助磨劑在水泥粉磨中的作用及對水泥性能的影響

姜樹玉

吉林亞泰水泥有限公司 吉林長春 130031

水泥粉磨是水泥生產工藝中不可缺少的重要環節，水泥粉磨工藝的選擇與使用在很大程度上直接影響著水泥生產的質量和效率，也影響著其能耗的高低。具體而言，所謂水泥的粉磨工藝就是將水泥粉磨所需的物料進行加工，使其顆粒從大變小、從粗到細，最終生產出水泥成品的過程。在這個過程中，水泥顆粒的粉磨需要大量的機械做功，這也就需要耗費一定的電能，而這些能耗的產生及耗費取決于水泥粉磨的效率，因此這一水泥粉磨過程中的能量轉化效率直接決定了能量的利用率。根據相關數據顯示，在水泥粉磨過程中所產生消耗的電能約占水泥生產總能耗的65%左右，其中，水泥成品的粉磨耗電量約占總耗電量的30%，如此高耗能的生產過程對于水泥生產企業而言無疑是一項巨大的開支，因此如何改進粉磨工藝，降低水泥粉磨過程中的能量損耗就成為一個重要的研究項目。針對這一問題，業內開始越來越廣泛的使用助磨劑來實現增強水泥粉磨效果，提高粉磨效率和提高水泥質量的效果[1]。

1 助磨劑在水泥粉磨中的作用

1.1 提高水泥粉磨效率

由于助磨劑在水泥的粉磨時能夠在物料表面產生吸附作用，在一定程度上消除了細小顆粒間的靜電效應，因此對細微顆粒具有一定的分散作用。在實踐運用中，助磨劑的使用發揮了明顯作用，水泥粉磨過程中，助磨劑可以有效的減少水泥顆粒在磨機內的凝聚，被磨細的水泥顆粒不會反復被碾磨，而是能夠及時的通過篦板輸送出磨，這就很大程度的減少了過度粉磨、反復粉磨的現象，提高了粉磨效率，相應的也節約了粉磨的過程，減少了機械做功和電能的消耗，也起到了節能降耗的效果。同時，使用助磨劑后，在水泥粉磨時，助磨劑的分散性能能夠使磨機內易出現的一些諸如糊球、糊襯板等現象得到一定程度的優化改觀，通過降低機械沖擊能的阻力和能耗達成了減少磨機在電能方面的損耗的目的，從而實現了提高水泥粉磨的效率。

1.2 水泥表面顆粒的濕潤與吸附

助磨劑在水泥粉磨期間的主要作用可變現為兩點，其一，就是助磨劑在水利顆粒表面出現的吸附過程，其二助磨劑對水泥顆粒自身的分散性進行吸附使其出現改變。第一種表現特征為助磨劑在水泥物料顆粒表面形成的濕潤流程與接觸大小；第二種的表現可利用對粉磨之后水泥粉體自身性質的表現，例如表面能、休止角以及流動性等進行表示。表面吸附主要為一種物質自主的附著在另一種物質表面的現象，其主要是以吸附劑自身的表面張力為基礎。而其余張力則主要存儲與液體與固體表表面分子成中，第一種作用利用降低表面方法促進表面能的降低，而第二種作用則雖然缺少相應的流動性，卻通過表面的不平衡立場對氣相與液相分子進行捕捉，進而促進表面能的降低。所謂表面吸附也能就是吸附與濕潤作用，吸附主要是實現界面性質的創新，也就是固氣轉變為固液，并存在自由能的降低。液體可較好進行展開并附著在固體表面滲透到全新的細縫隙中，利用降低分子結構合力實現固體縫隙的隔離，防止分子之間出現結合，并形成相應的擠裂，使得固體硬度下降[2]。

2 水泥助磨劑可有效改善水泥粉體性質及水化性能

2.1 水泥助磨劑可有效改善水泥粉體性質

不同的助磨劑在化學結構方面存有差異，水泥磨粉過程中加入助磨劑之后，助磨劑在作用于不同的水泥粉末顆粒時，所產生的效果也不盡相同。如顆粒分布、流動性等方面產生影響，同時也間接影響著水泥粉末的流動性的強弱。根據相關研究表明，在采用助磨劑的情況下，水泥粉體以及物料在磨機內的流動迅速增加，使它們在磨內停留的時間縮短，從而減少粉磨現象，使水泥比表面積數值更高，水泥顆粒精細度更好。這些數值的變化也會對水泥粉磨的效率產生變化，使磨機的粉磨效率提升約15%。需要注意的是，在選擇助磨劑時，要盡量選用無氯的助磨劑，這樣能夠更好的保障粉磨效率，同時提升水泥產品質量和性能。

2.2 泥助磨劑對水泥水化過程及水泥性能的影響

助磨劑的使用除了導致水泥粉體性質的物理改性外，還間接影響了水泥顆粒的水化性能及水化產物的性質，主要集中于水泥顆粒分布變化而導致的水化進程的變化和化學組分在粉末顆粒的表面吸附所導致的顆粒表面與水接觸反應過程的變化兩方面，進而導致水泥水化過程及產物變化及最終水泥硬化漿體性能的變化。水泥顆粒在與水拌合后，其顆粒表面各種熟料礦物立即開始溶解并與水發生化學反應形成水化物；作為表面活性劑的助磨劑在顆粒表面吸附后，改善了拌合水在顆粒表面的潤濕與吸附過程，從而加速了各礦相在水中的溶解與水化進程。另外，水泥助磨劑中的各類化學組分參與水泥水化過程（如C3A、C3S等的水化）而導致了水泥漿體和水泥石性能的變化。能夠促進AFt向AFm的轉化，優化孔隙結構和降低孔隙率。此外，部分助磨劑化學組分因改變了漿體中的離子環境或酸堿度而激發混合材的潛在活性，發生二次水化反應，從而改變了水泥石物理性能。不同助磨劑的引入改善了礦渣的水化活性，同時提高了水化體系中鈣、硅離子的溶出量[3]。

3 結語

隨著水泥產業的高速發展，環境問題越來越得到重視，在節能減排形勢日趨迫切的今天，水泥助磨劑在降低能耗方面將體現出巨大潛力。創新是這個時代的主旋律，如何利用工業廢料為原料開發高效廉價的助磨劑，降低生產成本并提高工業廢棄物的附加值；如何利用高分子合成這把有力武器，研發兼具助磨功能和優化水化，增強，減水等多功能助磨劑及專用助磨劑；如何提高助磨劑與外加劑相容性等都應成為今后研究的重要方向。