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矿渣水泥粉磨技术的应用与探讨
发布时间:2012/3/23 10:46:39  

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  在水泥生产中,粒化矿渣尽管已成为水泥第二组分,但是其潜在活性远未得到充分发挥,矿渣水泥早期强度低即为其例证。粉碎机械力化学研究表明:粉磨过程不仅是粒子的细化过程,而且还往往伴随有物料物理化学性能的改变,亦即该过程可提高材料的活性。依此论点,笔者通过在大志(无锡)AET技术研发中心试验室的试验,较系统地论述了水泥的不同粉磨技术以及粉磨工艺与硬化水泥浆体强度的关系,通过优化粉磨过程,可提高矿渣水泥浆体强度,它比采用改善熟料矿物组成或添加激发剂等,以提高硬化水泥浆体强度的措施更为简便易行。因此,通过优化粉磨工艺来制备高强度掺量矿渣水泥也就具有重要的技术经济价值。

  一、实验

  1.实验原料。所用的熟料密度为3.15g/cm3,3个率值分别为:硅率2.46、铝率1.40、石灰饱和系数0.914。

  2.实验内容。①试样制备。试验用双仓球磨机规格为2.2m×7.5m,填充率为33%,转速为21.8r/min,制样方式有:矿渣、熟料、石膏单独粉磨后混合,混合操作在混料机中进行,混合时间为8min;矿渣、熟料、石膏混合粉磨;矿渣预挤压后混合粉磨。预挤压矿渣的制备方法为:将一定量的经过缩分、干燥的矿渣通过辊压机,分别在100MPa、150MPa、200MPa的压力下将矿渣压成料饼,再把料饼打散,即得到预挤压矿渣试样。②试样测试方法。采用VICOM.VDC图像分析仪测定样品粒度分布,用NTB型透气比表面积测定仪测定试样比表面积。水泥浆体强度测试方法为:按标准稠度用水量,采用20mm×20mm×20mm净浆试块,手工搅拌、振动成型、标准养护。

  二、实验结果讨论

  1.粉磨工艺与矿渣水泥细度的关系。在研究单独粉磨、混合粉磨以及矿渣预挤压后,混合粉磨3种工艺对矿渣水泥产品细度的影响,当不同矿渣掺量下,以比表面积经时间变化,表示出混合粉磨效率试验结果。其效果:①熟料单独粉磨的效率远大于矿渣单独粉磨效率;②将熟料和矿渣混合粉磨时,随矿渣掺量的增加,粉磨效率逐渐降低,但降低的幅度并不与矿渣掺量成比例。如矿渣掺量为30%时,混合料粉磨的比表面积变化曲线接近于熟料单独粉磨,而当矿渣掺量为70%时,混合料的细度变化趋势则近似于矿渣单独粉磨,说明随矿渣掺量的变化,混合料的粉磨特性也发生了变化。由上述实验结果可以得到以下初步结论:从粉磨细度考虑,当水泥中的矿渣掺量小于30%时,混后粉磨工艺可提高产品比表面积;当矿渣掺量大于45%时,采用单独粉磨后再混合的工艺将优于混合粉磨工艺,但若用矿渣预挤压后混合粉磨工艺则更佳。

  2.粉磨工艺与矿渣水泥粒度分布的关系。矿渣掺量为30%时,混合粉磨产品的粒度分布曲线与熟料单独粉磨的曲线很接近,而同熟料和矿渣单独粉磨后再混合的产品粒度分布曲线相比,混合粉磨的物料呈现软特性,其产品粒度细于单独粉磨后苒混合的产品。反之,当矿渣掺量为50%、70%时,混合粉磨的物料呈现硬特性,其产品粒度大于单独粉磨后再混合产品的粒度,而且粒度分布也比较宽。矿渣预挤压后与熟料混合粉磨的产品粒度分布,明显地比未挤压矿渣与熟料混合粉磨产品窄,尤其是其产品中的粗颗粒含量显著减少,表现出了体积粉碎的特征。


  3.粉磨机理分析。不同粉磨工艺下产品细度及粒度分布的差别,可以从其粉碎机理上的差别来解释。①易磨性差的组分(矿渣颗粒)起着传递荷载的作用。在运动过程中,如果磨球的能量大于熟料的破坏而小于矿渣的破坏能量时,矿渣颗粒将所承受到的应力传递给周围的熟料粒子,而使得熟料粒子接受粉碎能量的几率增大,形成了一种所谓的粒子间粉碎现象,其结果是矿渣粒子促进了熟料粒子的粉碎,成为熟料粒子粉磨过程中的微粉磨介质。②易磨性好的组分(熟料颗料)的荷载缓冲作用。在混合粉磨过程中,两种组分被均匀混合,由于熟料粒子较易被粉碎,形成的细小颗粒会在矿渣料子周围形成缓冲层,从而使得矿渣粒子所接受的冲击应力减弱,粉碎几率降低,粉碎产品中粗颗粒含量上升。③粉磨物料颗粒团聚的几率上升。由于易磨性差的组分的微介质作用,使得在这些颗粒周围产生了大量的微细粒子,在粉磨过程中,这些微细粒子不但容易包覆在矿渣粒子周围,而且还由于矿渣粒子的锤焊作用而使得这些小粒子间团聚的几率上升。

  4.粉磨工艺与矿渣水泥浆体强度的关系。不同粉磨方式下,矿渣水泥浆体强度与矿渣掺量及产品细度之间关系(所有试样中的石膏掺量均为5%)试验结果为:①当矿渣掺量为30%时,粉磨方式对3d、7d强度的影响不明显,采用矿渣预挤压后混合粉磨工艺或单独粉磨工艺的28d强度略高于混合粉磨工艺;②当矿渣掺量为50%、70%时,采用矿渣预挤压后混合粉磨工艺或单独粉磨后再混合工艺的水泥浆体,28d强度显著高于混合粉磨工艺;③在高矿渣掺量时,可通过提高水泥细细度来增加水泥浆体强度,如采用矿渣预挤压后混合粉磨工艺,掺70%矿渣(比表面积为600m2/kg)时,其浆体强度可与细度为300m2/kg、掺30%矿渣的水泥浆体强度相当。

  不同粉磨工艺下,矿渣水泥浆体强度的差别显然是由粒度分布不同所引起的,在混合粉磨过程中,由于微介质效应而使得产品中熟料粉磨过细、矿渣则较粗。由于熟料过细会使其水化速度过快,不利于成型捣实,而矿渣反应率与细度关系很大,粗颗粒将限制矿渣反应活性的发挥,因而浆体内部大尺寸孔的数量较多,导致浆体强度下降。同时,当矿渣颗粒较大时,矿渣水泥的水化相当微弱,而矿渣颗粒表面与浆体之间的粘接总是处于相对最弱处,这样浆体的断裂也就往往发生在矿渣颗粒表面,这也是混合粉磨工艺生产的矿渣水泥浆体强度低的一个原因。但混合粉磨工艺可以对水泥各组分的细度作合理匹配,既可使矿渣的活性得到充分发挥,又可使熟料水化后所产生的氢氧化钙及时被矿渣玻璃体所吸收,使浆体结构的密实性增加,水泥浆体强度得到充分发展。矿渣经预挤压后,易磨性得到了显著提高,在其后的混合粉磨过程中,产品的粒度分布可得到显著改善,从而提高了水泥浆体强度。

  上述的实验结果及分析表明,在高矿渣掺量下,宜采用单独粉磨工艺或预挤压后混合粉磨工艺。因为从粉磨能耗、粉磨工艺的简便性及粉磨产品的质量这3个方面来分析,单独粉磨工艺或预挤压后混合粉磨工艺均优于混合粉工艺。






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  评论人:肉牛   打分:0 分  发表时间:2015/4/10 12:35:14
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