水泥助磨劑及應用現狀

【摘要】水泥助磨劑在水泥粉磨作業中的使用，是一項有利于節能降耗、減排利廢的措施。隨著新型干法水泥的快速發展，水泥ISO強度檢測標準的實施，水泥助磨劑在我國水泥工業中的應用越來越廣泛。本文對水泥助磨劑的助磨作用機理和國內應用現狀作了簡要介紹。

【關鍵詞】水泥助磨劑；作用原理；應用現狀

引言

水泥助磨劑在水泥粉磨作業中的使用，是一項有利于節能降耗、減排利廢的措施。隨著新型干法水泥的快速發展，水泥ISO強度檢測標準的實施，水泥助磨劑在我國水泥工業中的應用越來越廣泛。

1 水泥助磨劑的定義及種類

1.1 水泥助磨劑的定義

在GB/T 667-2004水泥助磨劑標準中，其定義明確為：在水泥粉磨時加入的起助磨

作用而又不損害水泥性能的外加劑，其加入量不超過水泥質量的l%。

助磨劑是一種添加劑，適量地加入到被粉磨的物料中，能通過它對顆粒表面的物理化學作用，發揮力學效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細度和降低粉磨電耗。按使用時的狀態分，助磨劑可以分為：固體、液體和氣體助磨劑。固體助磨劑有：硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；液體助磨劑有：有機硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚羧酸鹽等；氣體助磨劑有：蒸氣狀的極性物質以及非極性物質等。按化學結構助磨劑可以分為三類：聚合無機鹽、聚合有機鹽及復合化合物。

1.2 水泥助磨劑的種類

助磨劑種類繁多，助磨效果差異很大，應用較多的就有百余種。助磨劑的分類方式較多，從成份組成上的差異可分為純凈物和混合物（見表1）[1]。

按照添加時的物理狀態，助磨劑可分為固體、液體和氣體助磨劑。固體助磨劑一般制成粒狀或粉狀，液體助磨劑多是溶液或乳劑。采用液體助磨劑比采用固體助磨劑，在工藝上更容易控制。

根據助磨劑的化學結構可分為以下三類[2]：

堿性聚合無機鹽：除用于硅酸鹽粉磨之外，一般多于磷酸鹽優于多聚硅酸鹽；

堿性聚合有機鹽：最適宜采用聚炳烯酸脂；

偶極一偶極有機化合物：如烷烴、醇胺等。

2 水泥助磨劑的作用及其機理

2.1 水泥助磨劑的作用

常用助磨劑具有較大的吸附力，比較容易的吸附在研磨體、襯板、物料顆粒表面以及物料顆粒裂縫中，形成一層“包裹薄膜”。因此，有以下幾種作用[3]：

（1）在磨機狀況不改變的條件下，可提高磨機產量幅度，同時可有效減少過粉磨現象，優化水泥顆粒級配；

（2）維持原磨機產量不變或小幅度增產的條件下，提高水泥粉磨細度及比表面積，使水泥強度提高；

（3）可改善磨內物料的分散性，有效消除水泥微細顆粒的靜電吸附和包球糊磨現象；

（4）改善水泥的流動性，提高輸送設備的效率。

2.2 水泥助磨劑的機理

（1）強度學說

助磨劑隨物料加入磨內后，首先吸附在被磨固體物料的表面，降低其表面北。助磨劑分子吸附在固體物料的裂紋內壁上，進一步進入到裂紋的表面，隨著裂紋的形成和不斷擴展起到“楔子”作用，不僅阻止裂紋閉合而且促使裂紋的擴大，加速斷開的產生，在粉磨的中后期，助磨劑主要起分散作用，延緩或減輕細物料的凝聚。

（2）分散學說

助磨劑能在物料表面產生選擇性吸附和電性中和，消除靜電效應，減小微細的、顆粒聚集的能力和機會，從而減少磨內粘球和糊襯板的現象，提高細粉物料的分散度，提高機械能的利用率，因而可提高磨機的粉磨效率。

（3）襯墊學說

助磨劑能消除或大大減少鋼球和磨機內壁上粘附細粉所產生的襯墊，增強鋼球對物料的撞擊力，破壞磨機內部的吸引熱力、化學力和機械力。

3 水泥助磨劑我國的應用現狀

我國對助磨劑的研究和和利用起步較晚，目前我國水泥助磨劑的使用率還不到5%[4，5]。

近年來，國外一些開發助磨劑較為成熟的公司進入國內市場，并在國內助磨劑行業處于領先地位，如建筑產品業界的全球領先企業美國的格雷斯公司等。國內各類助磨劑廠也紛紛興起，如北京市紅海鑫源科技有限公司等。它們為助磨劑的開發及應用開創了新局面。助磨劑種類繁多、品質各異、作用機理復雜，成本相差懸殊，使用效果隨物料性質和工藝條件變化很大 ，加上助磨劑性能的研究尚不夠深透，我國水泥行業對其應用缺少統一規范和標準，這一切在一定度上影響著其推廣應用。提高水泥粉磨系的產品質量，提高粉磨效率，降低粉磨電耗，及適應水泥新標的實施，已經成為水泥工作者和水泥企業的當務之急。這為水泥助磨劑的深入研究和廣泛應用提供了很好的機會。近年來國內助磨劑的研究得到了有關高校及科研院所的高度重視，做了大量的研究和開發工作取得了較好的成績。但國內外關于助磨劑工作迄今尚存在以下問題[6]：

（1） 國內大多數采用工業純聚合有機鹽和無機鹽為主成分的助磨劑，成本較高，技術經濟指標不適應實際生產情況；

（2） 目前相關的研究大多數集中在新產品的開發及對水泥和混凝土性能影響等方面，而對其作用機理的研究不足，對特定助磨劑的研究往往不完整，造成產品適應性不強；

（3） 對偶極-偶極有機化合物作為助磨劑的研究較少，該系列產品改善粉磨物料粘附現象的作用機理尚未充分認識；

（4） 利用工業廢料開發高效水泥助磨劑的研究較少 ，且未能將多種有效助磨劑成分配合使用，使其發揮最佳助磨效果；

（5） 在助磨劑的使用過程中，忽視了對粉磨工藝和粉磨物料差異的研究，沒有對粉磨系統、磨機結構、工藝操作參數等進行針對性的調整。

綜合考慮性價格因素，水泥助磨劑的發展將呈現如下趨勢：

（1） 助磨劑的原料必須來源充足、價格低廉工。以工、農、副業廢料經化學改選，如磺化、堿化等處理，激發其活性制成的助磨劑，將具有更大的經益和環境效益；

（2） 通過多種原料優選，復配制成的助磨劑將具較大適應性。由于被粉磨物料的化學成分及礦物組成并不相同，各種表面活性劑的作用機理也有差異，所以單一組成的助磨劑很難滿足粉磨過程中的助磨要求，復合助磨劑是增強其適應性的有效方法；

（3） 只有降低生產成本才能促進助磨劑的推廣應用；

（4） 良好的助磨劑應高效、使用方便、對人體無害，且對水泥及其制品性能無不良影響，對設備及鋼結構無腐蝕作用。

4 結論

可以展望隨著助磨劑的作用機理的研究和助磨劑的開發使用工作的不斷深入，該技術將會得到更快的發展，對水泥工業、節能和環保產生積極的推動作用。

【參考文獻】

[1] 詹鎮峰，陳峭卉.配方均勻設計法優化水泥助磨劑及應用試驗.水泥工程.2014（5）

[2] 李彥青，李利軍.水泥助磨劑制備工藝優化及其性能研究.混凝土.2014（8）

[3] 陳紹龍.水泥助磨劑研發誤區試析.廣東建材.2014（10）