水泥助磨劑配方分析技術

一、背景水泥助磨劑廣泛應用于建筑行業水泥制品添加劑，禾川化工專業從事水泥助磨劑配方還原、配方分析，配方檢測、成分分析，配方研制，為水泥助磨劑相關企業提供整套技術解決方案一站式服務；水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學添加劑，可以顯著提高水泥臺時產量和各項技術指標。水泥助磨劑能大幅度降低粉磨過程中形成的靜電吸附包球現象，并可以降低粉磨過程中形成的超細顆粒的再次聚結趨勢。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動性，提高磨機的研磨效果和選粉機的選粉效率，從而降低粉磨能耗。使用助磨劑生產的水泥具有較低的壓實聚結趨勢，從而有利于水泥的裝卸，并可減少水泥庫的掛壁現象。作為一種化學激發劑，助磨劑能改善水泥顆粒分布并激發水化動力，從而提高水泥早期強度和后期強度。二、水泥助磨劑常見水泥助磨劑有液體和粉體（固體）兩種，都能顯著地提高磨機產量，或提高產品質量，或降低粉磨電耗。在濕法粉磨過程中的水泥助磨劑又稱之為：分散劑。按化學結構分類，水泥助磨劑可以分為三種：聚合有機鹽助磨劑、聚合無機鹽助磨劑和復合化合物助磨劑。目前使用的水泥助磨劑產品大都屬于有機物表面活性物質。由于單組分助磨劑價格較高，使用效果也不十分理想，近年來，復合化合物助磨劑應用較為廣泛。粉體（固體）水泥助磨劑的組分常有：硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、碳黑、粉煤灰、石膏等；2.1水泥助磨劑原理：液體水泥助磨劑的組分常有：有機硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚丙烯酸酯、聚羧酸鹽等；水泥助磨劑的主要作用是促進物料裂紋的形成和擴展，水泥助磨劑的原理有很多種學說，但目前大家認可的有三種學說。1）強度學說。助磨劑隨物料加入磨內后，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的內壁上，進一步進入到裂紋的人表面，隨時著裂紋的形成和不斷擴展，起到"楔子"作用，不僅阻止裂紋的閉合，而且促使裂紋的擴大，加速斷開的產生，在粉磨的中后期，助磨劑主要起分散作用，延緩或減輕細物料的凝聚。2）分散學說。助磨劑能在物料表面產生選擇性吸附和電性中和，消除靜電效應，減小微細的、顆粒聚集的能力和機會，從而減少磨內粘球和糊襯板的現象，提高細粉物料的分散度，提高機械能的利用率，因而可提高磨機的粉磨效率。3）襯墊學說。助磨劑能消除或大大減小鋼球和磨機內壁上粘附細粉所產生的襯墊，增強鋼球對物料的撞擊力，破壞磨機內部的吸引熱力、化學力和機械力。2.2水泥助磨劑作用：1）在磨機狀況不改變的條件下可提高磨機產量度10-30%，可以改變磨內物料的分散性，有效消除水泥微細顆粒的靜電吸附和包球糊磨現象，優化水泥顆粒級配。2）在維持原有磨機產量不變，提高水泥粉磨細度及比表面積使水泥強度3天提高20%,28天提高10%以上；或維持現有的水泥粉磨細度及比表面積，可以提高水泥磨機的產量10%以上。3）使用水泥助磨劑能通過提高體積密度帶來的儲存能力增進，減少"結塊"現象，提高水泥流動性。水泥的"結塊"對應壓實狀態，主要是由于機械擠壓和顆粒間的相互吸引造成的。水泥結塊指數可以通過實驗室測試方法有效評估。流動性對應非壓實狀態。水泥助磨劑減小了顆粒間的相互吸引，使水泥顆粒處于一種干分散狀態中。4）助磨劑是一種添加劑，適量地加入到被粉磨的物料中，能通過它對顆料表面的物理化學作用，發揮力學效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細度和降低粉磨電耗。5）水泥助磨劑還可以為水泥企業帶來的直接經濟效益：單產水泥電耗，研磨體的消耗量，磨機襯板消耗量，維修費用相應下降，生產率提高，企業生產規模擴大，成本下降。同時水泥助磨劑的使用可以改善水泥的流動性，提高選粉機的效率，減少水泥結庫現象，水泥裝卸時間和費用均會相應下降。2.3水泥助磨劑的組分國內研究及應用的水泥助磨劑，有液體助磨劑和固體助磨劑，其基本成分大都屬于有機表面活性物質。主要為醇類，醇胺類，木質素磺酸鹽類，脂肪酸及其鹽類，烷基磺酸鹽類等。1）醇類的選擇使用醇類有機物做助磨劑后水泥粉體止角和細度的變化如下圖所示。隨著單羥基醇有機物碳鏈長度的增長,水泥粉體休止角變大,篩余逐漸增多,助磨效果逐漸減弱,A04幾乎沒有助磨效果。單羥基醇有機物不能使水泥粉體的細度降低、比表面積增大,因此可以推斷單羥基醇有機物在水泥粉磨過程中無明顯助磨作用。乙二醇、丙三醇只使水泥休止角略微下降,而使篩余顯著降低,說明多羥基醇有機物對水泥粉磨有助磨效果。乙二醇、丙三醇降低了水泥的細度,而比表面積卻沒有提高。丙三醇的助磨效果較乙二醇、單羥基醇好,這意味著羥基基團越多,對水泥的助磨效果越好;有機物中碳鏈長度的變化對水泥粉磨沒有顯著影響，決定有機物助磨作用的因素是其中含有的官能團類型和數量。2）醇胺類的選擇醇胺類有機物對水泥粉磨的影響見下圖。醇胺類有機物使水泥45μm篩余降低約4個百分點;隨著醇胺類有機物中羥乙基數目增多,水泥粉體休止角逐漸降低,流動性增大,實驗中發現粉體的團聚程度也依次減小。醇胺類有機物在水泥粉磨過程中有很好的助磨作用,且能減少粉體的顆粒團聚。B1顯著增大了粉體的比表面積,但B2和B3卻幾乎沒有使水泥樣品的比表面積增大。這是因為加入使水泥流動性增加的二乙醇胺(B2)和三乙醇胺(B3)后,物料在磨內分散性提高,在粉磨區域受沖擊的機會趨于平衡,過細和過粗顆粒減少,而Blaine比表面積受過細顆粒和過粗顆粒含量的影響很大,因此水泥的Blaine比表面積幾乎沒改變。3）木質素磺酸鹽

木質素磺酸鹽包括鈣、鎂及胺鹽。木質素磺酸鹽具有芳基核，由丙烷基連結成非極性的長鏈，鏈上含有極性的官能團，如磺酸基、甲氧基、羥基及羰基等。這種結構使得它具有偶極性，呈現出表面活性，是一種強的表面活性劑。

其作用機理是削弱顆粒的強度和阻止顆粒聚結，兩者都牽涉到降低顆粒表面的自由能，因此，助磨劑的功效歸根結底必然反映在其吸附活性上。

在磨機內的環境中，吸附在水泥熟料顆粒表面上的木質素磺酸鹽分子的活性部分（磺酸基等）與顆粒表面接觸，憎水基團則伸向大氣。由于木質素磺酸鹽是分子量高達幾百到幾百萬的物質，在顆粒上的吸附屬高分子吸附。由于水泥顆粒表面不可能是光滑表面且具有裂紋，因而木質素聚合度較低時，有利于吸附。木質素磺酸鹽在水泥顆粒上的吸附量隨著陽離子的價數而變化。當陽離子的價數相同時，吸附能力無大差別。作為助磨劑使用的木質素磺酸鹽，鎂和鈣鹽比銨鹽好.4）木質素

此類復合水泥助磨劑均將多種有效助磨成分配合在一起，在粉磨過程中發揮各自的助磨功效，因此，能顯著降低篩余細度，增加水泥比表面積；提高了物料的流動性，減少顆粒間粘附力和團聚作用，防止顆粒再度聚結，從而抑制粉磨逆過程的進行；同時能更有效地激發物料各組分中的潛在活性，獲得較高的水泥強度。

木質素型復合水泥助磨劑的主要成分木質素磺酸鹽來自紙漿廢液，價格低廉，是一種具有經濟效益和社會效益的助磨劑。5）滑石或糖蜜類

滑石為天然礦物，糖蜜為制糖廢液，以上兩種物質價格低廉，貨源充足，用其作助磨劑不僅具有節電效果，而且水泥各齡期強度均有提高，糖蜜作礦渣水泥助磨劑，解決了礦渣水泥助磨問題。三、水泥助