水泥助磨劑技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

蔣媛婷

摘要：在水泥粉磨過(guò)程中為改善水泥粉磨、提高生產(chǎn)效率而摻入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑稱(chēng)為助磨劑，水泥助磨劑是由一種或幾種表面活性物質(zhì)構(gòu)成。添加助磨劑的目的是為了改善物料的易磨性，減輕顆粒之間的粘聚結(jié)團(tuán)作用，消除微細(xì)顆粒糊球糊襯板現(xiàn)象，提高磨機(jī)內(nèi)物料的流動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：水泥；作用機(jī)理；發(fā)展前景

水泥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。

1水泥助磨劑的分類(lèi)

水泥助磨劑的使用量通常低于1%，復(fù)合助磨劑的摻入量大多不高于0.05%，根據(jù)GB 175-2007的規(guī)定，水泥粉磨時(shí)加入的助磨劑量不能超過(guò)水泥質(zhì)量的0.5%。根據(jù)國(guó)內(nèi)外關(guān)于助磨劑的研究狀況及專(zhuān)利報(bào)道，助磨劑大致可分為三類(lèi)[2]：

1、極性助磨劑：屬于離子型助磨劑，如醋酸胺、乙二醇、丙三醇、三乙醇胺等。

2、非極性助磨劑：屬于非離子型助磨劑，如焦炭、石墨、煤、松脂、膠態(tài)碳等。

3、復(fù)合助磨劑：有機(jī)物的混合物、有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的混合物以及無(wú)機(jī)物的 混合物。

助磨劑按使用狀態(tài)分，可以分為：液體、固體和氣體。

按化學(xué)組成分，助磨劑可以分為：有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物、復(fù)合化合物。使用最廣的是復(fù)合化合物。

2作用機(jī)理

（1）助磨劑在固體顆粒表面上的吸附，改變了顆粒表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，降低了顆粒的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)阻止了新生裂紋的閉合，加速物料裂紋的擴(kuò)展。

（2）當(dāng)物料粉碎磨細(xì)到一定細(xì)度時(shí)，顆粒之間、顆粒與研磨介質(zhì)間會(huì)聚集、粘附形成包殼。助磨劑能迅速地消除或減弱顆粒與顆粒、顆粒與研磨介質(zhì)間的聚集和粘附，提高粉磨效率。

研究現(xiàn)國(guó)外粉碎作業(yè)使用水泥助磨劑已有70多年的歷史，而我國(guó)對(duì)助磨劑的研究和應(yīng)用則起步較晚。20世紀(jì)50年代后期，一些水泥廠(chǎng)曾利用煤、紙漿廢液、肥皂廢液等作為水泥助磨劑，效果不甚明顯。到了70年代，不少水泥企業(yè)和研究部門(mén)對(duì)助磨劑開(kāi)展了廣泛的研究和應(yīng)用工作。武漢理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華南理工大學(xué)等高校研究單位和四川資中、陜西漢中、山東棗莊、廣西玉林等水泥廠(chǎng)，先后對(duì)水泥磨及生料磨使用助磨劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、工業(yè)性試驗(yàn)和生產(chǎn)上的應(yīng)用，所采用的助磨劑一般是化工廠(chǎng)的副產(chǎn)品或下腳料以及廢液、廢渣等，士勻收到較好的效果，但由于廢料來(lái)源不充足或質(zhì)量不穩(wěn)定而無(wú)法推廣應(yīng)用。近年來(lái)，水泥助磨劑的研究得到有關(guān)高等院校、科研院所和科技開(kāi)發(fā)公司的高度重視，取得多項(xiàng)成果。

目前，國(guó)內(nèi)研究及應(yīng)用的水泥助磨劑，有液體助磨劑和固體助磨劑，其基本成分大都屬于有機(jī)表面活性物質(zhì)。主要為：胺類(lèi)、醇類(lèi)、醇胺類(lèi)、木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)、脂肪酸及其鹽類(lèi)、烷基磺酸鹽類(lèi)等。具體物質(zhì)為：三乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇、木質(zhì)素磺酸鹽、甲酸、硬脂酸、油酸、尿素、十二烷基笨磺酸鈉等。實(shí)際在水泥生產(chǎn)中選用的主要有兩類(lèi)形式：一是純度較高的化工產(chǎn)品；二是化工廠(chǎng)等的廢料。水泥助磨劑產(chǎn)品的種類(lèi)較多，除純化合物產(chǎn)品外，還研究及開(kāi)發(fā)了多種復(fù)合助磨劑。

3存在的問(wèn)題

（1）國(guó)內(nèi)大多采用工業(yè)純復(fù)合有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽為助磨劑的主要成分，成本較高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般。

（2）采用經(jīng)驗(yàn)方式確定配方，配合的原理研究較少，因此所取得的產(chǎn)品一般適應(yīng)面較窄。特別對(duì)于溫度較高的物料還沒(méi)有合適的產(chǎn)品。即使把不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的同種產(chǎn)品應(yīng)用于不同廠(chǎng)家，也存在效果差異較大的情況。

（3）偶極一偶極有機(jī)化合物作為表面助磨劑研究較少，沒(méi)能充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品改善粉磨物料粘附效果。

（4）對(duì)工業(yè)廢料開(kāi)發(fā)高效表面助磨劑研究較少，且未能將多種有效助磨成分配合在一起，從而發(fā)揮最佳粉磨效果。

4水泥助磨劑的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景

（1）水泥助磨劑的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)水泥總產(chǎn)量已經(jīng)突破13億噸，約占世界水泥總產(chǎn)量的50%。由于存在巨大的水泥助磨劑市場(chǎng)，國(guó)外公司如德國(guó)Basf公司、英國(guó)Fosroc公司、意大利Mapei公司等企業(yè)都已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)水泥助磨劑市場(chǎng)。它們的產(chǎn)品都已形成系列化，大部分企業(yè)都涉及到混凝土外加劑，水泥助磨劑僅僅是系列產(chǎn)品的一部分。據(jù)筆者查閱的有關(guān)文獻(xiàn)表明，國(guó)外水泥助磨劑專(zhuān)利絕大部分為液體產(chǎn)品。液體產(chǎn)品使用方便，僅僅需要增加一個(gè)儲(chǔ)料罐和一個(gè)液體計(jì)量泵，就可以順利加入，不需要復(fù)雜笨重的設(shè)備。由于這些產(chǎn)品摻量少，液體計(jì)量添加方便，提高磨機(jī)粉磨效率10%～20%，節(jié)省單位時(shí)間電耗，提高水泥粉體的流動(dòng)性，有利于散裝運(yùn)輸和貯存，故在國(guó)外水泥廠(chǎng)使用很普遍。這些公司由于其產(chǎn)品國(guó)際化，所以也都符合美國(guó)ASTMC465標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在水泥助磨劑研究的重點(diǎn)，已經(jīng)走向高分子合成技術(shù)。這也是核心技術(shù)，美國(guó)2007年最新的專(zhuān)利中已經(jīng)有了三乙醇胺的部分或全部替代品。

近10年來(lái)，隨著國(guó)外水泥助磨劑產(chǎn)品的進(jìn)入，隨著業(yè)內(nèi)人士對(duì)水泥助磨劑產(chǎn)品認(rèn)識(shí)的不斷提高，國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)使用水泥助磨劑的前景不斷轉(zhuǎn)好?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著大部分立窯水泥的逐步退出，水泥企業(yè)的逐步大型化和集團(tuán)化，水泥助磨劑的使用率將很快達(dá)到一個(gè)較高的層次。

（2）水泥助磨劑的發(fā)展前景

1、充分利用工業(yè)、農(nóng)副業(yè)廢料，對(duì)大量工農(nóng)廢料進(jìn)行化學(xué)改造。通過(guò)酸化、堿化、羥基化、烯烴化、磺化等過(guò)程將廢料改造成具有活性的物質(zhì)。例如，目前使用的木質(zhì)素磺酸鹽助磨劑即是從紙廠(chǎng)亞硫酸鹽廢液中的一種成分轉(zhuǎn)化而來(lái)；煤焦油中的蒽系、萘系、焦油亦可經(jīng)磺化、堿化制成烷基萘磺酸鹽系的陰離子表面活性劑；糖廠(chǎng)的糖蜜、糖渣都是多羥基有機(jī)物，泥炭、褐煤都是富含腐植酸的物質(zhì)，通過(guò)化學(xué)方法可轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)構(gòu)成助磨劑等。

2、多種助磨劑復(fù)配使用。各種被粉磨物料的成分不同，助磨劑機(jī)理也各異，對(duì)于水泥熟料粉磨時(shí)要求解聚，而對(duì)于礦渣要求軟化。在管磨機(jī)中由于顆粒尺寸沿程的變化，粉磨環(huán)境的改善，單純添加一種物質(zhì)助磨難以適應(yīng)粉磨的要求。將幾種物質(zhì)復(fù)配在一起構(gòu)成復(fù)合助磨劑，可增強(qiáng)適應(yīng)性。復(fù)合助磨劑的復(fù)配單元可選擇常用的烷醇胺類(lèi)或醇醚類(lèi)及其他成熟的助磨劑。

3、在復(fù)合助磨劑選擇各種復(fù)配的單元時(shí)，對(duì)于常用的烷醇胺類(lèi)或醇醚類(lèi)及其他經(jīng)過(guò)多年考驗(yàn)的成熟的助磨劑摻入一部分對(duì)于新開(kāi)發(fā)的新品種的價(jià)位低位的助磨劑摻入一部分以求保持助磨效果又降低助磨劑的成本價(jià)位。這樣才會(huì)使我國(guó)新型水泥助磨劑走向廣闊的市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]袁克蘭.我國(guó)水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策分析[M].2010年中國(guó)水泥技術(shù)年會(huì)暨第十二屆全國(guó)水泥技術(shù)交流大會(huì)論文集.

[2]顏碧蘭.結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)的修訂：談?wù)勊嗥髽I(yè)如何正確選擇助劑[M].水泥助磨劑研究與應(yīng)用論文集，中國(guó)建材工業(yè)出版社，2006年9月.

[3]竇彥彬，徐國(guó)財(cái).淺談水泥助磨劑在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)[M].首屆水泥工業(yè)粉磨節(jié)能暨環(huán)保技術(shù)研討會(huì)論文集，中國(guó)水泥技術(shù)網(wǎng)，2007年10月.