水泥生产中使用高效环保型助磨剂的节能减排效果
时间：2021-01-10 00:02:42 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要:水泥助磨剂是水泥产业链中的一种产品,已成为许多水泥生产企业粉磨生产过程中必不可少的原料之一,它能明显改善粉磨过程,显著提高粉磨效率,减少能耗,对于降低企业成本,提高市场竞争力具有重要意义。本文结合水泥助磨剂在节能减排中的重要作用,实例分析了其在广东塔牌集团股份有限公司惠州龙门分公司的试验和生产中的功能体现。
关键词:水泥助磨剂应用节能减排
中图分类号:TQ172文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)02(c)-0034-02
1 我国水泥助磨剂应用现状
1.1 水泥助磨剂的概念及其机理
助磨剂是在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂,它在水泥物料粉磨过程中可以显著降低磨粉的表面能,克服磨粉间的吸引力,减小粉碎阻力,防止糊球糊磨,提高磨粉的流动性,从而降低磨机功耗,提高粉磨效率。
关于水泥助磨剂的作用机理,目前有多种理论,比较著名的有以下几种:
(1)颗粒分散理论
国外学者马杜里认为,水泥物料被粉碎时会出现大小不同的颗粒团体,这些团体有随时聚合的可能,会形成粉磨阻力,使粉磨效率下降,这是因为水泥物料被粉碎,颗粒内部的价键被切断,在断裂面上出现不饱和的价键,形成带有电荷的结构单元或带有不配对电子的游离基,它们会相互吸引,致使断面重新弥合。助磨剂是极性物质,具有不对称结构,正、负电荷重心不重合,形成偶极矩。在力场中偶极子随力场的作用方向而取向。因而,加入到物料中的助磨剂被吸附在颗粒新表面不平衡价键力的位置,平衡了颗粒表面的过剩价键,颗粒之间的附聚力得到屏蔽,从而避免了由于不平衡价键的作用颗粒又再重新聚结的可能性。因此助磨剂在粉碎中起着防止聚结或起着分散作用。
(2)断裂力学理论
格里菲斯的断裂力学理论认为,一切实际材料总存在许多细小的裂纹,材料的断裂过程从结构最薄弱处开始,断裂时新的裂纹不断出现,旧的裂纹不断延长,裂纹不断扩展最终导致材料破裂。助磨剂是表面活性刘,在被粉碎的物料中添加适量的助磨剂,它能吸附在裂纹上,而且它会不断向裂纹内部渗透,加快裂纹的扩展速度,从而改善材料的易碎性。
(3)强度消弱理论
列宾捷尔提出了强度消弱理论,他认为,助磨剂吸附在物料表面,影响了物料的物理化学性能,即降低了物料颗粒表面能量,从而改变了物料的硬度和强度,使物料颗粒的易碎性提高,有利于粉碎过程的进行。
在些理论并不矛盾,只是他们的视角不同,分别强调的是粉磨不同时期所起的不同作用,然而,他们各自的局限性也不可否认,各种理论学说都只能解释部分问题。因此,还需要进一步完善,以期有更加完善的理论来指导助磨剂的生产及应用。
1.2 水泥助磨剂在工业上的应用
助磨剂应用于水泥工业生产最早始于20世纪30年代的英国,随着实践的进行,人们对助磨剂的作用认识程度的逐渐加深,各国都加大了对水泥助磨剂的研究和应用转化,德国、法国、美国、日本、俄罗斯、朝鲜等国对助磨剂的研究和应用较为广泛,在日本几乎所有的水泥生产厂家都使用水泥助磨剂,其他发达国家水泥助磨剂的使用率也非常高。近年来,我国许多企业也开始在水泥生产中使用助磨剂,但是,我国使用水泥助磨剂的历史较短,虽然随着我国关于助磨剂的研究的不断深入,也研制开发了许多性能优异的助磨剂,但总体说来,和西方国家还有很大差距。我国的水泥助磨剂生产成本较高,且对环境造成较严重的污染,同时,许多助磨剂的生产和销售单位,仅仅注重产品推广,而忽视粉磨工艺和粉磨物料的差异,加之助磨剂产品单一,适应性不广,使得助磨剂使用效果不佳,粉磨产品质量不稳定。最终,导致我国水泥生产企业的水泥助磨剂的使用率不足5%,远远低于西方发达国家的使用水平。
因此,我国要想在水泥助磨剂的应用方面,缩小与西方发达国家的差距,提高其在水泥生产中的应用比例,就应加大研究高效环保型助磨剂的力度,达到节能减排的目的,同时,还要加强对配套设施及工艺参数的研究,优化各个因素,为助磨剂发挥最大功效创造条件。
2 水泥助磨剂的节能减排作用
2.1 提高磨机产量,降低成本
一方面,助磨剂具有的分散效果,能够消除水泥颗粒在磨机内的团聚现象,使得磨细的颗粒能够及时通过蓖板输送出磨,减少了过粉磨现象,提高了磨机的粉磨效率。另一方面,助磨剂的分散效果还可以大大减少磨内糊球、糊衬板的现象,减少了水泥“糊层” 的缓冲作用,提高了磨机电能转化为机械冲击能的效率, 增加了研磨体与磨机衬板之间以及研磨体之间的撞击、研磨次数,提高了粉磨效率。当保持水泥颗粒分布不变时,磨机产量得以提高,因此,生产单位数量的水泥,消耗的粉磨电能降低,成本降低,效益增加。
另外,磨机产量的提高,可增加全年水泥产量,加快资金的回笼和周转,并使设备折旧、工资、磨机耗材与维修费等各种分摊成本降低,明显增加企业的总利润；在保持原有生产能力的情况下,可减少水泥磨的运行时间,增加设备维护时间,保持较高的设备完好率,水泥磨系统设备由于运行时间缩短,磨损减少,相应增加了设备的服务年限。
2.2 改善水泥质量,提高强度
随着高效复合水泥助磨剂使用的推广,助磨剂还利用化学物质所特有的功能,使得水泥的比表面积得以有效提高,加快了水泥的水化速度。同时,助磨剂中增强激发成分的作用,可提高水泥的强度,进而提高水泥产品质量。高质量的水泥不仅可以使产品在市场中的竞争中保持优势,市场地位更加巩固,而且由于水泥质量的提高,还可适当放宽对熟料的质量要求,使得粉磨站的外购熟料可以有更多的选择,进而降低了采购成本,增加企业效益。
3 实例分析
下面以笔者所在公司-广东塔牌集团股份有限公司惠州龙门分公司的试验和生产为依据,分析由于在水泥生产中使用水泥助磨剂给企业带来的经济效益。
国家“十一五”规划中明确强调生产型企业要将节能减排作为重要工作来抓,同时,为企业开展节能减排工作提供了许多有力政策支柱。水泥企业作为高能耗企业,应该积极响应国家号召,将面临的严峻挑战转化为战略机遇,转变生产方式,在保护环境的同时,降低企业生产成本,提高市场竞争力。因此,水泥企业应该在生产过程中选择高效环保型助磨剂,进而达到经济效益和社会效益双丰收的目的。
广东塔牌集团股份有限公司惠州龙门分公司拥有2条5000吨/日产新型干法旋窑生产线和5条￠4.2×13m水泥磨,由于受当地原燃材料影响,熟料矿物组成中K2O、Na2O、MgO、C3A偏高,生产熟料往往出现早期强度高,后期强度低的问题。
在生产水泥时由于熟料后期强度低原因,只有通过提高熟料掺入量来保证和稳定水泥实物质量,同时由于市场的竞争日趋激烈,迫使水泥企业不得不降低粉磨能耗,以提高经济效益。目前,大多数企业采取的主要措施之一是在水泥中粉磨过程中掺加助磨剂。事实证明,这是提高水泥粉磨效率的一种方法。
2008年度,我公司对助磨剂在水泥中的应用进行了大胆尝试,开展了大量的试验工作,选用国内外不同厂家的助磨剂进行试验小磨试验,如:国外CBA1104水泥添加剂、洛阳CD分散剂、福建CDA助磨剂、浙江YJ系列水泥助磨剂、深圳弘朝KPY-5GB高效环保型水泥助磨剂(见表2)。这些新型的水泥助磨剂品种在保留传统优点的同时,在产品的均匀性、性价比等方面已经有了长足的进步；同时在水泥粉磨过程中使用后可以改善水泥产品质量,如:水泥早、后期强度,用水量,及满足其它不同的需要。
