水泥助磨剂成分分析

  微谱分析指通过微观谱图（气相色谱、液相色谱、热谱、能谱、核磁共振谱等）对产品所含有的成分进行定性和定量的一种配方分析方法。配方分析在日本，欧美应用较为广泛，而在国内，目前处于起步阶段。该技术甚至是很多国家的成长途径。二战之后的日本，就走的引进技术，分析还原，消化吸收，然后技术创新的道路。韩国等国家也是如此，从欧美获取技术，学习，实践，赶超。

  从水泥制造的工艺角度来考虑，由于复合型助磨剂在水泥中的掺量很小，其在水泥制品中的分散均匀度就受一定的影响，为减小这种影响而只有从水泥粉磨系统中加入是最佳选择，是因为一方面水泥颗粒在外力作用下的表面积增大过程中同时也发生了一定的物理化学变化，这些变化有利于化学激发物质与其表面发生活化发应，激发出水泥颗粒潜在的水化活性。另一方面助磨剂在水泥粉磨过程中有利于均匀分散在水泥成品中，被在混凝土搅拌中加入激发物质要好。

  企业专用助磨剂的研发生产必须在助磨剂生产企业具有生产上述产品能力的基础上才能进行，其各项要求指标应该和上述产品一样。国内有些助磨剂生产厂商已经尝试做这方面工作。

  水泥助磨剂在实际应用中会对水泥业的生产带来明显的提产降耗效果。水泥助磨剂的作用机理是助磨剂被磨内物料表面吸附后，降低颗粒的表面自由能，避免裂纹愈合，有利于裂纹的扩展，降低了物料表面的硬度和强度，提高了物料的易磨性。物料在粉磨过程中，颗粒的化学健被打破，产生大量不饱和静电荷，主要为Ca2和0-电价键，颗粒间相互黏附、集聚，助磨剂能提供外来活性离子或分子，使断裂面上的价键力得到饱和，颗粒之间的静电荷得到屏蔽，起到分散作用。水泥助磨剂降低了水泥筛余，避免了颗粒的过粉磨，促进水泥颗粒球型化，提高水泥颗粒圆度系数，部分助磨剂中的化学物质还能够在一定程度上促进硅酸盐矿物的水化，提高水泥的活性，有利于水泥各龄期强度的提高。

  由于水泥助磨剂是一种表面活性较高的化学物质，将适量的助磨剂掺匀在粉磨物料中，使其吸附在物料颗粒的表面上，即能降低物料颗粒的表面自由能，从而防止物料细颗粒的再聚合并使颗粒易碎性提高，因此从理论上分析表面活性高的化学物质，可用作水泥助磨剂。但在实际生产中要达到上述目的则要进行不同表面活性剂的配比掺合试验，找出最佳配比，特别对于复合型助磨剂来说更是如此。因此要求在研制这类助磨剂时，为增强与水泥产品的广泛适应性应尽量用标准水泥熟料做试验，其标准水泥熟料的有关成分为：C3A含量为6%~8%，C3S含量为50%~55%，f- CaO含量为≤1.2%，碱含量（Na2O0.658K2O）≤1.0%。

  要使水泥助磨剂发挥提高水泥强度的作用，除水泥粉磨过程中降低水泥颗粒细度提高比表面积的物理作用外，重要的还是要在助磨剂中加入微量的激发物质使水泥在水化过程中与助磨剂中的Na、OH-、SO4-2等的激发改性物质，在机械化学力的强化改性下，粉体表面可形成一定的表面活性点，在水化过程中这些活性点优先参与水化发应，与其他颗粒或集料形成局部焊点，加快加固混凝土浆体早期的机构形式。复合型水泥助磨剂的增强功能主要是助磨剂中的化学Baidu Nhomakorabea发物质与熟料及混合材中的钙、硅、铝等进行化学反应，形成了有助于水泥增强的化学产物，同时造成了水泥中氧化物的晶格缺陷，提高了起发应活性。同时对普通水泥中约有20%~40%没有充分的发挥水化作用的颗粒表面活性作用加强，从而客观上使得水泥中活化颗粒增多，水泥早中期水化产物增多，更加有助于提高水泥的早期强度。

  助磨剂在水泥应用中会产生可观的经济效益，首先提高磨机台时产量。在水泥工业中，粉磨工序的能量消耗很高，但粉磨中绝大部分能量转变成热却白白地被浪费，只有很少一部分能量真正用于粉磨物料，增加物料的比表面积。为降低能耗，提高粉磨效率，可在粉磨过程中加入少量助磨剂，改善粉磨系统的研磨效率。即在保持相同细度（或比表面积）时来增加水泥磨台时产量。随着应用研究的深入，发现助磨剂不仅仅具备减速少磨机内物料的凝聚和糊球的现象，同时还能够改善物料的分散性，降低磨机研磨仓充满程度（影响磨内装载量、物料流速或填隙率等），相当于提升了水泥磨系统的工作效率。助磨剂提高磨机的经济效益不但要看生产每吨水泥所用电量降低数值以及用电成本，还要看研磨系统的整体参数，通常包括到熟料库到水泥库之间的所有生产环节。使用助磨剂后能提高生产能力，提高磨机台时10%～25%，满足市场在水泥高峰时需求，扩大水泥企业市场销售的产品量，减少水泥旺季时因产能不足造成的影响，在不增添设备投资的前提下扩大了生产规模，提高单位时间生产能力，在保持相同生产能力时，减少了设备运转时间，为水泥企业调整峰谷用电时段设备合理开停创造了条件。节约的有效运行时间可进行设备维护、保养。助磨剂能提高研磨效率，助磨剂在被磨内物料表面吸附后，降低了颗粒表面的自由能，降低了磨粉阻力，水泥电耗可降低5～15kWh/t，使用助磨剂后还可增加各种混合材掺加量，加大了工业废渣的利用率，降低了磨机负荷，提高选粉效率，提高磨机附属设备的利用率，降低吨水泥所维修、维护费用，提高职工的劳动效率，节约经营费用。水泥企业因此可节约生产所带来的成本5～10元/t。

  综上所述，我们在研究开发的各种助磨剂时，所用的水泥原材料尽量选用市场上广泛使用的，具有广泛的代表性。但对不同厂家的水泥产品来讲，还是有地区差异的，这使得的我们的助磨剂在有些企业使用的非常成功，而在另外一些企业则效果不甚理想，有些甚至没有效果。这还在于不同地域的水泥原料不同所致，因为任何高效助磨剂在水泥粉磨和水化过程中要与水泥颗粒发生一系列物理化学发应，水泥颗粒的物质组成不同，结构不同都将影响助磨剂活性的发挥。在这种情况下，水泥原料的多样性就起到最大的作用。这就要求我们在开发高效水泥助磨剂时，要针对不一样厂家的水泥原料特点合理选取助磨剂配方，进行科学试验，找出适合不同厂家的使用的特用助磨剂来，满足市场需求。但这种情况下使得助磨剂的生产所带来的成本有所上升。就当前水泥行业发展的新趋势来看，研发特用助磨剂已经具备这样的市场条件，随着水泥行业朝大型化，集团化、区域化发展，水泥企业将逐渐形成以不一样的地区为主的大型集团，这一些企业的水泥原料的多样化将逐步减小，有利于助磨剂研发生产企业开发针对这一些企业使用的助磨剂，这将是助磨剂生产研发企业的一种发展方向。

  当前很多水泥企业所用的助磨剂主要起增产作用，但随着水泥行业混合材使用量的增大，以及即将执行的国家通用水泥新标准取消普通硅酸盐32.5水泥之后，有些水泥厂生产所带来的成本将有所上升。因此在不改变现有工艺条件的情况下要求有一种即能提高磨机产量又能提高混合材含量和水泥强度的助磨剂对水泥制造企业来说非常急需。在这方面除了几家国外助磨剂生产厂商有这种产品外，而国内公司的产品实际应用中还有一定的差距，但国内企业在这方面的研发也取得了一些成绩。一般水泥助磨剂按性能可划分为：提高产量节约能耗型；抑制水泥结块型；提高强度改善性能型；高性能型。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，进一步开展研究工作，并使其产品更趋规范，性能更优越，掺入控制更便利、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。

  在复合型助磨剂的研制生产中要充分了解助磨剂在水泥粉碎过程中的助磨和水泥水化过程中提高水泥强度的双重机理，在水泥粉磨过程中物料颗粒收到外部作用力作用时物料颗粒被逐渐粉碎，而物质颗粒的粉碎则意味着物质化学键的折断和重新组合，随着颗粒不断粉碎和颗粒断裂面的生成，颗粒的表面上出现不饱和的价键并带有正或负电荷的结构单元，使颗粒处于亚稳的高能状态，在条件合适时断裂面重新粘合或者颗粒与颗粒再聚合起来结成为大颗粒，因此粉碎过程是一种分散与聚合的可逆反应。在水泥粉碎过程中，掺入适量的助磨剂，则助磨剂吸附在物料颗粒表面上，使断裂面上的价键力得到饱和、颗粒之间的附聚力得到屏蔽，即屏蔽了水泥颗粒的一些带电活性点，使其荷电性质趋于平衡，从而避免了细颗粒的再聚合和细粉的糊球、粘磨现象，在水泥粉碎过程中助磨剂的分子能进入到水泥颗粒的裂缝中，靠其表面活性作用帮助裂缝的扩展并防止微小裂缝的外力打击下的重新愈合，来提升水泥的粉磨效果。总的来说，助磨剂之所以起助磨作用，主要机理是防止细颗粒的并合聚结和削弱颗粒强度。两种机理的发生均与表面活性物质的吸附有关。另一方面由于助磨剂本身表面的高度活性抑制了水泥颗粒的糊球、粘磨现象，对于闭流磨由于助磨剂的表面活性，使得水泥颗粒的流动度得到了有效改善，来提升了选粉机的选粉效率，因此具有表面活性性能高的化学物质就有可成为良好的助磨剂。