探索火山灰摻量對(duì)水泥磨性能的影響

國(guó)外有很多水泥企業(yè)都是用火山灰作為水泥混合材料，來(lái)提高水泥產(chǎn)量，降低水泥磨電耗。為了使火山灰在國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)得到充分利用，相關(guān)專(zhuān)家也開(kāi)始研究不同火山灰摻量對(duì)水泥磨性能的影響，并做了相關(guān)試驗(yàn)，下面為大家詳細(xì)介紹。

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

水泥廠使用的水泥磨磨盤(pán)直徑560mm，裝機(jī)功率為30kW，水泥粉磨設(shè)計(jì)能力300～800kg/h。工藝流程：一定粒度的熟料、石膏和混合材由提升機(jī)送入喂料倉(cāng)，再經(jīng)圓盤(pán)喂料機(jī)、皮帶機(jī)和鎖風(fēng)分格輪喂入磨內(nèi)。物料在磨內(nèi)被粉磨后由風(fēng)力提升經(jīng)過(guò)上部的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)進(jìn)行分選，粗粉返回到磨盤(pán)上再粉磨，細(xì)粉隨氣體進(jìn)入袋除塵器被收下，干凈空氣排入大氣。該系統(tǒng)在配置和設(shè)計(jì)上與工業(yè)磨粉系統(tǒng)相同，并帶有外循環(huán)裝置；采用集中控制，可以調(diào)節(jié)、記錄有關(guān)參數(shù)。

二、試驗(yàn)原理

影響粉磨電耗的因素很多，主要包括產(chǎn)品的比表面積、熟料的性質(zhì)、混合材的品種和摻量，以及水泥磨的結(jié)構(gòu)形式和操作參數(shù)等。為了簡(jiǎn)單方便地弄清楚這一關(guān)系，本試驗(yàn)只改變火山灰摻量來(lái)探求其對(duì)成品水泥粉磨電耗的影響。而粉磨電耗的變化實(shí)際上體現(xiàn)在物料的易磨性、粉磨時(shí)間和比表面積的變化等方面，因此試驗(yàn)中主要研究摻加火山灰后，火山灰水泥的比表面積與主機(jī)單位電耗的變化規(guī)律，據(jù)此估算火山灰摻量對(duì)粉磨電耗的影響。結(jié)合目前有些報(bào)價(jià)項(xiàng)目水泥中火山灰摻量達(dá)到35%左右，因此本試驗(yàn)確定的火山灰在水泥中的摻入量分別為0%、15%、30%和45%，石膏摻量為5%。

三、試驗(yàn)原料

熟料和石膏來(lái)自國(guó)外某水泥廠，火山灰來(lái)自菲律賓拉法基粉磨站，其化學(xué)成分、粉磨功及T3000數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。T3000是指試樣在Φ305mm×305mm試驗(yàn)球磨中粉磨至比表面積3000cm2/g所需要的時(shí)間，該值可相對(duì)反映物料粉磨到一般水泥細(xì)度時(shí)的難易程度。熟料粉磨功指數(shù)按照GB/T26567—2011《水泥原料易磨性試驗(yàn)方法（邦德法）》（P=80μm）球磨標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，該值可反映物料粉磨到一般水泥生料細(xì)度時(shí)的難易程度。熟料的粉磨功指數(shù)為18.4kWh/t，對(duì)于熟料來(lái)說(shuō)，易磨性較差。而火山灰的粉磨功指數(shù)為19.0kWh/t，對(duì)于火山灰來(lái)說(shuō)，屬于較難粉磨的物料。從試驗(yàn)分析看出，在球磨中，這種火山灰細(xì)磨的易磨性較熟料好，也就是這種火山灰摻入熟料中后對(duì)水泥的比表面積有一個(gè)提高的功能?；鹕交覍儆谝环N硅鋁質(zhì)巖類(lèi)，是火山噴發(fā)的碎屑產(chǎn)物之一，一般為多孔巖石。其以小顆粒狀的料為主，其間夾雜大顆粒物料，在大顆粒表面有明顯的氣孔。

四、試驗(yàn)結(jié)果與分析

1、火山灰摻量對(duì)水泥比表面積和主機(jī)電耗的影響

經(jīng)試驗(yàn)得知，火山灰的摻入，在粉磨電耗相近時(shí)，水泥比表面積明顯增加，說(shuō)明在熟料中摻入該種火山灰能有利于水泥比表面積。也就是說(shuō)如果控制相同的比表面積，摻入火山灰就能降低水泥的粉磨電耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。當(dāng)然此時(shí)的水泥性能是否滿足要求還需要進(jìn)一步研究。

2、火山灰摻量對(duì)水泥顆粒分布的影響

分析火山灰摻量對(duì)其水泥成品細(xì)度、均勻性系數(shù)和特征粒徑的影響，可以了解到，隨著火山灰摻入量增大，雖然其水泥成品的比表面積越來(lái)越大，但其均勻性系數(shù)n值越來(lái)越小，火山灰摻入量越大，n值越小，說(shuō)明摻入火山灰后其水泥成品的顆粒分布范圍變寬。這也能從摻入火山灰后其成品的45μm篩余結(jié)果上體現(xiàn)出來(lái)，摻入火山灰后，雖然其比表面積達(dá)到了4000-5000cm2/g，但其45μm篩余基本上還在2%-4%之間，與不摻火山灰的純硅酸鹽水泥（比表面積3300-4000cm2/g）基本一致。

從水泥的特征粒徑來(lái)看，不摻火山灰的純硅酸鹽水泥的特征粒徑在18-21μm，摻入火山灰后的水泥的特征粒徑在15-20μm。

五、分析與討論

1、火山灰摻量對(duì)粉磨比表面積增量和粉磨電耗的影響

混合材摻量對(duì)粉磨電耗的影響主要反映在對(duì)成品水泥比表面積的提高上面。當(dāng)要求磨到相同比表面積時(shí)，摻入混合材能降低粉磨電耗。例如，在水泥成品中摻入1%的石膏能使成品水泥增加120cm2/g的比表面積，摻入1%石灰石能增加50-80cm2/g的比表面積。那么摻入1%的火山灰能增加多少比表面積呢？

經(jīng)計(jì)算，在相同粉磨電耗下，比表面積增量隨火山灰摻量的增加而減少。在相同火山灰摻量的情況下，比表面積增量隨粉磨電耗的增加而減小。當(dāng)成品水泥比表面積＜4000cm2/g時(shí)，每1%火山灰摻量對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)值約為25cm2/g；當(dāng)成品水泥比表面積＞4000cm2/g時(shí)，每1%火山灰摻量對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)值約為20cm2/g。與此同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理后得出，該品種熟料和火山灰的單位電耗所產(chǎn)生的比表面積S與火山灰摻量x之間的關(guān)系為S=136.64e0.0062x，由此計(jì)算出，該水泥磨純硅酸鹽水泥比表面積到3200cm2/g時(shí)單位電耗為23.4kWh/t，純菲律賓火山灰水泥比表面積到4000cm2/g時(shí)單位電耗為15.7kWh/t。采用不同產(chǎn)地的火山灰及熟料時(shí)由于其各自的易磨性不同，以上計(jì)算的數(shù)據(jù)可以有差別，這時(shí)候就需要通過(guò)粉磨功指數(shù)及T3000數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行校正。

2、火山灰摻量對(duì)其水泥性能的影響

選取不同火山灰摻量的水泥成品進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、砂漿流動(dòng)度和強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，摻火山灰的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量基本保持不變。水泥砂漿流動(dòng)度隨著火山灰摻量的增加而降低。雖然火山灰摻入后水泥比表面積有所增加，但因熟料含量減少，使大摻量的火山灰水泥強(qiáng)度降低很多。如摻入了45%的火山灰后，雖然水泥比表面積從3886cm2/g增加到4966cm2/g，但水泥的3d和28d抗壓強(qiáng)度較沒(méi)摻火山灰的分別降低了32.2%和36.9%。由此可見(jiàn),火山灰作為一種活性混合材，其活性是相當(dāng)有限的。

3、火山灰水泥粉磨電耗計(jì)算舉例

為了核實(shí)比表面積增量和火山灰粉磨電耗的計(jì)算數(shù)據(jù)，比較了投產(chǎn)的2個(gè)廠(以球磨機(jī)為例）的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)之間的差別，可以了解到，計(jì)算電耗和實(shí)際電耗還是比較接近的。

六、結(jié)論

1、在水泥熟料中摻入菲律賓火山灰對(duì)其具有助磨作用，但是助磨作用并非隨著摻量增加而增加。

2、當(dāng)成品水泥比表面積＜4000cm2/g時(shí)，每1%火山灰摻量對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)值約為25cm2/g；當(dāng)成品水泥比表面積＞4000cm2/g時(shí)，每1%火山灰摻量對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)值約為20cm2/g。

3、當(dāng)要求粉磨到相同比表面積時(shí)，摻入混合材能降低粉磨電耗。經(jīng)計(jì)算得到，水泥磨粉磨純菲律賓火山灰比表面積到4000cm2/g時(shí)單位電耗為15.7kWh/t。

4、摻入火山灰后，在一定比表面積范圍內(nèi)，其水泥成品的顆粒分布范圍變寬。

5、摻入火山灰后，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量基本保持不變；水泥的砂漿流動(dòng)度隨著火山灰摻量的增加而降低；當(dāng)火山灰摻量達(dá)到45%后，其強(qiáng)度降低了35%。因此，火山灰作為一種活性混合材，其活性相當(dāng)有限。

綜上可知，利用火山灰來(lái)提高水泥磨粉磨的性能是有一定操作難度的，因此，想要真正的提高水泥磨性能，增加水泥產(chǎn)量，還是要從設(shè)備本身入手，選擇優(yōu)質(zhì)的水泥磨才是根本。河南紅星礦山機(jī)器有限公司生產(chǎn)的水泥建材設(shè)備，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定，是水泥企業(yè)的更加選擇，歡迎大家前來(lái)咨詢選購(gòu)，選購(gòu)熱線：0371-67772626，或者點(diǎn)擊在線咨詢。