水泥助磨剂技术的应用现状及发展

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摘要：在水泥粉磨过程中为改善水泥粉磨、提高生产效率而掺入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂称为助磨剂，水泥助磨剂是由一种或几种表面活性物质构成。添加助磨剂的目的是为了改善物料的易磨性，减轻颗粒之间的粘聚结团作用，消除微细颗粒糊球糊衬板现象，提高磨机内物料的流动性，从而实现球磨机节能高产的目标。

关键词：水泥；作用机理；发展前景

水泥助磨剂是一种添加剂，适量地加入到被粉磨的物料中，能通过它对颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗。

1水泥助磨剂的分类

水泥助磨剂的使用量通常低于1%，复合助磨剂的掺入量大多不高于0.05%，根据GB 175-2007的规定，水泥粉磨时加入的助磨剂量不能超过水泥质量的0.5%。根据国内外关于助磨剂的研究状况及专利报道，助磨剂大致可分为三类[2]：

1、极性助磨剂：属于离子型助磨剂，如醋酸胺、乙二醇、丙三醇、三乙醇胺等。

2、非极性助磨剂：属于非离子型助磨剂，如焦炭、石墨、煤、松脂、胶态碳等。

3、复合助磨剂：有机物的混合物、有机物与无机物的混合物以及无机物的 混合物。

助磨剂按使用状态分，可以分为：液体、固体和气体。

按化学组成分，助磨剂可以分为：有机化合物、无机化合物、复合化合物。使用最广的是复合化合物。

2作用机理

（1）助磨剂在固体颗粒表面上的吸附，改变了颗粒表面的结构性质，降低了颗粒的强度和硬度，同时阻止了新生裂纹的闭合，加速物料裂纹的扩展。

（2）当物料粉碎磨细到一定细度时，颗粒之间、颗粒与研磨介质间会聚集、粘附形成包壳。助磨剂能迅速地消除或减弱颗粒与颗粒、颗粒与研磨介质间的聚集和粘附，提高粉磨效率。

研究现国外粉碎作业使用水泥助磨剂已有70多年的历史，而我国对助磨剂的研究和应用则起步较晚。20世纪50年代后期，一些水泥厂曾利用煤、纸浆废液、肥皂废液等作为水泥助磨剂，效果不甚明显。到了70年代，不少水泥企业和研究部门对助磨剂开展了广泛的研究和应用工作。武汉理工大学、同济大学、华南理工大学等高校研究单位和四川资中、陕西汉中、山东枣庄、广西玉林等水泥厂，先后对水泥磨及生料磨使用助磨剂进行了实验室试验、工业性试验和生产上的应用，所采用的助磨剂一般是化工厂的副产品或下脚料以及废液、废渣等，士匀收到较好的效果，但由于废料来源不充足或质量不稳定而无法推广应用。近年来，水泥助磨剂的研究得到有关高等院校、科研院所和科技开发公司的高度重视，取得多项成果。

目前，国内研究及应用的水泥助磨剂，有液体助磨剂和固体助磨剂，其基本成分大都属于有机表面活性物质。主要为：胺类、醇类、醇胺类、木质素磺酸盐类、脂肪酸及其盐类、烷基磺酸盐类等。具体物质为：三乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇、木质素磺酸盐、甲酸、硬脂酸、油酸、尿素、十二烷基笨磺酸钠等。实际在水泥生产中选用的主要有两类形式：一是纯度较高的化工产品；二是化工厂等的废料。水泥助磨剂产品的种类较多，除纯化合物产品外，还研究及开发了多种复合助磨剂。

3存在的问题

（1）国内大多采用工业纯复合有机盐和无机盐为助磨剂的主要成分，成本较高，技术经济指标一般。

（2）采用经验方式确定配方，配合的原理研究较少，因此所取得的产品一般适应面较窄。特别对于温度较高的物料还没有合适的产品。即使把不同生产厂家的同种产品应用于不同厂家，也存在效果差异较大的情况。

（3）偶极一偶极有机化合物作为表面助磨剂研究较少，没能充分发挥该系列产品改善粉磨物料粘附效果。

（4）对工业废料开发高效表面助磨剂研究较少，且未能将多种有效助磨成分配合在一起，从而发挥最佳粉磨效果。

4水泥助磨剂的发展现状和发展前景

（1）水泥助磨剂的发展现状

目前，我国水泥总产量已经突破13亿吨，约占世界水泥总产量的50%。由于存在巨大的水泥助磨剂市场，国外公司如德国Basf公司、英国Fosroc公司、意大利Mapei公司等企业都已经进入中国水泥助磨剂市场。它们的产品都已形成系列化，大部分企业都涉及到混凝土外加剂，水泥助磨剂仅仅是系列产品的一部分。据笔者查阅的有关文献表明，国外水泥助磨剂专利绝大部分为液体产品。液体产品使用方便，仅仅需要增加一个储料罐和一个液体计量泵，就可以顺利加入，不需要复杂笨重的设备。由于这些产品掺量少，液体计量添加方便，提高磨机粉磨效率10%～20%，节省单位时间电耗，提高水泥粉体的流动性，有利于散装运输和贮存，故在国外水泥厂使用很普遍。这些公司由于其产品国际化，所以也都符合美国ASTMC465标准。现在水泥助磨剂研究的重点，已经走向高分子合成技术。这也是核心技术，美国2007年最新的专利中已经有了三乙醇胺的部分或全部替代品。

近10年来，随着国外水泥助磨剂产品的进入，随着业内人士对水泥助磨剂产品认识的不断提高，国内水泥企业使用水泥助磨剂的前景不断转好。可以预见，随着大部分立窑水泥的逐步退出，水泥企业的逐步大型化和集团化，水泥助磨剂的使用率将很快达到一个较高的层次。

（2）水泥助磨剂的发展前景

1、充分利用工业、农副业废料，对大量工农废料进行化学改造。通过酸化、碱化、羟基化、烯烃化、磺化等过程将废料改造成具有活性的物质。例如，目前使用的木质素磺酸盐助磨剂即是从纸厂亚硫酸盐废液中的一种成分转化而来；煤焦油中的蒽系、萘系、焦油亦可经磺化、碱化制成烷基萘磺酸盐系的阴离子表面活性剂；糖厂的糖蜜、糖渣都是多羟基有机物，泥炭、褐煤都是富含腐植酸的物质，通过化学方法可转化为活性物质构成助磨剂等。

2、多种助磨剂复配使用。各种被粉磨物料的成分不同，助磨剂机理也各异，对于水泥熟料粉磨时要求解聚，而对于矿渣要求软化。在管磨机中由于颗粒尺寸沿程的变化，粉磨环境的改善，单纯添加一种物质助磨难以适应粉磨的要求。将几种物质复配在一起构成复合助磨剂，可增强适应性。复合助磨剂的复配单元可选择常用的烷醇胺类或醇醚类及其他成熟的助磨剂。

3、在复合助磨剂选择各种复配的单元时，对于常用的烷醇胺类或醇醚类及其他经过多年考验的成熟的助磨剂掺入一部分对于新开发的新品种的价位低位的助磨剂掺入一部分以求保持助磨效果又降低助磨剂的成本价位。这样才会使我国新型水泥助磨剂走向广阔的市场。

参考文献

[1]袁克兰.我国水泥工业产业政策分析[M].2010年中国水泥技术年会暨第十二届全国水泥技术交流大会论文集.

[2]颜碧兰.结合新标准的修订：谈谈水泥企业如何正确选择助剂[M].水泥助磨剂研究与应用论文集，中国建材工业出版社，2006年9月.

[3]窦彦彬，徐国财.浅谈水泥助磨剂在我国的发展趋势[M].首届水泥工业粉磨节能暨环保技术研讨会论文集，中国水泥技术网，2007年10月.