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文檔簡介
1、優化粉磨工藝過程,充分發揮粉煤灰微粉效應Optimizing Grinding Technology , Give Full Play To Superfine Powder Effect Of Fly Ash 合肥水泥研究設計院 楊春保 朱春啟摘要:本文綜述了粉磨過程中粉煤灰物質結構、形態的變化,探討了粉磨工藝過程對粉煤灰微粉效應的影響,提出了優化管磨機粉磨工藝過程,充分發揮粉煤灰微粉效應的方法和措施。關鍵詞:粉煤灰 管磨機 粉磨 微粉效應 1 前言 如所周知,粉煤灰是具有一定活性的火山灰質混合材料,同時它還有很高的物理活性,可改善混凝土的一系列性能。因此,粉煤灰微粉是優質的混凝土摻合料。粉
2、煤灰微粉的制造可采用選粉機分選或開流管磨機粉磨兩種工藝,目前國內粉煤灰的粉磨正蓬勃發展,如何提高粉磨技術,既節能降耗又能生產優質高效的粉煤灰微粉,是廣大粉煤灰微粉生產企業扼待解決的問題。本文結合作者實際工作經驗,就這一問題作一些研討。2 粉磨過程中粉煤灰物質結構、形態的變化在原狀粉煤灰中存在大量的粗灰和細灰,粗灰中圓珠狀顆粒少,圓滑程度低,顆粒形狀不規則,表面粗糙,一些顆粒相互粘聯,且部份大顆粒還包裹著一些細小的顆粒。細灰中以規則的球形顆粒為主,形狀圓而光滑,顆粒表面結構致密1。粉煤灰進入管磨機后開始進行粉磨,物料從磨頭到磨尾的縱長方向,依次形成一個細度梯度,磨頭物料最粗,磨尾物料最細。其粉磨
3、過程大致可以分為破碎和研磨二個階段。破碎階段,在研磨體的強大沖擊下,粗大的粉煤灰多孔玻璃體、多孔碳粒被打碎,組合粒子被打散,大顆粒中包含的許多玻璃微珠被釋放出來,小顆粒間的粘連被打斷1。在研磨階段,小顆粒(粒徑介于4080m之間)以表面粉碎模型為主2,粉煤灰微粒表面受到研磨體的研磨而被磨削下微粉成份,表觀粒度進一步變小,形狀變得不規則,顆粒表面被破壞,表面變得較為粗糙, 表面缺陷增多。粉磨對粉煤灰微觀結構的影響:到目前為止,還沒有人檢測到超細粉磨能降低粉煤灰的聚合度。在粉煤灰高聚物中,硅氧四面體通過橋氧鍵相連,由于SiO鍵能高(386kj/mol),在球磨機內研磨體的沖擊、擠壓和摩削力不足以打
4、斷SiO橋鍵,難以降解粉煤灰高聚體。3 粉磨對粉煤灰微粉效應的影響粉煤灰微粉效應主要包括:微集料效應、顆粒形態效應和火山灰效應。粉磨對其影響過程各有特點。3.1粉煤灰磨得越細,其微集料效應(密實效應和填充效應)越強。微集料效應是指粉煤灰能夠有效地改善硬化水泥漿體的結構,大孔減少,微孔增加,從而提高混凝土強度。從微集料效應的過程來看,粉煤灰磨得越細,體系的填充性質就越好。目前國內生產的粉煤灰比表面積一般在500±50/,如果能磨得更細,微集料效應就會更強。 3.2 粉磨對提高形態效應十分有用,但過度粉磨會產生不良影響形態效應(顆粒效應)主要指粉煤灰的形狀和粒度產生的玻璃體的滾動、潤滑作
5、用。顆粒粗大的粉煤灰其需水量大、和易性差,而粒度細小的粉煤灰,玻璃微珠在粉煤灰中的比例增大,“滾球”作用更為明顯,減少阻力,流動性好,混凝土具有良好的和易性和流動性,同時保水性好,大大減少需水量。但過度粉磨會使玻璃微珠球體變形,形狀不規則的顆粒增多,不利于“形態效應”的發揮。實驗也證明,粉磨時間過長,粉煤灰的需水量會出現反彈現象2。3.3粉磨對提高粗灰火山灰活性必不可少,但幅度有限“火山灰效應”即粉煤灰參與水化反應形成水化產物的過程。由于粉煤灰球形玻璃相結構致密,可溶性SiO2,Al2O3少,在通常條件下,其化學活性較難釋放,低等級粉煤灰尤甚。 粗灰經粉磨后,火山灰活性大大提高。這是因為,顆粒
6、粒度被細化,玻璃微珠數量增多,比表面積增大。同時薄壁空心顆粒被擠破,其內部的微珠外露分散,形成大量的新生表面。在SEM下可以看到,細小的玻璃微珠雖未被破碎,但其表面惰性層被磨去,也增加了表面活性點,增加和加快了活性SiO2和Al2O3的溶出和水化速度3。其次,通過機械力化學活化,使粉體結構趨于無定形化,自由焓提高,降低了反應活化能,提高其化學反應能力。實踐證明,機械粉磨特別適用于粗灰,對細灰的作用不甚明顯。即使進行長時間的超細粉磨,其火山灰活性仍低。這是因為粉煤灰火山灰活性低的根本原因在于:低的CaO含量,高聚合度(CaO/SiO2約0.81.2,低聚物不到10%)4、可溶性SiO2及Al2O
7、3含量低、粉體顆粒表面斷鍵少,O2-、Ca2+、Mg2+等活性點更少。雖然超細粉磨可促進可溶性SiO2及Al2O3的溶出反應,但對其它幾個重要因素的改善微乎其微,對火山灰活性的提高也有限。4 優化粉磨過程,充分發揮粉煤灰微粉效應粉煤灰入磨物料粒度較小(5mm以下),其組成、結構與一般的物質也不一樣,其破碎過程也自有特色,主要是打碎粗大玻璃體與多孔碳體,讓包裹在其中的玻璃微珠釋放出來。在這一階段,要加大研磨體對粉煤灰的沖擊力,提高對粗大物料的破碎效率,使玻璃微珠盡快釋放出來。由于粗大玻璃體多孔易碎,破碎效率高,破碎倉應盡量短一些,同時,研磨體尺寸也不要太大,一般使用小球或大段即可。如果使用大球,
8、不但導致磨內物料流速過快,料球比偏低,增加研磨體和襯板的消耗,浪費能量,而且使部分玻璃微珠球體變形,“形態效應”減弱。在研磨階段,粉煤灰的顆粒被細分,平均粒徑進一步降低,同時表面變得粗糙,部分玻璃微珠的形狀被破壞,球形變得不規則,這一階段的粉磨對粉煤灰微粉的影響是多方位、深層次的,是發揮機械力活化功能,提高微粉效應的關鍵。為了既節能降耗,又能充分發揮粉煤灰微粉效應,在粉磨技術上要注意以下幾個問題:4.1避免過長時間粉磨在細磨階段,控制粉磨時間、避免物料過度粉磨,是提高產品質量和粉磨效率的關鍵。研究表明,10m以下的粉煤灰顆粒較少受到粉磨作用,細小的玻璃珠很難被破碎。 機械粉磨的激發效果隨粉煤灰
9、粒徑的減小而呈指數下降,而且細磨粉煤灰對體系的強度貢獻主要來自顆粒優化產生的形態效應,而對玻璃體表面破壞帶來的活性效應還在其次3。實驗也證明,過長時間的粉磨會導致需水量反彈2。物料在磨內停留時間過長,還會降低磨機生產能力,臺時產量下降,消耗提升,生產成本大幅提高,實在應該大力避免。4.2采用小型鋼段在細磨階段,粉煤灰的粉磨是表面粉碎模型,粉煤灰在研磨體的摩擦、擠壓作用之下,從表面磨削下細小的微粉。使用小型鋼段,可增大接觸面積,增加粉磨頻率,還可避免在高強度的沖擊下的顆粒變形。生產實踐表明,段倉使用816mm的鋼段效率高,粉煤灰活性好。4.3適當高的磨內填充率實踐證明,在磨機負荷允許的前提之下,
10、適當提高鋼段填充率,并控制好磨內料段比,可以明顯提高粉磨能力,對粉煤灰活性也有較好影響。4.4合適的磨內通風管磨機內物料排出磨外有兩種方式:自然流出和風力排出。控制好磨內通風是十分必要的。因為一方面,粉煤灰比重小,容易揚塵起灰,風量過大,粗灰(45m以上)容易被抽出磨外,導致細度跑粗,另一方面,335m的微粉顆粒,長時間粉磨也難以大幅提高化學活性,而其“形態效應”還會有一定程度的降低,特別是它們對粗物料的進一步粉磨起緩沖和阻礙作用,嚴重降低管磨機粉磨生產力,故應設法及時將其排出磨外。這一目的可以通過生產調試,尋找合適的風量而達到。5 結論粉磨可以細化粉煤灰顆粒,可以改變粉煤灰結構、形態,可極大
11、地影響粉煤灰微粉各種效應。由于存在多種效應,而粉磨對這些效應的影響是深層次的,具有多樣性。必須優化粉磨工藝過程,最大限度地提高粉煤灰微粉的總體效應。同時,要避免粉磨對粉煤灰效應作無用功或負功,提高生產率,節能降耗,降低生產成本,實現優質高產的完美統一。參考文獻1孫濤,蘇達根,初昆明,程偉,唐嬋娟 磨細粉煤灰與分選細粉煤灰的性能對比. 粉煤灰3/2006 P28302沈莽庭,翟建平,呂鵬,付曉茹 華能南京電廠粗灰粉磨制取等級灰的研究. 粉磨灰綜合利用 2003 NO.6 P693方軍良,陸文雄,徐彩宣 粉煤灰的活性激發技術及機理研究進展. 上海大學學報(自然科學版 2002年6月)P2552594楊南如 堿膠凝材
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