几种有机物及其同系物做矿渣助磨剂的试验研究

粒化高炉矿渣是冶炼生铁时产生的主要废渣,按照生产1吨生铁产生约0.5吨的矿渣计算,仅2008年产生的粒化高炉矿渣就约有2.83亿吨。由于这种粒化高炉矿渣作为水泥活性混合材用于水泥生产中具有降低水泥熟料用量、提高水泥后期强度、降低水泥水化热等优点,过去一直被广泛应用于水泥生产中并作为水泥混合材和熟料一起粉磨制备矿渣水泥。有研究表明,当矿渣比表面积大于400 m2/Kg时,活性才能充分发挥。因为矿渣是玻璃体结构,它比熟料难磨。一起粉磨时达不到最佳活性,当熟料的比表面积达到400m2/Kg时,矿渣的比表面积一般不超过300m2/Kg。因此矿渣需要单独粉磨。单独粉磨后的矿渣不仅可作为水泥混合材制造水泥,更能作为活性掺合料直接替代部分水泥用在混凝土中。因此矿渣粉磨制备矿渣微粉应该从水泥生产中独立出来,成为一个新的产业。又因为单独粉磨矿渣耗电量非常大,耗电量是粉磨熟料的2-3倍,导致矿渣难于细磨。解决此问题的办法有两个,一是改进设备。因为用于矿渣粉磨的磨机价格昂贵,并不适合小的钢铁厂,因此有其局限性。二是在粉磨过程中使用助磨剂。助磨剂具有降低粉体细度、改善物化性能以及降低粉磨电耗的作用。另外价格便宜。因此在矿渣粉磨过程中加入助磨剂是很好的选择。以往的研究多集中在复合助磨剂上,而对单组分助磨剂缺乏系统的研究。本文选取了济源钢铁厂粒化高炉矿渣为研究对象,根据济源钢铁厂水淬矿渣的特点,以化学纯物质三乙醇胺、丙三醇、丙二醇、丙醇、乙二醇、乙醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、工业废渣木钙作为助磨剂,系统研究各个物质的最佳掺量,并比较碳链长度相同时,基团对矿渣粉磨的影响;基团个数相同时,碳链长度对矿渣粉磨的影响。小磨试验表明:(1)决定有机物助磨作用的因素是其中含有的官能团数目及类型、碳链长度和分子量大小。碳链长度相似,所含活性基团越多,粉磨效果越好;活性基团数目相同,碳链越长,粉磨效果越差;分子量大的粉磨效果不好;(2)不同粉磨时间助磨剂的粉磨效果不一样。15min粉磨时,三乙醇胺的效果好于丙三醇。而在粉磨30min时丙三醇的效果好于三乙醇胺。出现差异的原因主要是随着粉磨时间的增加,磨内温度升高,物料有足够的动能克服静电斥力,三乙醇胺中由于静电斥力而使物料分散的作用减弱,又因为其碳链比丙三醇的长。(3)三乙醇胺的最佳掺量为0.06%,丙三醇为0.04%,十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的最佳掺量都为0.08%,木钙本试验的最佳掺量为0.1%。(4)对粉磨15min,用掺加三乙醇胺的矿渣粉体配制的矿渣水泥的早期强度来说,三乙醇胺促进水泥颗粒水化对早期强度的提高起主要作用。对粉磨30min掺加三乙醇胺的矿渣粉体配置矿渣水泥的早期强度来说,有机物阻止水化而降低强度起主要作用。而对后期强度,加入的助磨剂对矿渣水泥性能的影响越来越小。丙三醇和木钙对矿渣水泥性能的影响不是太大。十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠明显的降低了水泥强度。