助磨剂对水泥粉碎的影响是基于细颗粒的分散。认为垂直辊磨机(vrm)的研磨辅助设备应该通过颗粒之间的粘附力来稳定辊与工作台之间的料床是一种误解。研磨辅助剂降低了切割表面的极性和颗粒之间的引力。
这意味着细颗粒的聚集和大颗粒周围细颗粒的填充被驱散，从而提高了分离器的效率。细颗粒内部循环减少，研磨轨道上的熟料变粗。颗粒间的摩擦从而提高了粉碎过程的效率。通过这种方式，研磨助剂稳定了磨台上的料床，促进了压实和排气，提高了产量，减少了立式辊磨机的振动(见图1)。
颗粒之间的粘附力决定性地影响着粉末的流动性。它们与颗粒的大小成正比:颗粒越小，粉末的流动性越低。助磨剂减少颗粒之间的附着力，而不会对材料床的稳定性和流化产生负面影响。在球磨机中，研磨时间比VRM长，过多的粉末流动性会导致研磨不足或效率低，因为物料在磨机上流动太快。与球磨机相比，vrm有非常高的内部循环，短的磨机停留时间和大量的分级步骤，将分散良好的细粉带出磨机系统。
结论?碾磨助剂增加了成品水泥的粉末流动性，而不会降低材料床的稳定性。助磨剂的效果很大程度上取决于水泥的细度:表面积越大，吸引力越大，因此适当的助磨剂的效益就越大。
最佳助磨剂在很大程度上仍是根据经验选择的。然而，西卡发现，从实验室或试验磨的测试中，对研磨辅助机制的更深理解1，有助于选择。
在Loesche测试
Loesche GmbH是水泥行业领先的VRM制造商。它运营着一个技术中心，用于开发新技术、新材料和优化轧机设置。西卡已经使用这个优秀的设施，以增加有关机制的知识和测试先进的研磨辅助2．在这些测试中，试验轧机的工作参数和尺寸如下:
- 表径:36厘米
- 滚轮数量:2个
- 鲜饲料，单熟料:130公斤/小时
- 工作台转速:98rpm
- 工作压力:150bar
- 分离速度:650rpm
- 新风:480m3./人力资源
- 温度(分离器后):90°C
- ΔP机: 21 mbar
- 细度(布莱恩)目标:4200cm2/ g
磨机进口和出口之间的压差(ΔP机)是测试助磨剂的一个重要过程变量。ΔP机反映轧机的负荷和填充水平。在分隔符设置不变时，增加ΔP机意味着更多的内部循环和更多的罚款。由于较高的ΔP机时，磨机振动增大(8-10mm/s)，为试验助磨效果提供了良好的机会。与用球磨机进行的测试相比，在VRM中使用助磨剂的效果在10-20分钟后就可以看到和听到。
在添加助磨剂之前，进行空白测试以确认可重复性(见图2)。
从这个基准线开始，新的助磨剂被添加到熟料的输送带上，就在磨机的正前方。不幸的是，当时不可能将助磨剂喷洒到靠近轧辊的磨机上。添加每种助磨剂，直到达到恒定的磨机参数，最多在20分钟内。为了清除磨机上残留的助磨剂，磨机在中间空白运行。回到基准线花了90分钟。添加的助磨剂的化学结构是之前根据工业vrm的实际经验精心选择的，并与新分子结合。一类具有相同官能团的化学品显示了非常有希望的测试结果(见图3和表1)。
| 水 | 空白 | 1 | 2 | 3. | 4 | 5 | 6 | 7 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 生产力 (公斤/小时) |
132 | 123 | 149 | 139 | 150 | 148 | 151 | 147 | 126 |
| 振动(毫米/秒) | 9.2 | 8.6 | 9 | 8 | 4．5 | 3.6 | 2.6 | 2.9 | 9.1 |
| 特定区域 (激光)(m2/公斤) |
345 | 340 | 367 | 364 | 368 | 384 | 388 |
392 | 370 |
| 套装(-) | 28 | 23 | 17 | 13 | 11 | 2 | 1 | 2 | 16 |
| 斜率n (RRSB) x20 (-) |
29.6 | 30.2 | 27.6 | 27 | 27.2 | 25.8 | 25 | 25.2 | 27.4 |
表1:用于生成图3的数据。
用N°4、5和6研磨助剂取得了最有希望的结果。它们的化学结构非常相似。产品N°5与空白相比的成果有:
生产力:+ 14%
细度:+ 12%
振动:-72%
在研磨两天后测量的成品水泥包集从28转减少到1转。不可忽视的是，包装组是用成品水泥测量的，而不是用研磨轨道上的材料!此外，充填凝集是一个标准术语，指的是大块水泥中抑制“流动开始”的情况。它可以被视为与静摩擦相比，而不是“流动性”3.．
粒径分布(PSD)也得益于新的助磨剂。根据rsb, PSD变宽，如斜率“n”所示(见图5)。随着水泥PSD变宽，强度发展潜力降低，但砂浆和混凝土的和易性得到提高。
N°5分子的工业试验
其中一种新分子(N°5 - SikaGrind VRM-40)在工业VRM中与普通助磨剂进行了对比(见表2)。制备的OPC (CEM I)表面积为4100cm2/g Blaine，质量和数量都更高。注水需求的减少和振动的减少是显著的。
建筑业对水泥性能和均匀性的要求不断提高。强度发展的速度是决定因素，要求良好而持久的和易性和耐久性。鉴于用VRM研磨的水泥的特殊性能，创新的研磨助剂对满足这些要求做出了贡献。
| 空白 | sikagrind - 455 | Δ(%) | SikaGrind VRM-40 | Δ(%) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 水泥 | Opc (cem i) | Opc (cem i) | - | Opc (cem i) | - |
| 用量(%) | 0．00 | 0.05 | - | 0.05 | - |
| 加水量(%) | 3.8 | 2.4 | -37年 | 1．8 | -53年 |
| 振动(毫米/秒) | 5.1 | 4．7 | 8 | 3.9 | -24年 |
| 生产(t /小时) | 143 | 156 | + 9 | 159 | + 11 |
| 比能(kWh/t) | 38.0 | 34.9 | 8 | 34.2 | －10 |
| 表面积(Blaine) (cm2/ g) | 4110 | 4140 | ＋1 | 4390 | + 7 |
| 斜率n (RRSB) | - | 0.97 | - | 0.93 | - |
表2:空白、sikagind -455、sikagind VRM-40水泥性能及VRM运行参数比较
立式辊磨辅助磨机的优点
对分离器的影响
- 效率更高，再循环
对料床的影响
- 更少的罚款
研磨的后果
- 内摩擦增加
- 容易减气
- 减少振动，减少磨损
- 加水量较低
对生产力的影响
- 减少ΔP机
- 增加产量
- 降低比能源需求
对水泥的影响
- 更宽的粒径分布
- 提高动力流动性
- 减少pre-hydration
- 更快的初始设置
混凝土的后果
- 改善和易性
- 快速强度发展
参考文献
- Mishra上面;韦贝尔,m;穆勒、t;亨氏,h;& Flatt, R.J.“使用有机添加剂的高效能无机固体研磨”，Chimia, 2017, 71, No. 7/8。
- 专利WO 2016/055376 A1。
- 《波特兰水泥制造的创新》，PCA, 2011年，第744页。
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作者
马蒂亚斯•迪特里希
公司产品工程师:水泥添加剂
目标市场具体
西卡服务公司