三乙醇胺_丙三醇和木钙做矿渣助磨剂的试验研究

可 以 等 量 或 超 量 替 代 部 分 水 泥 用 到 混 凝 土 中 [5]， 从 而
减少混凝土中水泥用量。 但单独粉磨矿渣消耗的电力
是粉磨熟料的 2～3 倍[6]。为了解决这个问题，往往在粉
磨过程中加入助磨剂。 但以往的研究集中在复合助磨
剂上，对单组分助磨剂缺乏系统的研究。 为此，本文选
择了两种单组分助磨剂和一种工业废渣，系统研究它
图 3 粉磨 30min 的矿渣 45μm 和 80μm 筛余对比
图 4 粉磨 15min 和 30min 的矿渣比表面积对比
从 图 4 可 以 看 出 ， 不 论 是 粉 磨 15min 还 是 30min， 三 种 助 磨 剂 都 增 大 了 矿 渣 的 比 表 面 积 。 粉 磨 15min 时 ，三 乙 醇 胺 的 效 果 最 好 ，而 在 粉 磨 30min 时，丙三醇的效果最好。 木钙在掺量比较少时，比表面 积几乎没有增加，这是因为木钙是工业废料，所含的 助磨成分较少。 从比表面积结果看，对掺加三乙醇胺 和丙三醇来说，随着助磨剂掺量的增加，比表面积先 快速增加，到某个掺量时，增加速度变缓。 这个结果和 筛余得出的结果一致。 掺加木钙的矿渣粉的比表面积 在本试验掺量中是一直增加的。 三者都不同程度地增 加了矿渣粉的比表面积，说明三者在一定程度上都降 低了物料的表面能。
2010.No.3
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三乙醇胺、丙三醇和木钙做矿渣助磨剂的试验研究
杨文玲 1，王玉江 2，张战营 3，文九巴 1，赵洪义 4 （1.河南科技大学 材料科学与工程学院，河南 洛阳 471003；2.洛阳理工学院，河南 洛阳 471023；
3.河南理工大学，河南 焦作 454000；4.山东宏艺科技有限公司，山东 临沂 276034）
2010.No.3
杨文玲，等：三乙醇胺、丙三醇和木钙做矿渣助磨剂的试验研究
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时， 与样品 5 相比，3～30μm 颗粒含量增大最多的是 掺量为 0.04%丙三醇。
表 2 三种助磨剂最佳掺量下矿渣的颗粒分布
样品
粉磨时 间/min
助磨剂 种类及掺量
颗 粒 分 布 /% ≤3μm 3～30μm 30～60μm60～80μm﹥80μm
熟 料 经 颚 式 破 碎 机 破 碎 到＜5mm， 再 按 熟 料∶石 膏 ＝95 ∶5 的 配 比 配 制 3kg 试 样 ， 然 后 在 Φ500mm ×500mm 标准实验室小磨中进行粉磨，粉磨 15min 后 制成硅酸盐水泥，备用。
接着每次称取矿渣 3kg，将助磨剂按一定浓度配 比加入到矿渣中，混合均匀后在标准试验小磨中进行 粉磨， 粉磨时间分别为 15min 和30min， 制备成矿渣 粉，再将已得到的硅酸盐水泥和矿渣粉按各占 50%的 比例混合均匀后制成矿渣水泥。
1
0
9.05 41.32 32.63 10.30 6.70
2
15
0.06% 三乙醇胺
9.75 42.50
33.71
9.29 4.73
3
0.04%丙三醇 9.55 42.46 33.35 9.86 4.78
4
0.1%木钙 9.50 42.30 33.60 10.14 4.46
5
0
11.85 45.02 32.65 8.87 1.61
由于三乙醇胺和丙三醇价格昂贵，综合考虑助磨 效果和经济成本后， 确定最佳掺量三乙醇胺 为 0.06%，丙三醇为 0.04%，木钙为 0.1%。 2.1.3 颗粒分布
表 2 是三种助磨剂在最佳掺量下分别粉 磨 15min 和 30min 矿渣粉的颗粒分布。
从表 2 可以看出，加助磨剂后都不同程度地增大 了对水泥强度起作用的 3～30μm 颗粒的含量。 在粉 磨 15min 时， 与样品 1 相比，3～30μm 颗粒含量增加 最 多 的 是 掺 加 0.06%的 三 乙 醇 胺 ； 而 在 粉 磨 30min
摘要:研究了三乙醇胺、丙三醇和木钙三种物质在不同时间和不同 掺 量 下 对 矿 渣 的 助 磨 作 用 ，并 做 了 50%矿 渣 粉+50% 硅酸盐水泥配制的矿渣水泥的性能测试。 试验结果表明：三类物质都有良好的助磨效果，能够显著降低筛余，增大比表 面 积 ， 并 增 加 3～30μm 颗 粒 含 量 。 考 虑 粉 磨 效 果 和 经 济 成 本 ， 确 定 三 乙 醇 胺 、 丙 三 醇 和 木 钙 的 最 佳 掺 量 分 别 为 0.06%、0.04%和 0.1%。 关键词:粒化高炉矿渣；助磨剂；粉磨 Abstract: The effects of triethanolamine, glycerol and calcium lignosulfonate with different content as grinding aids on slag grinding process were studied at different time. The properties of slag cement with 50% slag powder and 50% Portland cement was tested. The results showed that the three types of grinding aids had good effect, and could reduce the slag fineness significantly and the content of the particles with diameter at 3 -30μm increased. Considering the effect and economic cost of grinding, the best content of triethanolamine, glycerol, calcium lignosulfonate was 0.06% , 0.04% , 0.1% separately. Key words: granulated blast furnace slag; grinding aids; grinding First author's address: School of Materials Science and Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, Henan, China
发性比丙三醇大。 二是矿渣在粉磨 30min 时丙三醇比
三乙醇胺能更好地解决颗粒的团聚问题。 为了验证这
两个观点的正误，分别做了三乙醇胺和丙三醇的挥发
性试验和休止角试验。
表 3 是三乙醇胺和丙三醇在缓慢升温到 80℃和
恒温 80℃，干燥时间分别为 15min 和 30min 的挥发性
试验。
表 3 三乙醇胺和丙三醇的挥发性试验
们在不同粉磨时间和不同掺量下对矿渣的粉磨作用
及其对水泥性能的影响，并对助磨机理做了探讨。
1 试验原料及方法
1.1 试验原料
矿渣：济源钢铁厂水淬矿渣。 熟料：黄河同力水泥
有限公司提供的水泥熟料。 石膏：山西潞城产石膏。
矿渣、熟料和石膏的化学成分见表 1。
表 1 试验材料的化学成分
%
原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O Loss
35.74 (0.11)
35.79 (0.06)
注：括号内为挥发掉的助磨剂质量。
从 表 3 可 以 看 出 ， 无 论 是 干 燥 15min 还 是 30min，无 论 是 缓 慢 升 温 还 是 恒 温 ， 三 乙 醇 胺 和 丙 三 醇 挥发均不明显。 因此， 粉磨 30min 三乙醇胺由于挥发 性大而降低助磨效果的推测是错误的。
α=arctan(h/R) 式中：
h— ——粉体自然堆积时高度，mm； R— ——底板半径，13.5mm。
从图 2 和图 3 可以看出，三种助磨剂都不同程度 地降低了筛余。 其中粉磨 15min 时三乙醇胺对 45μm 和 80μm 筛余降低的效果最好，而粉磨 30min 时丙三 醇降低筛余的效果最好。 从筛余结果看，随着助磨剂 掺量的增加，筛余先快速降低，到某个掺量时，降低速 度变缓。 筛余降低说明助磨剂的加入减少了粗颗粒的 含量。 但筛余量表示的细度仅表示了粗颗粒的含量， 不能测出对强度起作用的细颗粒的含量，更不能测出 大小不同颗粒的比例。 因此，筛余只能粗略的表示助 磨效果。 2.1.2 比表面积
图 4 是粉磨 15min 和 30min 不同助磨剂掺 量 下 矿渣的比表面积对比。
图 1 休止角测定仪示意
2 结果与讨论
2.1 助磨剂对矿渣细度的影响 2.1.1 筛余
图 2 和图 3 分别为掺入助磨剂后粉磨 15min 和 30min 的矿渣 45μm 和 80μm 筛余对比。
图 2 粉磨 15min 的矿渣 45μm 和 80μm 筛余对比
助磨剂挥发性试验：称取一定量的助磨剂滴放在 一个平板玻璃上，放在烤箱内采用缓慢升温和恒温两 种方式测试助磨剂的挥发性。 估计小磨试验温度
河 南 省 科 技 厅 攻 关 项 目 （082102340025）；省 教 育 厅 自 然 科 学 研 究 计 划 （2008A430013）
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ห้องสมุดไป่ตู้
30
0.06% 三乙醇胺
12.17 45.29
33.27
8.21 1.06
7
0.04%丙三醇 12.39 45.43 33.35 7.81 1.02
8
0.1%木钙 12.10 45.30 33.20 8.45 0.95
2.1.4 存在问题探讨
在粉磨 30min 时三乙醇胺的助磨效果不如丙三
醇的原因可能有两种：一是三乙醇胺在温度较高时挥
中图分类号：TQ172.462 文献标识码：A 文章编号：1002－9877（2010）03-0001-04
0 引言
助磨剂：三乙醇胺、丙三醇和木质素磺酸钙（简称
粒化高炉矿渣具有较高的潜在活性， 但比较难
磨[1-2]，与熟料一起粉磨时达不 到 最 佳 活 性 点 ， [3-4] 因 此
需要单独粉磨。 粉磨后的矿渣微粉具有很高的活性，
36.43 (0.02)
36.44 (0.01)
36.47 (-0.02)
玻璃板 35.93g+ 三乙醇胺 1.2g
37.08 (0.05)
37.04 (0.09)
37.10 （0.03)
37.07 (0.06)
玻璃板 34.65g+ 丙三醇 1.2g
35.57 (0.28)
35.80 (0.05)
为 50～100℃，本试验采用温度为 80℃。 团聚试验： 休止角体现了粉体流动性的大小，休
止角越小，流动性越好。 一般来说，影响休止角大小的 因素主要是粉体的团聚程度和颗粒分布情况。 而在实 验室小磨粉磨物料时，易出现静电团聚现象，刚出磨 的粉料容易团聚在一起。 因此对刚出磨的水泥进行休 止角的测定，最能反映磨内的真实情况。 休止角测试 采用自制仪器，如图 1 所示。 底板半径 R 一定，水泥 粉体从位于底板中心上方的漏斗落下呈自然堆积状 态，测定粉体自然堆积时高度 h，按下式计算水泥粉 体休止角：
矿渣 32.34 15.62 2.63 35.80 9.58 0.15 0.63 0.30 0.64
熟料 21.94 4.65 3.12 64.06 3.33 0.68 1.06 0.29 0.31
石膏 4.52 1.50 0.72 30.65 2.35 38.07 0.49 0.15 20.85
木钙）。 1.2 试验方法
g
加热时间 及方式
质量
15min
30min
缓慢加热 到 80℃后
恒温 80℃后
缓慢加热 到 80℃后
恒温 80℃后
玻璃板 35.93g+ 三乙醇胺 1.8g
37.58 （0.15）
37.56 (0.17)
37.59 (0.14)
37.58 (0.15)
玻璃板 34.65g+ 丙三醇 1.8g
36.14 (0.31)
试验期间小磨的钢球、钢段的填充量和级配保持 不 变 。 筛 余 测 定 用 80μm 和 45μm 的 方 孔 筛 以 及 FSY150-A 型负压筛析仪，依据 GB/T 1345—2005；勃 氏比表面积测定采用 DBT-127 型勃氏透气比表面积 仪，依据 GB/T 8074—2008；水泥标准稠度用水量、凝 结时间、安定性测定依据 GB/T1346—2001；水泥胶砂 强度依据 GB/T17671—1999；粒度分布采用 JL-1166 激光粒度分析仪测定。