矿渣是冶炼生铁时的副产品
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矿渣是冶炼生铁时的副产品,具有较高的潜在活性。目前,矿渣除用作混合材用来生产矿渣水泥外,特别是磨细矿渣微粉作为矿物掺合料已成为制备高性能混凝土必不可少的组分之一。但是矿渣在使用过程中存在易磨性差,早期强度偏低,制约了矿渣的推广应用。延长粉磨时间虽然可以提高粉磨效率,但增加了电耗,增加了粉磨成本,同时在矿渣的粉磨过程中,由于物料在粉磨过程中受各种力的影响导致颗粒内部的电价键断裂,产生电子密度的差异,在断面两侧形成一系列交错的活性点,它们彼此吸引,使断裂面趋向于复合并使物料发生团聚,从而使粉磨产量和质量大幅度下降。为降低粉磨能耗、阻止矿渣断裂面的愈合和减少团聚现象,使用矿渣助磨剂是最简单易行的办法,使用本产品可提高粉磨效率10-15%左右。
武汉理工大学马保国认为:含有羟基的多功能添加剂,掺量在3.5/万,有最佳助磨效果,聚羧酸盐减水剂对矿渣的助磨效果不佳。上海大学化学系认为:A: 20%的三乙醇胺+20%丙三醇(甘油)+15%的硫酸铝溶液+30%的纸浆黑液+5%脂肪酸盐+10%的水,搅拌均匀,静置2小时后,过滤得到溶液。掺量4-8/万。B: 20-25%的三乙醇胺+30-45%乙二醇+15-30%的十二烷基苯磺酸钠+10-25%的三聚磷酸钠。掺量4-8/万。C: 三乙醇胺+六偏磷酸钠,三乙醇胺+丙三醇(甘油)+硫酸钠,以上方案具有较好的助磨效果。同济大学材料学院的研究表明:三乙醇胺,多元醇,硫酸钠,铝酸盐,铵盐,FDN萘系混凝土减水剂,含有羟基的高分子化合物,多元醇,掺量2-3/万,效果最佳。木质素和水玻璃对提高矿渣的助磨效果不佳。安徽建筑工业学院的思路是:三乙醇胺+无机盐具有较好助磨效果。沈阳建筑大学认为:三乙醇胺对提高矿渣助磨效果作用不大;三乙+有机醇类效果最佳。三乙+有机醇+磷酸盐效果也不错。美国道.康宁公司的发明专利表明,某些有机硅类的聚硅氧烷类的有机物对矿渣有良好的助磨作用。
三乙醇胺对提高矿渣助磨效果作用不大,木质素磺酸钠和甘油对矿渣的助磨效果也不好,聚合多元醇加上含有羟基的化合物仍然是矿渣助磨剂的最理想组合。
拿做水泥助磨剂的思路去做矿渣助磨剂肯定行不通。
多元醇对矿渣的助磨作用机理
助磨剂分子在粉磨过程中吸附于固体颗粒表面上,产生列宾捷尔效应--当存在界面吸附时,界面处的内聚力降低了,也就降低了界面张力,使物料颗粒的表面自由能减小,促使颗粒软化。因而在相同的粉磨时间下,使用助磨剂可以得到更高的粉磨细度。由于列宾捷尔效应,加入助磨剂后,颗粒上原有的裂缝在吸附表面活性剂分子井形成吸附层后更容易扩展,防止裂缝的愈合;同时助磨剂吸附在颗粒表面上能平衡因粉碎而产生的不饱和价键,防止颗粒再度聚结,从而加剧了粉碎过程的进行,使颗粒圆度降低,表面粗糙度增大。随着球磨时间的增加,尽管矿渣粒度不再减小,但是颗粒表面仍然可能会产生新的活化点,同时内部产生缺陷和裂纹,多元醇对这种缺陷和微裂纹有很强的浸润渗透作用,阻止裂纹的闭合,减少颗粒的团聚。有资料表明:含有羟基“-OH类”——甲醇,乙醇,1-丁醇,dl-2-丁醇,2-乙烯正正己醇,间苯二酚,对苯二酚,苯酚,邻甲酚,间甲酚,对甲酚,乙二醇,丙二醇,丙三醇,二甘醇,二丙二醇,三丙二醇,单乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺这些化学物质对矿渣的粉磨都有促进作用。当然,酚类的化学物质一般有毒性,一般不用来做助磨剂。当然,全国各地矿渣的品质不一,选择合适的矿渣助磨剂品种,还要和矿渣的品质相匹配才能达到
最佳效果。
结语
矿渣的粉磨和水泥的粉磨有很大的不同,入磨的矿渣往往含有一定的水分,实践表明:矿渣含水量在0.5-1.2%之间,矿渣的粉磨往往有最佳的粉磨效率,太干和太湿的矿渣都不利于粉磨作业也不利于提高产量。矿渣助磨剂的加入,往往会使矿渣微粉流速加快,这时需要改进和调整磨机内部的结构和研磨体的继配,进而才能实现最佳匹配,达到提产高产的目的。矿渣助磨剂的发展方向:一是单纯提高产量;二是提高矿渣的活性指数;还有一个是复合型既提高产量又提高矿渣的活性指数。研究复合型的矿渣助磨剂无疑是发展的方向,也符合当今节能减排和发展循环经济的政策。
张伟博士的文章,矿渣助磨剂做的成功的有一些,但大多数的助磨剂企业对此比较头疼,矿渣助磨剂用户比较多的有:枣庄荣宝来和北京孟庆波的公司。