水泥助磨剂的应用与效果

水泥助磨剂的应用与效果
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，水泥助磨剂为水泥企业带来的经济利益。

标签：水泥助磨剂;应用;节能减排
前言：
水泥助磨剂在水泥生产过程中的作用机理主要是在粉磨过程中改变颗粒之间的相互作用，使其黏附性降低，流动性增加，防止二次颗粒的形成。

助磨剂被磨内物料吸附后，降低了颗粒的表面自由能，避免了裂纹愈合，有利于裂纹的扩展，提高了物料的易磨性。

一、水泥助磨剂的作用机理
1、水泥助磨剂的作用
在水泥粉磨过程中掺入极少量的助磨剂，在不改变粉磨设备情况下，一方面，粉磨相同的时间，能优化水泥的颗粒粒径的分布状况，使水泥颗粒分布更加的合理，提高水泥胶砂的早后期强度，同时提高球磨机的产量，有效降低球磨机的过粉磨现象，另一方面，在达到规定的粉磨颗粒分布要求的情况下，粉磨的时间减少，产量增加明显。

此外掺加助磨剂还能提高粉体的流动性能，有利于水泥的运输以及储存;提高磨机内物料分散性，有效避免水泥超细颗粒的静电吸附作用和包球现象以及降低糊磨粘球现象的发生。

2、作用机理
国内外研究机构对水泥助磨剂的粉磨机理，进行了大量的科学探索，但是研究机理一直处于缓慢阶段，没有一个统一的结论，甚至有些结论还相互矛盾。

综合水泥助磨剂的一些研究理论，被认可的主要有以下几种：
（1）马杜里的颗粒分散理论Mardulier的颗粒分散理论，也就是所谓的粉体流变学说，认为在水泥粉磨过程中物料微细颗粒聚集的根源，是由于粉磨截断的结果，在颗粒产生断裂面时，在断裂面的两侧形成电性相反的电荷，对于水泥熟料而言，所涉及的Si-O与Ca-O单键键能分别约为460KJ/mol和113KJ/mol，从单键键能可知，后者键能较小，因此颗粒的断裂首先发生在Ca2+和O2-的活性点位置上，电子云密度由于离子键的断裂而产生变化，断裂面的两侧出现一系列交错分布的Ca2+和O2-的活性点，若没有外来离子或分子来饱和裸露的离子键，断裂面的两侧会立即复合，出现包球现象。

水泥助磨剂的作用就是提供分子和离子去饱和裸露的Ca2+和O2-的活性点，避免断裂面颗粒间重新聚结，提高颗粒的流动性，避免糊磨、粘球的现象，从而粉磨效率提高。

事实上，Mardulier的
颗粒分散理论对于掺入助磨剂后，水泥力学性能的提高，并不能予以很好地解释，实际上该理论更适合解释粉磨后期的微细颗粒的团聚现象。

（2）列宾捷尔的强度削弱理论
水泥助磨剂分子通常是一类表面活性剂，具有较高的表面活性和较低的表面张力，吸附性较强，当助磨剂掺加到粉磨系统内部后，较容易吸附在被粉磨物料的颗粒表层，在熟料和混合材被粉磨细化过程中，断裂面逐渐产生，水泥助磨剂分子吸附在断裂面上，减小断裂所需要的外力，增加了断裂面的形成，并防止新产生的断裂面的重新闭合，促进断裂面的扩展。

另外由于极性化合物具有较强的吸附作用，助磨剂可以容易的渗透到固体颗粒的微细裂纹中：一方面吸附在新的微细裂纹表面，使裂纹难于重新复合;另一方面，助磨剂渗透到裂纹深处，对其产生强烈的“楔劈作用”使产生裂纹需要粉磨的外力减小，增加裂纹产生，增加了固体颗粒的微细化作用。

这一学说以列宾捷尔（Rehbinder）的强度削弱理论最具代表性，Rehbind在有助磨剂和无助磨剂两种情况下，研究了有机助磨剂对固体材料断裂状况的影响，认为在物料在球磨机粉磨的过程中，添加适量助磨剂，助磨剂分子吸附在物料断裂面的表面，降低了固体的表面能，在球磨机中球和锻的作用下，吸附有助磨剂的裂纹处扩展更易于进行。

因此，助磨剂在物料的粉磨过程中削弱了固体强度，物料在磨机内更加易于粉磨，从而有效的提高台时，降低电耗。

二、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GB175-2007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：
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。

三、水泥助磨剂在工业上的应用
助磨剂应用于水泥工业生产最早始于20世纪30年代的英国，随着实践的进
行，人们对助磨剂的作用认识程度的逐渐加深，各国都加大了对水泥助磨剂的研究和应用转化，德国、法国、美国、日本、俄罗斯、朝鲜等国对助磨剂的研究和应用较为广泛，在日本几乎所有的水泥生产厂家都使用水泥助磨剂，其他发达国家水泥助磨剂的使用率也非常高。

近年来，我国许多企业也开始在水泥生产中使用助磨剂，但是，我国使用水泥助磨剂的历史较短，虽然随着我国关于助磨剂的研究的不断深入，也研制开发了许多性能优异的助磨剂，但总体说来，和西方国家还有很大差距。

我国的水泥助磨剂生产成本较高，且对环境造成较严重的污染，同时，许多助磨剂的生产和销售单位，仅仅注重产品推广，而忽视粉磨工艺和粉磨物料的差异，加之助磨剂产品单一，适应性不广，使得助磨剂使用效果不佳，粉磨产品质量不稳定。

最终，导致我国水泥生产企业的水泥助磨剂的使用率不足5%，远远低于西方发达国家的使用水平。

因此，我国要想在水泥助磨劑的应用方面，缩小与西方发达国家的差距，提高其在水泥生产中的应用比例，就应加大研究高效环保型助磨剂的力度，达到节能减排的目的，同时，还要加强对配套设施及工艺参数的研究，优化各个因素，为助磨剂发挥最大功效创造条件。

四、水泥助磨剂的节能减排作用
1、提高磨机产量，降低成本
一方面，助磨剂具有的分散效果，能够消除水泥颗粒在磨机内的团聚现象，使得磨细的颗粒能够及时通过蓖板输送出磨，减少了过粉磨现象，提高了磨机的粉磨效率。

另一方面，助磨剂的分散效果还可以大大减少磨内糊球、糊衬板的现象，减少了水泥“糊层”的缓冲作用，提高了磨机电能转化为机械冲击能的效率，增加了研磨体与磨机衬板之间以及研磨体之间的撞击、研磨次数，提高了粉磨效率。

当保持水泥颗粒分布不变时，磨机产量得以提高，因此，生产单位数量的水泥，消耗的粉磨电能降低，成本降低，效益增加。

另外，磨机产量的提高，可增加全年水泥产量，加快资金的回笼和周转，并使设备折旧、工资、磨机耗材与维修费等各种分摊成本降低，明显增加企业的总利润;在保持原有生产能力的情况下，可减少水泥磨的运行时间，增加设备维护时间，保持较高的设备完好率，水泥磨系统设备由于运行时间缩短，磨损减少，相应增加了设备的服务年限。

2、改善水泥质量，提高强度
随着高效复合水泥助磨剂使用的推广，助磨剂还利用化学物质所特有的功能，使得水泥的比表面积得以有效提高，加快了水泥的水化速度。

同时，助磨剂中增强激发成分的作用，可提高水泥的强度，进而提高水泥产品质量。

高质量的水泥不仅可以使产品在市场中的竞争中保持优势，市场地位更加巩固，而且由于水泥质量的提高，还可适当放宽对熟料的质量要求，使得粉磨站的外购熟料可以有更多的选择，进而降低了采购成本，增加企业效益。

五、结束语
水泥助磨剂在近些年来的应用不断的扩大，在中国境内几乎所有的大型水泥生产企业都会使用水泥助磨剂进行生产，这是值得庆幸的，也是值得欣喜的。

但是在欣喜的同时，我们要看到国内的一些小型水泥生产企业，生产水泥仍然是粗放式的、不环保的、低效率的。

这种企业的发展方式是有违我们国家提出的科学发展观的，也是不利于企业长久发展的。

一方面，我们要对这些企业加以整改，另一方面，我们也要加强水泥助磨剂的研制，降低水泥助磨剂的使用成本，提高水泥助磨剂的使用效率，将水泥助磨剂打造成行业内的拳头产品，使水泥生产厂家不是被动的使用，而是主动的使用，这样我们国家的水泥生产就能够接近甚至在不远的将来就会超过国际上一些发达国家，成为世界一流的水泥生产强国。

参考文献：
[1]兰建文.水泥粉磨用助磨剂研究：[西安建筑科技大学学位论文].西安：西安建筑科技大学，2006
[2]中华人民共和国国家质量监督检验疫总局中国国家标准化管理委员会.GB175-2007.通用硅酸鹽水泥.中国标准出版社秦皇岛应刷厂：中国标准出版社出版发行，2007。