天恒TM牌水泥助磨剂的应用实践与行业思考

  
前言

在水泥工业的生产中，为了提高水泥粉磨效率，降低磨机功耗，提高水泥质量，常常需要加入水泥助磨剂。在国外，助磨剂的应用十分普遍，95％的水泥磨机使用助磨剂；国内，目前水泥助磨剂的利用比例还比较低。近年来，随着科技进步和国家对节能减排工作力度的加强，全国各地也纷纷建立了不少的水泥助磨剂专业厂家。目前，在国内水泥助磨剂的厂家越来越多了，武汉理工大学南京永能建材技术有限公司就是其中的优秀代表，我们生产的助磨剂产品已经推广到全国几十家水泥工厂和粉磨站。相信不久的将来随着科技水平的不断提高，我国大多数的水泥粉磨线也能用上质优价廉的水泥助磨剂。目前我国年水泥产量已达10亿吨以上，水泥助磨剂的发展应用空间十分巨大。

助磨剂的组成与理论 

水泥助磨剂的定义：在水泥粉磨过程中为了改善水泥粉磨、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工艺外加剂称为水泥助磨剂。 助磨剂按使用时的状态，可以分为：固体、液体和气体助磨剂。固体助磨剂有：硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、炭黑、粉煤灰、石膏、滑石粉等；液体助磨剂有：有机硅、三乙醇胺、三异丙醇胺、糖蜜、FDN、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚羧酸盐等；气体助磨剂有：蒸气状的极性物质(丙酮、硝基甲烷、甲醇、水蒸气)，以及非极性物质(四氯化碳)等。按化学结构助磨剂可以分为三类：聚合无机盐、聚合有机盐及复合化合物。按性能助磨剂可划分为：提高产量节约能耗型；抑制水泥结块型，（特别适用潮湿、多雨地区的水泥厂）；提高强度改善性能型，（适用于出口水泥、机立窑生产水泥和掺较多混合材的水泥）；高性能型（适用于水泥熟料短缺的地区）。

近年来，各地助磨剂厂纷纷兴起，为助磨剂的推广应用开创了一个更新的局面。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。关于助磨剂的作用原理主要有以下三种理论： 

1.       强度学说：助磨剂随物料加入磨内后，首先吸附在被磨固体物料的表面，降低其表面能。助磨剂分子吸附在固体物料的裂纹内壁上，进一步进入到裂纹的表面，随着裂纹的形成和不断扩展，起到“楔子”作用，不仅阻止裂纹闭合，而且促使裂纹的扩大，加速断开的产生，在粉磨的中后期，助磨剂主要起分散作用，延缓或减轻细物料的凝聚。 

2.       分散学说：助磨剂能在物料表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高细粉物料的分散度，提高机械能的利用率，因而可提高磨机的粉磨效率。 

3.       衬垫学说：助磨剂能消除或大大减少钢球和磨机内壁上粘附细粉所产生的衬垫，增强钢球对物料的撞击力，破坏磨机内部的吸引热力、化学力和机械力。 
助磨剂的主要作用： 

1.       在磨机状况不改变的条件下，可提高磨机产量幅度10-30%，同时可有效减少过粉磨现象，优化水泥颗粒级配； 

2.       维持原磨机产量不变或小幅度增产的条件下，提高水泥粉磨细度及比表面积，使水泥强度提高3-5Mpa； 

3.       可改善磨内物料的分散性，有效消除水泥微细颗粒的静电吸附和包球糊磨现象； 

4.       改善水泥的流动性，提高输送设备的效率。 
分散（助磨）剂在粉磨过程中所起的具体作用： 

1.       球磨机中粉磨介质、衬板由于互相碰击和磨擦而带电，以至颗粒粘附在其上，产生衬垫包球现象。加入助磨剂后，可以中和介质和衬板表面上的电荷，防止颗粒的粘附，因此，介质和衬板的表面都很光亮，避免了衬垫包球现象，从而促进粉碎的进行，使粉碎效率提高。

2.       颗粒表面吸附有助磨剂可使粉体的流动性提高。流动性的提高避免了颗粒的过粉磨，从而提高了粉磨效率，这时水泥中（3-32um）颗粒级的数量增加，使颗粒粒径分布变窄，有利于水泥强度的提高。助磨剂在开路磨中能降低水泥的筛余细度，减少过粉现象；而在闭路磨系统中，因细度由选粉机确定则仅显著增加产量，助磨剂主要使（3-32um）颗粒的含量增加10-20%。 

3.       使用分散（助磨）剂可以促进水泥颗粒球形化，提高水泥颗粒圆度系数。 
水泥助磨剂的应用 

使用水泥助磨剂后，在不增加任何设备投资前提下，产量有较大幅度的提高，增幅约10-30%；在保持磨机产量基本不变的条件下，水泥细度控制指标可下调2-4%筛余，相应混合材掺入量增加3-6%。产量的提高给水泥企业带来的直接经济效益是：单产水泥的电耗、研磨体消耗量、磨机衬板消耗量、维修费用相应下降、生产率提高，企业生产规模扩大，成本下降。同时，助磨剂的使用可增加水泥的流动性能，从而提高选粉机的效率，减少水泥结库现象，水泥装卸时间和费用均相应下降。因此，使用水泥助磨剂，带来的效益是多方面的。 现以天恒TM牌水泥助磨剂的应用为例，例一,南京某大型5000t/d水泥厂生产线为了提高水泥中混合材掺量做了掺加天恒TM牌TH-3增强型水泥助磨剂试验其试验方案和结果如下：

从以上试验结果可以看出: 
1,  掺入TH-3增强型水泥助磨剂,水泥的凝结时间稍变短,但满足现国家标准； 

2， 在减少熟料3-4%同时增加混合材3-4%的情况下，掺入TH-3增强型水泥助磨剂，水泥本身的性质基本没有变化，而成本可以降低1-3元/吨，规模化的工厂效益可观。 

关于水泥助磨剂行业的思考 
随着ISO标准的贯彻实施，对水泥的性能要求将会越来越高。经中国建材院水泥所对水泥检验的新、老标准做了大量分析比较，无论是干法、湿法、回转窑还是机立窑生产的水泥，老标准和新标准的比较，其水泥标号均有程度不同的降低，其降低幅度达15%～25%。另一方面，随着我国加入世贸组织后，水泥厂必须采取相应的对策，以符合水泥ISO标准，另外还需对建设单位关心的混凝土性能，如凝结时间、流动度、和易性及早期强度予以充分重视。而上述内容均和水泥的细度有着密不可分的关系。因此在水泥粉磨过程中掺入适量的助磨剂来提高水泥的细度，从而改善水泥的性能是一个十分有效的途径。中华人民共和国建材行业标准JC/T667-2004更是为水泥厂使用助磨剂提供了法律保证。国家对建材行业的节能减排工作十分重视，相信水泥助磨剂在其中应当能够发挥重要作用。 

中国水泥协会助磨剂分会即将在山东济南成立，这说明中国水泥协会领导高度重视水泥助磨剂行业的发展，目前有近30家单位被推选为理事单位，说明这近30家企业的经济技术实力已经达到一个新的水平，水泥助磨剂有能力在现代水泥制造业中扮演重要角色，我们感觉到由于水泥本身是一种低价位利润薄的产品，要大量地推广水泥助磨剂，必须研究开发低成本高效的水泥助磨剂新品种，该产品应该注意以下几点： 

1.    水泥助磨剂必须要有良好的助磨作用，这是最重要的特点。 

2.    水泥助磨剂对粉磨物料的性能与制品性能应无不良影响。如对水泥本身的性质和混凝土耐久性无不良影响，对钢筋无锈蚀作用说明严格限制氯离子含量。 

3.    对混凝土外加剂的适应性要好，两者不能发生化学反应和作用相抵触。对于粉剂要严格限制Na2SO4的含量。 

4.    对氨离子的量要限制，国家对混凝土中释放氨气的量也有限制。 

5.    水泥助磨剂原料来源要充足，制作要方便，成本要低廉。 

6.    即将出台的国家新标准规定，水泥助磨剂的掺量要在0.5%以下，这对相当一部分粉剂助磨剂厂家来说，技术难度增加了许多，因为很多无机增强激发剂掺量太少将很难起明显的增强作用。 

7.    助磨剂操作配比方便，无刺激性气味，对操作工人不产生有害影响。 

8.    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表面活性物质。如，木钙，木钠，FDN,糖蜜，糖渣等等。 

9.    多种助磨剂复配使用。目前大部分厂家产品均为复配产品，复合助磨剂可增强产品适应性。 
国内目前水泥助磨剂产品有两种形式，粉剂和液剂。粉剂掺量为0.5%-1.0%，其中复合了助磨和无机增强（激发）剂,随着水泥新标准的即将实施,大掺量的粉剂产品将面临市场考验；液剂掺量一般为0.02%-0.3%,不同厂家产品掺量跨度较大,当然价格也差异较大,该类产品也复合了助磨和增强剂。作为水泥厂家，应该根据自己磨机的工况，来选择水泥助磨剂产品。助磨剂产品的使用范围不仅在水泥工厂、粉磨站，还有混凝土掺合料粉磨站（磨细矿渣和粉煤灰），还有一些陶瓷工厂等等。 

目前国内也有一些科研单位，大专院校、生产企业在以往研究使用水泥助磨剂的基础上，正在进一步开展研究工作，使其产品更趋规范，性能更加优越，掺入控制更加方便、可靠，成本价格更趋合理，不少水泥厂在粉磨过程中对掺适量水泥助磨剂来提高水泥产、质量，节约能耗，防止水泥结块等越来越感兴趣，由此可见，在水泥厂推广使用水泥助磨剂必将有广阔的前景。我们南京永能建材技术有限公司是武汉理工大学材料学院的产、学、研基地，拥有雄厚的科研和经济技术实力，必将对我国建材行业的节能减排工作做出自己的贡献。