[科普中國(guó)]-助磨劑

簡(jiǎn)介

一般為表面活性物質(zhì)，具有降低比表面能和“楔入”粒子裂縫的作用。

物料在細(xì)磨過(guò)程中，顆粒逐步細(xì)化，比表面積增大，其表面因斷鍵而荷電，粒子相互吸附并出現(xiàn)團(tuán)聚，使粉碎效率下降。加入少量助磨劑，可以防止粒子團(tuán)聚，改善物料流動(dòng)性，從而提高球磨效率，縮短研磨時(shí)間。

如氧化鋁干磨時(shí)加入適量油酸，濕磨時(shí)加入少量氯化鋁。研磨普通瓷料時(shí)加入一定量的亞硫酸紙漿廢液等。

助磨劑種類(lèi)繁多，隨研磨物料而異，一般以高分子化合物： 聚合多元醇、聚合醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二醇、二乙二醇等為首選材料。

對(duì)于水泥助磨劑，可以定義為：能夠改善水泥加工中物料易磨性能，提高研磨效率的摻加量不超過(guò)0.5%的一種或多種表面活性物質(zhì)2。

提高粉磨效率，降低粉磨作業(yè)電耗是水泥企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的有效手段，為達(dá)此目的，國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)一般采取兩種措施：一是改進(jìn)粉磨機(jī)械的結(jié)構(gòu)，改進(jìn)粉磨工藝流程和方式以使更多的機(jī)構(gòu)能通過(guò)粉磨介質(zhì)作用于物料上；另一種方法是在粉磨過(guò)程中加入微量或少量的添加劑，即助磨劑去影響粉碎作業(yè)中的力學(xué)化學(xué)過(guò)程，從而達(dá)到提高粉磨效率的目的。后者具有投資少、見(jiàn)效快、操作簡(jiǎn)單、能改善水泥的物理性能等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到重視。

助磨劑的作用機(jī)理助磨劑是由一種或多種具有表面活性的物質(zhì)和其他化學(xué)助劑構(gòu)成的，在水泥物料粉磨過(guò)程中可以顯著降低磨粉的表面能，克服磨粉間的吸引力，減小粉碎阻力，防止糊球糊磨，提高磨粉的流動(dòng)性，從而降低磨機(jī)功耗，提高粉磨效率。關(guān)于助磨劑的作用機(jī)理，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者曾做過(guò)長(zhǎng)期的研究，歸納起來(lái)主要有三種理論，分別為強(qiáng)度學(xué)說(shuō)、分散學(xué)說(shuō)及襯墊學(xué)說(shuō)3。

強(qiáng)度學(xué)說(shuō)當(dāng)助磨劑隨物料加入磨內(nèi)后，首先被吸附在被磨固體物料的表面，使固體物料的表面能降低。同時(shí)，助磨劑分子還會(huì)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”的作用，不僅阻止裂紋閉合而且促使裂紋的擴(kuò)大，從而加速斷裂的產(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。

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。

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

助磨劑的種類(lèi)助磨劑按使用時(shí)的物理狀態(tài)分為：固體、液體、和氣體助磨劑。固體助磨劑一般制成顆粒狀或者粉狀，而液體助磨劑多是溶液或乳劑，氣體助磨劑則較少使用。按化學(xué)組成助磨劑可以分為三類(lèi)：聚合無(wú)機(jī)鹽、聚合有機(jī)鹽及復(fù)合化合物等。常被用作水泥助磨劑的表面活性劑主要有以下種類(lèi):（1）醇類(lèi)小極性分子，如乙二醇、丙二醇、二乙二醇等。（2）胺類(lèi)小極性分子，如三乙醇胺、酰胺等。（3）不飽和脂肪酸類(lèi)，如硬脂酸、油酸等。（4）鹽類(lèi)，如六偏磷酸鈉、硬脂酸鈉等。（5）礦物類(lèi)，如滑石粉、粉煤灰、焦碳、煤等。（6）其他，如苯乙烯類(lèi)的共聚體、馬來(lái)酸酐衍生物等。

添加對(duì)象水泥簡(jiǎn)介

水泥助磨劑是一種化學(xué)外加劑，在水泥粉磨過(guò)程中摻入少量即可改善粉磨過(guò)程。為了提高粉磨效率，降低粉磨電耗，提高水泥粉磨細(xì)度和水泥強(qiáng)度，在不改變工廠現(xiàn)有工藝和設(shè)備條件的前提下，在粉磨過(guò)程中，添加微量或少量的助磨劑去影響粉磨作業(yè)的機(jī)械力。

水泥助磨劑是水泥產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)小產(chǎn)品，但是它在水泥行業(yè)中提產(chǎn)降耗等方面起著十分重要的作用，能為水泥企業(yè)帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益。

20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)研制成功了三個(gè)系列十多種助磨劑，分別適用于不同品種的水泥研磨。在比表面積不變的情況下，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高10% ～20% ；礦化劑對(duì)熟料煅燒的產(chǎn)、質(zhì)量提高；緩凝劑對(duì)水泥品質(zhì)、性能的改善等等，已成為水泥生產(chǎn)中不可缺少的得力助手。隨著建筑工程技術(shù)水平的提高，一般混凝土已不能滿足不同施工技術(shù)條件的需要，人們已研究出能夠改變混凝土各種性能的外加劑。如：配制優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度的混凝土、縮短施工工期加快建筑速度、滿足特殊條件下的施工要求、實(shí)現(xiàn)混凝土水平和垂直方向的泵管輸送、發(fā)展集中工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的商品混凝土等等；外加劑使混凝土的使用性能變得隨心所欲，外加劑已成為除水泥、砂、石和水之外的第五種必不可少的組成材料。水泥和混凝土外加劑專項(xiàng)研究成果及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義、工廠與工地的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)寫(xiě)真，執(zhí)行水泥新標(biāo)準(zhǔn)后水泥企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)實(shí)踐，部分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選登等等，必將對(duì)我國(guó)水泥企業(yè)、水泥制品及建筑施工部門(mén)正確、規(guī)范地了解和使用外加劑，起到積極的促進(jìn)作用4。

作用

1.在水泥磨機(jī)狀況不改變的條件下，可以改變磨內(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，優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配。

2.在保持相同的水泥強(qiáng)度等級(jí)，利用相同的水泥熟料和混合材并適當(dāng)調(diào)整其配比的條件下，添加水泥助磨劑后水泥熟料一般可以降低6-10%，同時(shí)增加混合材總量6-10%。

3.在維持原有磨機(jī)產(chǎn)量不變，提高水泥粉磨細(xì)度及比表面積使水泥強(qiáng)度3天提高20%,28天提高10%以上；或維持現(xiàn)有的水泥粉磨細(xì)度及比表面積，可以提高水泥磨機(jī)的產(chǎn)量10%以上。

水泥助磨劑還可以為水泥企業(yè)帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益：?jiǎn)萎a(chǎn)水泥電耗，研磨體的消耗量，磨機(jī)襯板消耗量，維修費(fèi)用相應(yīng)下降，生產(chǎn)率提高，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，成本下降。同時(shí)水泥助磨劑的使用可以改善水泥的流動(dòng)性，提高選粉機(jī)的效率，減少水泥結(jié)庫(kù)現(xiàn)象，水泥裝卸時(shí)間和費(fèi)用均會(huì)相應(yīng)下降。

摻量

（1）使用水泥助磨劑的企業(yè)都知道，水泥助磨劑每個(gè)品種都有其最佳摻量，液體產(chǎn)品摻量一般在0.03%-0.15%，摻量范圍大，價(jià)格懸殊也大；粉體產(chǎn)品摻量一般在0.5%-1%，摻量大，價(jià)格也低。實(shí)際上，助磨劑加少了起不到好的效果，加多了助磨效果也不能增加多少，水泥企業(yè)追求的應(yīng)該性價(jià)比高的產(chǎn)品。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）于2007年6月1日正式實(shí)施， 在這個(gè)水泥新標(biāo)準(zhǔn)中增加了“水泥生產(chǎn)中允許加入≤0.5%的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須≤0.06%”的要求。原來(lái)粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右，假如其中的NaCl含量為30%，那助磨劑中加入的氯離子量為0.15-0.18%。即使可把摻量降到0.5%，但加到水泥中的氯離子或硫酸根離子的量是沒(méi)有變的。再外加水泥熟料及混合材中的氯離子量，水泥中的氯離子量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水泥新標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定量。

（2）堿-骨料反應(yīng)和水泥的含堿量限制。眾所周知，水泥中的堿能與活性骨料發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生膨脹，甚至導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂和破壞。因此，在許多重大工程中，限制所用水泥中的含堿量要小于0.6%。粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右，假如其中的NaCl含量為30%，那助磨劑中加入的Na2O量為0.16-0.20%，如其中還含30%的Na2SO4，則進(jìn)一步增加0.10-0.13%的Na2O，這對(duì)低堿水泥的堿含量限制和潛在堿-骨料反應(yīng)的發(fā)生會(huì)有很大的影響。美國(guó)在在建設(shè)高峰時(shí)期也沒(méi)有太多關(guān)注堿-骨料， 結(jié)果在八、九十年代時(shí)，全國(guó)發(fā)現(xiàn)了大量的因堿-骨料反應(yīng)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的案例，現(xiàn)在大家是“見(jiàn)堿變色”。許多調(diào)查研究結(jié)果表明，我國(guó)許多地區(qū)的骨料是堿活性的，而且也已發(fā)現(xiàn)有許多因堿-骨料反應(yīng)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的案例。因而在水泥中添加Na2SO4需要考慮潛在的后果。

（3）泛堿現(xiàn)象及混凝土強(qiáng)度倒縮

在水泥中添加硫酸鈉有時(shí)能引起泛堿現(xiàn)象，摻量高時(shí)還能導(dǎo)致28天及以后齡期強(qiáng)度的倒縮盡管水泥混凝土中對(duì)硫酸鈉沒(méi)有直接的規(guī)定，但許多國(guó)家、地區(qū)或工程項(xiàng)目對(duì)堿是有嚴(yán)格規(guī)定的。硫酸鈉對(duì)混凝土性能的影響會(huì)是多方面的。

粉體粉體助磨劑一般使用的主要原料由：三乙醇胺（助磨）、工業(yè)鹽（導(dǎo)致氯離子超標(biāo)）、硭硝、元明粉（易結(jié)晶），以粉煤灰作為載體攪拌混合均勻生產(chǎn)而成，一般粉體助磨劑往往很少添加助磨成分，粉體助磨劑的最大弱點(diǎn)：后期強(qiáng)度不好和助磨效果不夠理想，可以通過(guò)增加少量三乙醇胺或者中博聚合多元醇改善粉體助磨劑的助磨效果。

液體液體水泥助磨劑原料：三乙醇胺、聚醚醇胺（新型助磨劑原料）、聚合醇胺、聚合多元醇、三異丙醇胺、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、糖醚（也稱為糖蜜、桔水，用于調(diào)色或改善水泥和易性/調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，有增強(qiáng)效果）、醋酸鈉（也成為乙酸鈉）、十二烷基苯（提高流速）、硫酸鋁、氯化鈣和硫酸鈉等5。

近年來(lái)還出現(xiàn)了高分子合成助磨劑，主要是聚羧酸系為主，但是聚羧酸系助磨劑和萘系混凝土外加劑不相容性制約了他的發(fā)展，還有三乙醇胺改性的高分子合成系列水泥助磨劑，助磨劑產(chǎn)品的最終一步都需要復(fù)配工藝完成。

助磨劑的作用
在水泥研磨的過(guò)程中，微顆粒的表面會(huì)形成越來(lái)越多的不飽和價(jià)鍵和帶有正負(fù)電荷的結(jié)構(gòu)單元，使顆粒處于亞穩(wěn)定的高能狀態(tài)。顆粒表面能也急聚增加，微顆粒的群體在比較大的相互引力的作用下，結(jié)成難以再次分散的團(tuán)聚體，顆粒再聚結(jié)增加超細(xì)的研磨難度6。助磨劑加入后，在保持原有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的條件下，可提高水泥磨機(jī)產(chǎn)量10%-30%，節(jié)電6-12kWh/t；水泥顆粒級(jí)配明顯改善；在保持原有磨機(jī)產(chǎn)量時(shí)可使水泥強(qiáng)度提高3-10MPa;保持原有水泥產(chǎn)量和質(zhì)量可多摻加混合材3%-8%；使用助磨劑可以根本上改善水泥粉磨的工況，降低循環(huán)負(fù)荷，提高選粉效率，也可降低水泥氣力輸送的電耗和對(duì)管道的磨聽(tīng)風(fēng)；助磨劑對(duì)提高混凝土的早期強(qiáng)度，改善流動(dòng)性帶來(lái)一定的好處；也有利于改善水泥混凝土的和易性、抗?jié)B性和抗凍性，提高其鋼筋黏結(jié)力；水泥顆粒級(jí)配明顯改善。通過(guò)加入助磨劑可以降低粉磨作業(yè)時(shí)的電耗，提高粉磨效率，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。表1是加入部分助磨劑及摻量對(duì)礦渣水泥細(xì)度和強(qiáng)度的影響。

發(fā)展前景助磨劑配方不是一勞永逸的配方，需要經(jīng)過(guò)科學(xué)試驗(yàn)，針對(duì)不同熟料和混合材做對(duì)比試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)才行。水泥新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為助磨劑行業(yè)的轉(zhuǎn)型打入了強(qiáng)心針，粉體助磨劑向液體助磨劑的轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。液體助磨劑的技術(shù)發(fā)展比較迅速，近期各高校和部分助磨劑企業(yè)在開(kāi)發(fā)新型助磨劑，有的是高分子合成的助磨劑，助磨劑行業(yè)將迎來(lái)欣欣向榮的大好局面7。

2007年中國(guó)水泥協(xié)會(huì)成立了水泥助磨劑分會(huì)，標(biāo)志著中國(guó)水泥助磨劑行業(yè)的發(fā)展駛?cè)肓艘?guī)范發(fā)展的快車(chē)道！

目前，水泥集團(tuán)紛紛自建水泥助磨劑項(xiàng)目，自產(chǎn)自用的新型助磨劑生產(chǎn)模式正在形成，水泥企業(yè)自產(chǎn)助磨劑將成為新形勢(shì)下助磨劑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

生產(chǎn)配方1、1%粉體水泥助磨劑1：

粉體助磨劑母液3%、工業(yè)鹽5%、生石灰粉15%、載體77%

2、0.5%粉體水泥助磨劑：

粉體助磨劑母液5-6%、工業(yè)鹽15%、生石灰粉25%、載體64-65%

3、0.1%液體水泥助磨劑：

(1)、液體助磨劑母液20%、無(wú)水氯化鈣25%、水55%

(2)、液體助磨劑母液20%、無(wú)水氯化鈣15%、白糖5%、水60%

(3)、液體助磨劑母液16%、無(wú)水氯化鈣15%、硝酸鈣20%、糖蜜5%，余量為水

生產(chǎn)工藝小型水泥廠現(xiàn)場(chǎng)攪拌直接使用，流程如下2：

可以選擇化工用噸桶來(lái)作為助磨劑的攪拌容器和使用容器，按照一只噸罐存放一噸助磨劑設(shè)計(jì)。然后實(shí)際測(cè)量一下水應(yīng)該在每只噸罐中的位置，并在每只罐上進(jìn)行標(biāo)注，以便每次生產(chǎn)助磨劑時(shí)無(wú)需計(jì)量，按標(biāo)記加入水即可。原料加入順序是，先按生產(chǎn)比例將水加入到噸罐中，然后放入助磨劑母液。加入后，用一只鋼管人工攪拌一下，以便讓罐中的液體快速溶解。（建議：助磨劑應(yīng)在磨頭旁生產(chǎn)，以便生產(chǎn)完成后無(wú)需搬運(yùn)直接使用。）

大中型水泥廠及助磨劑生產(chǎn)企業(yè)設(shè)立工廠加工生產(chǎn)，流程如下：

A- 水

B- 助磨劑母液 →依序按比例加入攪拌桶攪拌，攪拌30分鐘即可?！咝б后w助磨劑→包裝→成品