助磨剂在水泥粉磨中的作用及对水泥性能的影响

姜树玉

吉林亚泰水泥有限公司 吉林长春 130031

水泥粉磨是水泥生产工艺中不可缺少的重要环节，水泥粉磨工艺的选择与使用在很大程度上直接影响着水泥生产的质量和效率，也影响着其能耗的高低。具体而言，所谓水泥的粉磨工艺就是将水泥粉磨所需的物料进行加工，使其颗粒从大变小、从粗到细，最终生产出水泥成品的过程。在这个过程中，水泥颗粒的粉磨需要大量的机械做功，这也就需要耗费一定的电能，而这些能耗的产生及耗费取决于水泥粉磨的效率，因此这一水泥粉磨过程中的能量转化效率直接决定了能量的利用率。根据相关数据显示，在水泥粉磨过程中所产生消耗的电能约占水泥生产总能耗的65%左右，其中，水泥成品的粉磨耗电量约占总耗电量的30%，如此高耗能的生产过程对于水泥生产企业而言无疑是一项巨大的开支，因此如何改进粉磨工艺，降低水泥粉磨过程中的能量损耗就成为一个重要的研究项目。针对这一问题，业内开始越来越广泛的使用助磨剂来实现增强水泥粉磨效果，提高粉磨效率和提高水泥质量的效果[1]。

1 助磨剂在水泥粉磨中的作用

1.1 提高水泥粉磨效率

由于助磨剂在水泥的粉磨时能够在物料表面产生吸附作用，在一定程度上消除了细小颗粒间的静电效应，因此对细微颗粒具有一定的分散作用。在实践运用中，助磨剂的使用发挥了明显作用，水泥粉磨过程中，助磨剂可以有效的减少水泥颗粒在磨机内的凝聚，被磨细的水泥颗粒不会反复被碾磨，而是能够及时的通过篦板输送出磨，这就很大程度的减少了过度粉磨、反复粉磨的现象，提高了粉磨效率，相应的也节约了粉磨的过程，减少了机械做功和电能的消耗，也起到了节能降耗的效果。同时，使用助磨剂后，在水泥粉磨时，助磨剂的分散性能能够使磨机内易出现的一些诸如糊球、糊衬板等现象得到一定程度的优化改观，通过降低机械冲击能的阻力和能耗达成了减少磨机在电能方面的损耗的目的，从而实现了提高水泥粉磨的效率。

1.2 水泥表面颗粒的湿润与吸附

助磨剂在水泥粉磨期间的主要作用可变现为两点，其一，就是助磨剂在水利颗粒表面出现的吸附过程，其二助磨剂对水泥颗粒自身的分散性进行吸附使其出现改变。第一种表现特征为助磨剂在水泥物料颗粒表面形成的湿润流程与接触大小；第二种的表现可利用对粉磨之后水泥粉体自身性质的表现，例如表面能、休止角以及流动性等进行表示。表面吸附主要为一种物质自主的附着在另一种物质表面的现象，其主要是以吸附剂自身的表面张力为基础。而其余张力则主要存储与液体与固体表表面分子成中，第一种作用利用降低表面方法促进表面能的降低，而第二种作用则虽然缺少相应的流动性，却通过表面的不平衡立场对气相与液相分子进行捕捉，进而促进表面能的降低。所谓表面吸附也能就是吸附与湿润作用，吸附主要是实现界面性质的创新，也就是固气转变为固液，并存在自由能的降低。液体可较好进行展开并附着在固体表面渗透到全新的细缝隙中，利用降低分子结构合力实现固体缝隙的隔离，防止分子之间出现结合，并形成相应的挤裂，使得固体硬度下降[2]。

2 水泥助磨剂可有效改善水泥粉体性质及水化性能

2.1 水泥助磨剂可有效改善水泥粉体性质

不同的助磨剂在化学结构方面存有差异，水泥磨粉过程中加入助磨剂之后，助磨剂在作用于不同的水泥粉末颗粒时，所产生的效果也不尽相同。如颗粒分布、流动性等方面产生影响，同时也间接影响着水泥粉末的流动性的强弱。根据相关研究表明，在采用助磨剂的情况下，水泥粉体以及物料在磨机内的流动迅速增加，使它们在磨内停留的时间缩短，从而减少粉磨现象，使水泥比表面积数值更高，水泥颗粒精细度更好。这些数值的变化也会对水泥粉磨的效率产生变化，使磨机的粉磨效率提升约15%。需要注意的是，在选择助磨剂时，要尽量选用无氯的助磨剂，这样能够更好的保障粉磨效率，同时提升水泥产品质量和性能。

2.2 泥助磨剂对水泥水化过程及水泥性能的影响

助磨剂的使用除了导致水泥粉体性质的物理改性外，还间接影响了水泥颗粒的水化性能及水化产物的性质，主要集中于水泥颗粒分布变化而导致的水化进程的变化和化学组分在粉末颗粒的表面吸附所导致的颗粒表面与水接触反应过程的变化两方面，进而导致水泥水化过程及产物变化及最终水泥硬化浆体性能的变化。水泥颗粒在与水拌合后，其颗粒表面各种熟料矿物立即开始溶解并与水发生化学反应形成水化物；作为表面活性剂的助磨剂在颗粒表面吸附后，改善了拌合水在颗粒表面的润湿与吸附过程，从而加速了各矿相在水中的溶解与水化进程。另外，水泥助磨剂中的各类化学组分参与水泥水化过程（如C3A、C3S等的水化）而导致了水泥浆体和水泥石性能的变化。能够促进AFt向AFm的转化，优化孔隙结构和降低孔隙率。此外，部分助磨剂化学组分因改变了浆体中的离子环境或酸碱度而激发混合材的潜在活性，发生二次水化反应，从而改变了水泥石物理性能。不同助磨剂的引入改善了矿渣的水化活性，同时提高了水化体系中钙、硅离子的溶出量[3]。

3 结语

随着水泥产业的高速发展，环境问题越来越得到重视，在节能减排形势日趋迫切的今天，水泥助磨剂在降低能耗方面将体现出巨大潜力。创新是这个时代的主旋律，如何利用工业废料为原料开发高效廉价的助磨剂，降低生产成本并提高工业废弃物的附加值；如何利用高分子合成这把有力武器，研发兼具助磨功能和优化水化，增强，减水等多功能助磨剂及专用助磨剂；如何提高助磨剂与外加剂相容性等都应成为今后研究的重要方向。