盧春麗，張惠勤，蔣 玲

（1，3.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥 230051；2.龍?jiān)ㄔO(shè)安徽水泥有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241201）

基于助磨劑對(duì)水泥性能及生產(chǎn)成本分析與研究

盧春麗1，張惠勤2，蔣 玲3

（1，3.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，合肥 230051；2.龍?jiān)ㄔO(shè)安徽水泥有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241201）

本文分析了水泥助磨劑在水泥生產(chǎn)過(guò)程的作用，闡述了水泥助磨劑的機(jī)理及其對(duì)水泥主要性能影響，通過(guò)試驗(yàn)表明助磨劑能夠改善水泥性能，節(jié)約水泥生產(chǎn)成本，提高水泥企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

水泥助磨劑；水泥性能；生產(chǎn)成本

水泥是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要建筑材料之一。我國(guó)水泥產(chǎn)量繼續(xù)保持大幅度增長(zhǎng)，自1985年以來(lái)水泥產(chǎn)量一直居世界首位，至2007年我國(guó)水泥的年產(chǎn)量已超過(guò)13.6億噸，占世界水泥總產(chǎn)量的50%以上。但是，這些產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，有相當(dāng)一部分是建立在自然資源和能源消耗高、破壞生態(tài)環(huán)境、對(duì)大氣污染嚴(yán)重的粗放型經(jīng)營(yíng)傳統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略基礎(chǔ)上，與當(dāng)今的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求是不相適應(yīng)的。

在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，僅電能一項(xiàng)就占水泥成本的25%，其中生料處理和熟料粉磨占17% 左右。目前，我國(guó)大部分水泥企業(yè)在對(duì)水泥粉磨時(shí)使用的粉磨設(shè)備是管磨機(jī)，粉磨效率極低，約有97%的能量轉(zhuǎn)化為熱耗而白白地耗散掉，僅有0.1%～0.6%的能量用于粉磨。為了提高粉磨效率、降低能耗，節(jié)約水泥生產(chǎn)成本，一般采用兩種措施：一是更換磨機(jī)襯板，改用高效選粉機(jī)或采用近幾年新開(kāi)發(fā)的輥壓磨等新設(shè)備，但是這些設(shè)備投資大，對(duì)全國(guó)近千家水泥廠來(lái)講，全部推廣實(shí)施的可能性很?。欢遣捎没瘜W(xué)添加劑（助磨劑）。在粉磨的過(guò)程中加入助磨劑，可顯著提高粉磨效率，在相同細(xì)度的條件下，可縮短粉磨時(shí)間，降低能耗，增加臺(tái)時(shí)產(chǎn)量；或者在粉磨時(shí)間相同的前提下，可提高水泥細(xì)度和強(qiáng)度，同時(shí)還可以提高粉體的流動(dòng)性。

1 水泥助磨劑的作用機(jī)理

所謂助磨劑就是指在水泥粉磨時(shí)加入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑。水泥助磨劑具有很好的分散性成分，能吸附在物料表面，減少顆粒間的摩擦力和粘附力，增加物料的流動(dòng)性，屏蔽粉磨過(guò)程中產(chǎn)生的靜電凝聚力，減少顆粒間、顆粒與研磨體間的相互聚集，有效地消除包球、包鍛現(xiàn)象，助磨劑在水泥生產(chǎn)中使用主要是提高粉磨效率，優(yōu)化水泥顆粒組成，能改善水泥顆粒分布，使水泥中3～32mm顆粒含量增加，并激發(fā)各混合材的水化活性，從而提高水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。為了不損害水泥性能，原標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定助磨劑的加入量不得大于1%，但是有些企業(yè)借助磨劑之名，在水泥中摻入了不允許摻加的外加劑，如對(duì)結(jié)構(gòu)危害較大的鹽類早強(qiáng)劑等，這種情況恰好使一些早強(qiáng)劑能夠發(fā)揮作用。而對(duì)于一般商品助磨劑，其使用量多在0.1%。為了能在一定程度上制約假借助磨劑之名的外加劑，我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)2007年版修訂中規(guī)定助磨劑用量不許超過(guò)0.5%。

2 助磨劑試驗(yàn)

水泥助磨劑作為一種新型產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外的研究單位及生產(chǎn)廠家較多。有的助磨劑可以顯著提高水泥的粉磨效率，但也可能給水泥的某些性能帶來(lái)不利作用，從而影響水泥的質(zhì)量。因此，對(duì)水泥的性能無(wú)負(fù)作用是選擇助磨劑的原則之一。本文以同品種兩個(gè)等級(jí)的水泥進(jìn)行研究，以相同摻量的助磨劑的助磨效果對(duì)硅酸鹽水泥性能及成本的影響。結(jié)果表明，選用助磨劑都有較好的助磨效果，對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間等無(wú)不良影響，對(duì)強(qiáng)度有增強(qiáng)作用，同時(shí)又降低了成本。

2.1 試驗(yàn)方法

對(duì)水泥性能的檢測(cè)，分別按GB／T 1345－2005《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法（篩析法）》、GB／T 1346－2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢測(cè)方法》、GB／T 17671－1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》、GB／T 176－2008《水泥化學(xué)分析方法》、GB／T 12960－2007《水泥組分的定量測(cè)定》考察助磨劑對(duì)水泥性能的影響，按GB／T 26748－2011《水泥助磨劑》執(zhí)行。

首先進(jìn)行空白試驗(yàn)，然后摻入相同量的助磨劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，就摻加助磨劑后結(jié)果，確定水泥助磨劑對(duì)水泥物理通性能中最主要的強(qiáng)度的影響，最后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的進(jìn)行生產(chǎn)成本的分析。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

（1）Φ500mm×500mm水泥試驗(yàn)?zāi)C(jī)；（2）勃氏透氣儀；

（3）SF－1500型水泥負(fù)壓篩析儀。

2.3 試驗(yàn)用原材料

水泥熟料采用龍?jiān)ㄔO(shè)安徽水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的熟料空白樣熟料摻量為72%（試驗(yàn)時(shí)為66%）；空白樣混合材摻量為28%（試驗(yàn)時(shí)為34%）和二水石膏；昆侖助磨劑其性能參數(shù)為：相對(duì)密度1.2g／cm3。

2.4 試驗(yàn)步驟

（1）熟料、石膏經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎，均破碎至粒度5mm以下。

（2）物料稱量。按照5kg水泥的配料，將熟料與石膏按95：5的比例加入到試驗(yàn)?zāi)C(jī)中。

（3）試樣磨制。將稱量好的各種物料倒入小磨內(nèi)，封好磨門后磨制樣品，粉磨時(shí)間均為24min，助磨劑在磨制前加入。

2.5 注意事項(xiàng)

（1）試驗(yàn)時(shí)所有物料應(yīng)充分混勻后再使用，防止因物料品質(zhì)不同對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

（2）稱量助磨劑時(shí)要盡量精確。稱量熟料及混合材料時(shí)可使用托盤天平或臺(tái)秤，但稱量助磨劑時(shí)必須使用精度較高的電子天平或分析天平。

（3）小磨磨門的密封性要好，不能有漏料現(xiàn)象。

（4）每次的粉磨時(shí)間要嚴(yán)格一致，粉磨時(shí)間精確到秒。

（5）甩料前，要將小磨接料盤清掃干凈，甩料時(shí)要盡量甩凈，每次甩料時(shí)間要一致。每次粉磨完，都要對(duì)小磨防護(hù)罩內(nèi)部進(jìn)行清掃，防止對(duì)下次試驗(yàn)造成影響。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 水泥樣品的物理力學(xué)性能試驗(yàn)

水泥樣品的物理力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水泥樣品的物理力學(xué)性能

使用水泥助磨劑后對(duì)水泥性能的影響程度，新舊標(biāo)準(zhǔn)的要求有所不同，結(jié)果要保證結(jié)論不變等。從以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看熟料配比相同時(shí)，應(yīng)用助磨劑后，在不影響水泥各項(xiàng)性能的情況下出現(xiàn)以下情況：

（1）混合材較試驗(yàn)前增加了六個(gè)點(diǎn)。

（2）二十八天強(qiáng)度增強(qiáng)較高。

（3）比表在380以上三天強(qiáng)度較好。

（4）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性在摻入助磨劑后，凝結(jié)時(shí)間變化不大，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量有所增加，但在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，安定性不受影響。

3.2 水泥生產(chǎn)成本的試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)小磨試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了水泥生產(chǎn)成本的試驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證期間，以42.5MPa水泥檢驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析，見(jiàn)表2。

表2 水泥生產(chǎn)成本試驗(yàn)的水泥物理力學(xué)性能

由表2可以看出3天、28天抗壓強(qiáng)度值和空白樣比均增長(zhǎng)3Mpa（助磨劑的摻量是0.15%），可增加混合材5－6個(gè)點(diǎn)，助磨劑成本價(jià)約5元／噸水泥，混合材均價(jià)約100元／噸，按目前熟料價(jià)格340元／噸計(jì)算，每噸水泥節(jié)約成本約7－9元，由此降低了生產(chǎn)成本。

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論

（1）摻加助磨劑后單位水泥生產(chǎn)成本有所降低（單從原材料上來(lái)計(jì)算），每噸水泥節(jié)約成本約7－9元。

（2）若助磨劑為液體試劑，冬季使用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)下料不暢，在生產(chǎn)中必須經(jīng)常對(duì)加入情況進(jìn)行檢查。

（3）水泥篩余值的減小并不意味著比表面積的增大，這里存在著一個(gè)水泥顆粒級(jí)配的問(wèn)題。摻入助磨劑后，增大了3～32mm顆粒的含量，但比表面積則可能不變或增大值較小。

（4）摻加助磨劑后對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間等無(wú)不良影響，對(duì)強(qiáng)度有增強(qiáng)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了助磨劑的不同摻量對(duì)硅酸鹽水泥助磨效果以及硅酸鹽水泥性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，選用的單體助磨劑都有較好的助磨效果，對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間等無(wú)不良影響，對(duì)強(qiáng)度有增強(qiáng)作用，降低了生產(chǎn)成本。

［1］江朝華，蔡安蘭，嚴(yán) 生，等.硅酸鹽類水泥助磨劑的實(shí)驗(yàn)研究［J］.硅酸鹽通報(bào)，2001（1）.

［2］陶珍東，鄭少華，吳 波，等.助磨劑對(duì)水泥性能的影響［J］.硅酸鹽通報(bào)，2002（5）.

［3］王立久，姜祖強(qiáng).水泥助磨劑的試驗(yàn)研究［J］.建材技術(shù)與應(yīng)用，2005（6）.

［4］李 銳，趙永德，盧 奎.水泥助磨劑及應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.水泥工程，2008（1）.

［5］杜亮波，周偉林，劉加平，等.水泥助磨劑的研究進(jìn)展［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2009（21）.

［6］呂萬(wàn)恒，盛晉生.水泥助磨劑的試驗(yàn)與應(yīng)用［J］.建材技術(shù)與應(yīng)用，2010（9）.

Based on the Grinding Aids of Cement Performance and Production Cost Analysis and Research

Lu Chunli， Zhang Huiqin， Jiang ling

This paper analyzes the cement grinding aids in the role of the cement production process，in this paper，the mechanism of the cement grinding aids and its main effect of cement performance，and the experimental results show that the cement grinding aids can improve performance，save the cement production cost and improve the economic benefit of cement enterprise.

grinding aids；cement performance；cement strength；cement fineness；p roductioncost

TQ172.463

A

1673-1794（2012）05-0040-03

盧春麗（1981－ ）女，安徽霍邱人，技師，材料實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師；張惠勤（1980－）男，安徽銅陵人，工程師，從事水泥質(zhì)量控制及管理工作；蔣玲（1983－）女，講師，從事水泥建材教學(xué)與研究工作。

2012-08-18