【摘要】水泥助磨劑在水泥粉磨作業(yè)中的使用，是一項(xiàng)有利于節(jié)能降耗、減排利廢的措施。隨著新型干法水泥的快速發(fā)展，水泥ISO強(qiáng)度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，水泥助磨劑在我國(guó)水泥工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文對(duì)水泥助磨劑的助磨作用機(jī)理和國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)要介紹。

【關(guān)鍵詞】水泥助磨劑；作用原理；應(yīng)用現(xiàn)狀

引言

水泥助磨劑在水泥粉磨作業(yè)中的使用，是一項(xiàng)有利于節(jié)能降耗、減排利廢的措施。隨著新型干法水泥的快速發(fā)展，水泥ISO強(qiáng)度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，水泥助磨劑在我國(guó)水泥工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)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(biāo)準(zhǔn)中，其定義明確為：在水泥粉磨時(shí)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(guò)水泥質(zhì)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(guò)它對(duì)顆粒表面的物理化學(xué)作用，發(fā)揮力學(xué)效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細(xì)度和降低粉磨電耗。按使用時(shí)的狀態(tài)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(jī)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(zhì)以及非極性物質(zhì)等。按化學(xué)結(jié)構(gòu)助磨劑可以分為三類：聚合無(wú)機(jī)鹽、聚合有機(jī)鹽及復(fù)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(yīng)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(shí)的物理狀態(tài)，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(jù)助磨劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為以下三類[2]：

堿性聚合無(wú)機(jī)鹽：除用于硅酸鹽粉磨之外，一般多于磷酸鹽優(yōu)于多聚硅酸鹽；

堿性聚合有機(jī)鹽：最適宜采用聚炳烯酸脂；

偶極一偶極有機(jī)化合物：如烷烴、醇胺等。

2 水泥助磨劑的作用及其機(jī)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(jī)狀況不改變的條件下，可提高磨機(jī)產(chǎn)量幅度，同時(shí)可有效減少過(guò)粉磨現(xiàn)象，優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配；

（2）維持原磨機(jī)產(chǎn)量不變或小幅度增產(chǎn)的條件下，提高水泥粉磨細(xì)度及比表面積，使水泥強(qiáng)度提高；

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

（4）改善水泥的流動(dòng)性，提高輸送設(shè)備的效率。

2.2 水泥助磨劑的機(jī)理

（1）強(qiáng)度學(xué)說(shuō)

助磨劑隨物料加入磨內(nèi)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(nèi)壁上，進(jìn)一步進(jìn)入到裂紋的表面，隨著裂紋的形成和不斷擴(kuò)展起到“楔子”作用，不僅阻止裂紋閉合而且促使裂紋的擴(kuò)大，加速斷開的產(chǎn)生，在粉磨的中后期，助磨劑主要起分散作用，延緩或減輕細(xì)物料的凝聚。

（2）分散學(xué)說(shuō)

助磨劑能在物料表面產(chǎn)生選擇性吸附和電性中和，消除靜電效應(yīng)，減小微細(xì)的、顆粒聚集的能力和機(jī)會(huì)，從而減少磨內(nèi)粘球和糊襯板的現(xiàn)象，提高細(xì)粉物料的分散度，提高機(jī)械能的利用率，因而可提高磨機(jī)的粉磨效率。

（3）襯墊學(xué)說(shuō)

助磨劑能消除或大大減少鋼球和磨機(jī)內(nèi)壁上粘附細(xì)粉所產(chǎn)生的襯墊，增強(qiáng)鋼球?qū)ξ锪系淖矒袅?，破壞磨機(jī)內(nèi)部的吸引熱力、化學(xué)力和機(jī)械力。

3 水泥助磨劑我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)助磨劑的研究和和利用起步較晚，目前我國(guó)水泥助磨劑的使用率還不到5%[4，5]。

近年來(lái)，國(guó)外一些開發(fā)助磨劑較為成熟的公司進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并在國(guó)內(nèi)助磨劑行業(yè)處于領(lǐng)先地位，如建筑產(chǎn)品業(yè)界的全球領(lǐng)先企業(yè)美國(guó)的格雷斯公司等。國(guó)內(nèi)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?yōu)橹┑拈_發(fā)及應(yīng)用開創(chuàng)了新局面。助磨劑種類繁多、品質(zhì)各異、作用機(jī)理復(fù)雜，成本相差懸殊，使用效果隨物料性質(zhì)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(guó)水泥行業(yè)對(duì)其應(yīng)用缺少統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這一切在一定度上影響著其推廣應(yīng)用。提高水泥粉磨系的產(chǎn)品質(zhì)量，提高粉磨效率，降低粉磨電耗，及適應(yīng)水泥新標(biāo)的實(shí)施，已經(jīng)成為水泥工作者和水泥企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。這為水泥助磨劑的深入研究和廣泛應(yīng)用提供了很好的機(jī)會(huì)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)助磨劑的研究得到了有關(guān)高校及科研院所的高度重視，做了大量的研究和開發(fā)工作取得了較好的成績(jī)。但國(guó)內(nèi)外關(guān)于助磨劑工作迄今尚存在以下問(wèn)題[6]：

（1） 國(guó)內(nèi)大多數(shù)采用工業(yè)純聚合有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽為主成分的助磨劑，成本較高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)情況；

（2） 目前相關(guān)的研究大多數(shù)集中在新產(chǎn)品的開發(fā)及對(duì)水泥和混凝土性能影響等方面，而對(duì)其作用機(jī)理的研究不足，對(duì)特定助磨劑的研究往往不完整，造成產(chǎn)品適應(yīng)性不強(qiáng)；

（3） 對(duì)偶極-偶極有機(jī)化合物作為助磨劑的研究較少，該系列產(chǎn)品改善粉磨物料粘附現(xiàn)象的作用機(jī)理尚未充分認(rèn)識(shí)；

（4） 利用工業(yè)廢料開發(fā)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(fā)揮最佳助磨效果；

（5） 在助磨劑的使用過(guò)程中，忽視了對(duì)粉磨工藝和粉磨物料差異的研究，沒有對(duì)粉磨系統(tǒng)、磨機(jī)結(jié)構(gòu)、工藝操作參數(shù)等進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。

綜合考慮性價(jià)格因素，水泥助磨劑的發(fā)展將呈現(xiàn)如下趨勢(shì)：

（1） 助磨劑的原料必須來(lái)源充足、價(jià)格低廉工。以工、農(nóng)、副業(yè)廢料經(jīng)化學(xué)改選，如磺化、堿化等處理，激發(fā)其活性制成的助磨劑，將具有更大的經(jīng)益和環(huán)境效益；

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

（3） 只有降低生產(chǎn)成本才能促進(jìn)助磨劑的推廣應(yīng)用；

（4） 良好的助磨劑應(yīng)高效、使用方便、對(duì)人體無(wú)害，且對(duì)水泥及其制品性能無(wú)不良影響，對(duì)設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕作用。

4 結(jié)論

可以展望隨著助磨劑的作用機(jī)理的研究和助磨劑的開發(fā)使用工作的不斷深入，該技術(shù)將會(huì)得到更快的發(fā)展，對(duì)水泥工業(yè)、節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 詹鎮(zhèn)峰，陳峭卉.配方均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化水泥助磨劑及應(yīng)用試驗(yàn).水泥工程.2014（5）

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

[3] 陳紹龍.水泥助磨劑研發(fā)誤區(qū)試析.廣東建材.2014（10）