高效助磨劑應用效果及其原理淺析

王天印

洛陽黃河同力水泥有限責任公司（471600）

0 引言

現代水泥粉磨技術發展較快，水泥磨機逐漸大型化，生產能力成倍增加。以筒式磨機為例，由于磨內物料受到研磨體的沖擊、摩擦、研磨，導致研磨體及襯板表層產生靜電荷及微粉吸附，形成“緩沖墊層”，嚴重削弱了粉磨功效。這種狀況出現后,必須采用一種分散性能良好的表面活性物質來消除磨內物料的粘聚現象,提高研磨體和襯板工作表面的光潔度，改善物料顆粒的分散性及流動性，以求逐步提高水泥粉磨系統的生產效率。

一般說來,助磨劑按其表面狀態可分為液體型和固體型兩大類，可以是無機、有機或由兩種材料組成的復合型產物[1]。這類化學物質的表面活性較高，分散與助磨作用明顯，可以大幅度提高水泥粉磨設備的生產效率、降低粉磨過程電能消耗，且助磨劑本身對水泥的理化性能無害[2]。

1 實驗方法

LY-K型高效多功能水泥助磨劑為醇胺類液體水泥助磨劑，具有提高水泥磨產量、同時增加水泥各齡期強度以及改善水泥性能等多重功效。對不同粉磨設備和工藝流程以及原材料性能具有廣泛的適應性。建議摻加量0.1%。

試驗在某5000 噸新型干法水泥生產線上進行，主要混合材為礦渣、粉煤灰、礦渣微粉及少量石灰石。實驗室研究利用φ500mm標準試驗磨進行。大磨試驗在φ4.2×13 m閉路水泥磨上進行，磨頭配備RP 140-110輥壓機系統。添加助磨劑水泥的混合材比未添加助磨劑水泥增加8.0%左右。出磨水泥依照國家標準GB/T 17671-1999進行物理性能檢測。

2 結果與分析

2.1 高效助磨劑應用效果分析

試驗用熟料化學成分及物理力學性能見表1所示；實驗室標準小磨試驗結果如表2所示;大磨試驗結果如表3所示；大磨試驗的產量和電耗變化情況如表4所示。

試驗結果表明，盡管混合材明顯增加，熟料相對降低，水泥膠砂強度并未降低，28 d抗壓強度增加1.6MPa,1 d和3 d抗折強度也均有增加。其它性能如安定性、凝結時間等無明顯變化，水泥漿體流動性有明顯改善。同時磨機產量提高7.9%，顯著節省了粉磨電耗。

表1 熟料化學成分及礦物組成(%)

表2 標準小磨試驗結果

表3 大磨試驗結果

表4 大磨產量和電耗變化情況

以年產200萬噸水泥計算，使用LY-K高效多功能水泥助磨劑可節電4.8×106kW·h/t，節電效益達230萬元。每年可凈增產水泥24萬噸，以每噸水泥獲利30元計算，可增加效益720萬元，兩項合計每年凈增效益950萬余元。同時還大量利用了工業廢渣，減少排放，獲得了顯著的增產、節電、低碳、降低成本的綜合效果。

2.2 高效助磨劑作用機理淺析

格里菲斯斷裂力學理論認為,一切實際材料總存在許多細小的裂紋。也就是說材料內部結構的致密程度是相對的,或多或少都會存在一定的結構缺陷,材料的斷裂過程是從結構最薄弱處開始的，斷裂時新的裂紋不斷出現，舊的裂紋不斷延長，裂紋不斷擴展的最終結果是導致材料破裂。當系統中有助磨劑存在時,良好的表面分散活性使其不斷向裂紋內部滲透，加快裂紋的擴展速度，從而改善材料的易磨程度。列賓捷爾提出表面吸附理論,認為固體通過吸附表面活性劑能夠改變其機械阻力，從而降低粉磨能耗。沃爾特·杜達曾將物料粉磨過程中研磨體表層包裹歸結于靜電、表面能、吸附、機械沖擊及磨溫等幾個因素。LY-K型助磨劑是一種具備分散、吸附，提高物料易碎、易磨性及流動性，自身具有高表面活性的復合物質。在磨內對被磨物料顆粒和研磨體之間產生物理和化學作用，降低粉磨過程能量消耗，顯著提高單機生產能力。

LY-K型多功能水泥助磨劑是醇胺類復合型助磨劑，具有不飽和價鍵和偶極矩,可與被磨物料顆粒表面和不平衡價鍵相結合，降低顆粒新生表面的自由能。同時，吸附作用的產生與存在,使助磨劑均勻分布于有裂紋缺陷的被磨顆粒表面，有助于裂紋的擴展，物料的易碎性明顯提高。吸附作用還能有效地中和并消除磨內研磨體—物料—襯板—研磨體之間摩擦產生的靜電荷,抵消顆粒表面的吸附力，抑制粘附、結塊、包球、包鍛現象，改善磨內物料的流動狀態，提高粉磨效率。同時，助磨劑的使用，還可以顯著提高空氣選粉機的選粉效率,改善水泥顆粒的分散性能，使更多的微細粉作為成品被選出。增加成品中30 μm以下微粉含量，從而大幅度提高水泥的磨細程度，加快水泥水化硬化速度，提高物理力學強度，改善水泥性能。

3 結論

1）LY-K型高效多功能水泥助磨劑，能夠顯著提高水泥磨的臺時產量，并能提高水泥各齡期的強度，對水泥性能有一定的改善作用。

2）高效多功能水泥助磨劑的分散、吸附和表面活性作用，是提高水泥磨產量的主要途徑。而助磨劑的使用，使物料粉磨過程始終處于良性循環狀態,被磨物料受到充分的機械力活化和化學激發，發揮出其潛在的物理化學活性，是水泥各齡期強度提高和性能改善的主要原因。

[1]何宏濤,李衛國.淺述我國水泥助磨劑的研究及應用[J].水泥技術，2007,81-84.

[2]鄭少華,王本語,趙旭光.助磨劑在水泥粉磨中的作用及對產品性能的影響[J].水泥,1994,7:1-4.

[3]陸厚根.粉體技術導論[M].同濟大學出版社,1998.