性越好，提高粉磨產(chǎn)量越多，對粉體的導(dǎo)流裝卸也越有益。不同助磨劑對水泥流動(dòng)性的影響見圖2。
從圖2中分析，不同添加量總指數(shù)也不同:H劑為0.03%時(shí)達(dá)到41.71，J劑次之為40.88，JH劑為0.04%時(shí)為40.41，TH劑為0.07%時(shí)為40.38，JT劑在0.05%時(shí)為40。37，T劑在0.06%時(shí)最小為40.01。含量在0.03%～0.07%之間6種助磨劑都有値，說明大的含量有利于粉體流動(dòng)性增加，這是因?yàn)橛袡C(jī)表面活性劑具有良好的活性和潤滑性造成的。含量在0.03%時(shí)有兩組助磨劑達(dá)到値，考慮到價(jià)格因素，加量在0.03%時(shí)對粉體流動(dòng)性有益。從對水泥的篩余和流動(dòng)性影響看，添加量大致確定為0.03%。亦為下面試驗(yàn)所采用。
2．3對水泥粒度的影響
加入不同助磨劑對水泥粒度的影響見表3。
表3表明，加入助磨劑后，粉體中3～30μm的顆粒含量分別由空白樣的51.29%增加到56.58%，57.34%，58.19%，58.60%和58.16%;而＞65μm的顆粒含量由14.35%減少到9.18%，6.99%，7.96%，8.55%，7.34%?？梢娂尤胫┖?，顆粒級(jí)配明顯變化，粗顆粒減少，細(xì)顆粒增多，特別是對3～30μm級(jí)顆粒(此級(jí)顆粒對水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn))提高數(shù)量較大，突出的如JT劑和JH劑。它們都比單一使用時(shí)效果好。
2．4對水泥強(qiáng)度的影響
取添加量0.03%，助磨時(shí)間45min，下面是不同助磨劑對水泥性能的影響，見圖3。
圖3中顯示，6種添加劑對1、3、7、28天強(qiáng)度均有提高，提高3天強(qiáng)度順序?yàn)門H＞JH＞JT＞H＞J＞T，分別提高了36.56%，35.67%，35.55%，35.30%，30.63%和27.44%。看出TH劑早強(qiáng)，3種組合都比單一使用效果好。提高28天強(qiáng)度順序?yàn)镴T＞TH＞JH＞H＞T＞J，分別提高了3%，15.90%，15.63%，14.71%，13.53%和3.17%。J劑提高最小，幾乎對28天強(qiáng)度沒作用，3種組合的貢獻(xiàn)較突出，都提高大約16%。
6種助磨劑對凝結(jié)時(shí)間無不利影響，安定性全部合格。對比表面積影響不定向，目前有爭議，暫不作研究討論。
3結(jié)論
1)三乙醇胺、三異丙醇胺、一乙醇二異丙醇胺及其組合對水泥粉體物理性指標(biāo)影響較大，都可作為優(yōu)良的助磨劑。
2)對不同的六種助磨劑而言，添加量在0.03%左右為宜。
3)有機(jī)表面活性劑在實(shí)用濃度范圍內(nèi)，添加量越大對流動(dòng)性貢獻(xiàn)越大。
4)三乙醇胺對早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大可做助磨早強(qiáng)劑。
5)三異丙醇胺明顯提高后期強(qiáng)度，對流動(dòng)性影響。
6)一乙醇二異丙醇胺可提高不同齡期的強(qiáng)度，較前2種提高幅度都大。對篩余影響較小。
7)組合使用比單一使用效果好，從影響粉體最終結(jié)果強(qiáng)度指標(biāo)看，3種組合都可作為優(yōu)秀助磨劑，優(yōu)選順序是:TH＞JT＞JH。
標(biāo)簽：三異丙醇胺
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