天恒TM牌水泥助磨劑的應(yīng)用實(shí)踐與行業(yè)思考

  
前言

在水泥工業(yè)的生產(chǎn)中，為了提高水泥粉磨效率，降低磨機(jī)功耗，提高水泥質(zhì)量，常常需要加入水泥助磨劑。在國外，助磨劑的應(yīng)用十分普遍，95％的水泥磨機(jī)使用助磨劑；國內(nèi)，目前水泥助磨劑的利用比例還比較低。近年來，隨著科技進(jìn)步和國家對節(jié)能減排工作力度的加強(qiáng)，全國各地也紛紛建立了不少的水泥助磨劑專業(yè)廠家。目前，在國內(nèi)水泥助磨劑的廠家越來越多了，武漢理工大學(xué)南京永能建材技術(shù)有限公司就是其中的優(yōu)秀代表，我們生產(chǎn)的助磨劑產(chǎn)品已經(jīng)推廣到全國幾十家水泥工廠和粉磨站。相信不久的將來隨著科技水平的不斷提高，我國大多數(shù)的水泥粉磨線也能用上質(zhì)優(yōu)價廉的水泥助磨劑。目前我國年水泥產(chǎn)量已達(dá)10億噸以上，水泥助磨劑的發(fā)展應(yīng)用空間十分巨大。

助磨劑的組成與理論 

水泥助磨劑的定義：在水泥粉磨過程中為了改善水泥粉磨、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工藝外加劑稱為水泥助磨劑。 助磨劑按使用時的狀態(tài)，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、滑石粉等；液體助磨劑有：有機(jī)硅、三乙醇胺、三異丙醇胺、糖蜜、FDN、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)(丙酮、硝基甲烷、甲醇、水蒸氣)，以及非極性物質(zhì)(四氯化碳)等。按化學(xué)結(jié)構(gòu)助磨劑可以分為三類：聚合無機(jī)鹽、聚合有機(jī)鹽及復(fù)合化合物。按性能助磨劑可劃分為：提高產(chǎn)量節(jié)約能耗型；抑制水泥結(jié)塊型，（特別適用潮濕、多雨地區(qū)的水泥廠）；提高強(qiáng)度改善性能型，（適用于出口水泥、機(jī)立窯生產(chǎn)水泥和摻較多混合材的水泥）；高性能型（適用于水泥熟料短缺的地區(qū)）。

近年來，各地助磨劑廠紛紛興起，為助磨劑的推廣應(yīng)用開創(chuàng)了一個更新的局面。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)物料的流動性，從而實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的目標(biāo)。關(guān)于助磨劑的作用原理主要有以下三種理論： 

1.       強(qiáng)度學(xué)說：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，降低其表面能。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：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，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：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。 
助磨劑的主要作用： 

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10-30%，同時可有效減少過粉磨現(xiàn)象，優(yōu)化水泥顆粒級配； 

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3-5Mpa； 

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.       改善水泥的流動性，提高輸送設(shè)備的效率。 
分散（助磨）劑在粉磨過程中所起的具體作用： 

1.       球磨機(jī)中粉磨介質(zhì)、襯板由于互相碰擊和磨擦而帶電，以至顆粒粘附在其上，產(chǎn)生襯墊包球現(xiàn)象。加入助磨劑后，可以中和介質(zhì)和襯板表面上的電荷，防止顆粒的粘附，因此，介質(zhì)和襯板的表面都很光亮，避免了襯墊包球現(xiàn)象，從而促進(jìn)粉碎的進(jìn)行，使粉碎效率提高。

2.       顆粒表面吸附有助磨劑可使粉體的流動性提高。流動性的提高避免了顆粒的過粉磨，從而提高了粉磨效率，這時水泥中（3-32um）顆粒級的數(shù)量增加，使顆粒粒徑分布變窄，有利于水泥強(qiáng)度的提高。助磨劑在開路磨中能降低水泥的篩余細(xì)度，減少過粉現(xiàn)象；而在閉路磨系統(tǒng)中，因細(xì)度由選粉機(jī)確定則僅顯著增加產(chǎn)量，助磨劑主要使（3-32um）顆粒的含量增加10-20%。 

3.       使用分散（助磨）劑可以促進(jìn)水泥顆粒球形化，提高水泥顆粒圓度系數(shù)。 
水泥助磨劑的應(yīng)用 

使用水泥助磨劑后，在不增加任何設(shè)備投資前提下，產(chǎn)量有較大幅度的提高，增幅約10-30%；在保持磨機(jī)產(chǎn)量基本不變的條件下，水泥細(xì)度控制指標(biāo)可下調(diào)2-4%篩余，相應(yīng)混合材摻入量增加3-6%。產(chǎn)量的提高給水泥企業(yè)帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益是：單產(chǎn)水泥的電耗、研磨體消耗量、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，助磨劑的使用可增加水泥的流動性能，從而提高選粉機(jī)的效率，減少水泥結(jié)庫現(xiàn)象，水泥裝卸時間和費(fèi)用均相應(yīng)下降。因此，使用水泥助磨劑，帶來的效益是多方面的。 現(xiàn)以天恒TM牌水泥助磨劑的應(yīng)用為例，例一,南京某大型5000t/d水泥廠生產(chǎn)線為了提高水泥中混合材摻量做了摻加天恒TM牌TH-3增強(qiáng)型水泥助磨劑試驗其試驗方案和結(jié)果如下：

從以上試驗結(jié)果可以看出: 
1,  摻入TH-3增強(qiáng)型水泥助磨劑,水泥的凝結(jié)時間稍變短,但滿足現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)； 

2， 在減少熟料3-4%同時增加混合材3-4%的情況下，摻入TH-3增強(qiáng)型水泥助磨劑，水泥本身的性質(zhì)基本沒有變化，而成本可以降低1-3元/噸，規(guī)?；墓S效益可觀。 

關(guān)于水泥助磨劑行業(yè)的思考 
隨著ISO標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施，對水泥的性能要求將會越來越高。經(jīng)中國建材院水泥所對水泥檢驗的新、老標(biāo)準(zhǔn)做了大量分析比較，無論是干法、濕法、回轉(zhuǎn)窯還是機(jī)立窯生產(chǎn)的水泥，老標(biāo)準(zhǔn)和新標(biāo)準(zhǔn)的比較，其水泥標(biāo)號均有程度不同的降低，其降低幅度達(dá)15%～25%。另一方面，隨著我國加入世貿(mào)組織后，水泥廠必須采取相應(yīng)的對策，以符合水泥ISO標(biāo)準(zhǔn)，另外還需對建設(shè)單位關(guān)心的混凝土性能，如凝結(jié)時間、流動度、和易性及早期強(qiáng)度予以充分重視。而上述內(nèi)容均和水泥的細(xì)度有著密不可分的關(guān)系。因此在水泥粉磨過程中摻入適量的助磨劑來提高水泥的細(xì)度，從而改善水泥的性能是一個十分有效的途徑。中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T667-2004更是為水泥廠使用助磨劑提供了法律保證。國家對建材行業(yè)的節(jié)能減排工作十分重視，相信水泥助磨劑在其中應(yīng)當(dāng)能夠發(fā)揮重要作用。 

中國水泥協(xié)會助磨劑分會即將在山東濟(jì)南成立，這說明中國水泥協(xié)會領(lǐng)導(dǎo)高度重視水泥助磨劑行業(yè)的發(fā)展，目前有近30家單位被推選為理事單位，說明這近30家企業(yè)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力已經(jīng)達(dá)到一個新的水平，水泥助磨劑有能力在現(xiàn)代水泥制造業(yè)中扮演重要角色，我們感覺到由于水泥本身是一種低價位利潤薄的產(chǎn)品，要大量地推廣水泥助磨劑，必須研究開發(fā)低成本高效的水泥助磨劑新品種，該產(chǎn)品應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： 

1.    水泥助磨劑必須要有良好的助磨作用，這是最重要的特點(diǎn)。 

2.    水泥助磨劑對粉磨物料的性能與制品性能應(yīng)無不良影響。如對水泥本身的性質(zhì)和混凝土耐久性無不良影響，對鋼筋無銹蝕作用說明嚴(yán)格限制氯離子含量。 

3.    對混凝土外加劑的適應(yīng)性要好，兩者不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和作用相抵觸。對于粉劑要嚴(yán)格限制Na2SO4的含量。 

4.    對氨離子的量要限制，國家對混凝土中釋放氨氣的量也有限制。 

5.    水泥助磨劑原料來源要充足，制作要方便，成本要低廉。 

6.    即將出臺的國家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥助磨劑的摻量要在0.5%以下，這對相當(dāng)一部分粉劑助磨劑廠家來說，技術(shù)難度增加了許多，因為很多無機(jī)增強(qiáng)激發(fā)劑摻量太少將很難起明顯的增強(qiáng)作用。 

7.    助磨劑操作配比方便，無刺激性氣味，對操作工人不產(chǎn)生有害影響。 

8.    充分利用工業(yè)、農(nóng)副業(yè)廢料，對大量工農(nóng)廢料進(jìn)行化學(xué)改造，通過酸化、堿化、羥基化、烯烴化、磺化等過程將廢料改造成表面活性物質(zhì)。如，木鈣，木鈉，F(xiàn)DN,糖蜜，糖渣等等。 

9.    多種助磨劑復(fù)配使用。目前大部分廠家產(chǎn)品均為復(fù)配產(chǎn)品，復(fù)合助磨劑可增強(qiáng)產(chǎn)品適應(yīng)性。 
國內(nèi)目前水泥助磨劑產(chǎn)品有兩種形式，粉劑和液劑。粉劑摻量為0.5%-1.0%，其中復(fù)合了助磨和無機(jī)增強(qiáng)（激發(fā)）劑,隨著水泥新標(biāo)準(zhǔn)的即將實(shí)施,大摻量的粉劑產(chǎn)品將面臨市場考驗；液劑摻量一般為0.02%-0.3%,不同廠家產(chǎn)品摻量跨度較大,當(dāng)然價格也差異較大,該類產(chǎn)品也復(fù)合了助磨和增強(qiáng)劑。作為水泥廠家，應(yīng)該根據(jù)自己磨機(jī)的工況，來選擇水泥助磨劑產(chǎn)品。助磨劑產(chǎn)品的使用范圍不僅在水泥工廠、粉磨站，還有混凝土摻合料粉磨站（磨細(xì)礦渣和粉煤灰），還有一些陶瓷工廠等等。 

目前國內(nèi)也有一些科研單位，大專院校、生產(chǎn)企業(yè)在以往研究使用水泥助磨劑的基礎(chǔ)上，正在進(jìn)一步開展研究工作，使其產(chǎn)品更趨規(guī)范，性能更加優(yōu)越，摻入控制更加方便、可靠，成本價格更趨合理，不少水泥廠在粉磨過程中對摻適量水泥助磨劑來提高水泥產(chǎn)、質(zhì)量，節(jié)約能耗，防止水泥結(jié)塊等越來越感興趣，由此可見，在水泥廠推廣使用水泥助磨劑必將有廣闊的前景。我們南京永能建材技術(shù)有限公司是武漢理工大學(xué)材料學(xué)院的產(chǎn)、學(xué)、研基地，擁有雄厚的科研和經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力，必將對我國建材行業(yè)的節(jié)能減排工作做出自己的貢獻(xiàn)。