??? 摘要：
??? 自從1930年Goddard（高達(dá)得）以樹(shù)脂作為助磨劑，為水泥粉磨工藝的降耗和提產(chǎn)開(kāi)創(chuàng)了一條新路。隨著70多年的發(fā)展歷程，要求具有改善粉磨工藝、提高水泥強(qiáng)度、增加混合材摻量的復(fù)合型助磨劑也應(yīng)運(yùn)而生。然而助磨劑只是水泥生產(chǎn)工藝中的一類外加劑，不是通用產(chǎn)品。復(fù)合型助磨劑是根據(jù)不同的混合材材質(zhì)及配比，水泥磨系統(tǒng)工況，水泥制造企業(yè)的特定需求而研制。復(fù)合型助磨劑的研制、應(yīng)用，有助于達(dá)到最佳的助磨、提強(qiáng)、改善水泥性能的綜合效果，從而使水泥的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益最大。
??? 在西方國(guó)家水泥生產(chǎn)中，采用有助磨效果的各種添加劑十分普遍，有超過(guò)90％的水泥生產(chǎn)線在使用。但是，在我國(guó)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。其原因是多方面的：有對(duì)助磨劑的認(rèn)識(shí)問(wèn)題；有工藝和設(shè)備的適應(yīng)性問(wèn)題；有水泥混合材多樣性問(wèn)題；當(dāng)然也有助磨劑本身的質(zhì)量問(wèn)題。本文僅就助磨劑在不同混合材水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用做一探討。
??? 一、水泥混合材及分類
??? 在磨制水泥時(shí)，除了摻入適量石膏以外，為了改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)、增加水泥產(chǎn)量等而摻入人工的或天然的礦物材料，稱為水泥混合材。目前所用的混合材料中，大部分是工業(yè)廢渣。混合材料按照其性能不同，通常分為活性混合材料和非活性混合材料兩大類，其中活性混合材料用量最大。
??? 活性混合材料? 凡是天然的或人工的礦物質(zhì)材料，磨成細(xì)粉，加水后雖然本身可能不硬化，但與激發(fā)劑混合，加水拌和后，不但能在空氣中硬化，而且能在水中繼續(xù)硬化者，稱為活性混合材料，或稱為水硬性混合材料。常用的活性混合材料有粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材和粉煤灰等。
??? 非活性混合材料?? 凡不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物質(zhì)材料經(jīng)磨成細(xì)粉，摻入水泥中僅起調(diào)節(jié)水泥性質(zhì)、降低水化熱、降低強(qiáng)度等級(jí)、增加產(chǎn)量的混合材料，稱為非活性混合材料，又稱填充性混合材料。對(duì)于不符合技術(shù)要求的粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料及粉煤灰等均可作為非活性混合材料使用，另外比如石英巖、砂巖等磨成的細(xì)粉也屬非活性混合材料。
??? 二、優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配的技術(shù)途徑
??? 水泥的細(xì)度直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強(qiáng)度等一系列物理性能。水泥的篩余量越小表示水泥越細(xì)，但并不等于強(qiáng)度越高。水泥顆粒級(jí)配才是重要的。最理想的狀況是：水泥中熟料的顆粒級(jí)配應(yīng)滿足最佳性能的級(jí)配要求，而＜3μm特別是＜1μm的顆粒則為混合材（或礦物摻合料），如石灰石粉、粉煤灰、礦渣粉等。這些＜3μm的細(xì)粉狀混合材填充于水泥熟料顆粒之間的空隙，使水泥顆粒的堆積趨向緊密，向Fuller曲線靠攏。
??? 我國(guó)目前的水泥生產(chǎn)企業(yè)熟料磨細(xì)顆粒尚不十分理想，有大于30％的熟料細(xì)度＞30μm，而＞30μm的熟料顆粒水化慢，對(duì)28天強(qiáng)度值基本沒(méi)有貢獻(xiàn)，這無(wú)疑是一大浪費(fèi)。按現(xiàn)有的技術(shù)、設(shè)備，優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配的技術(shù)途徑有：
??? 1.? 熟料與易磨性好的混合材共同粉磨。在熟料中加入一些易磨性好的混合材如石灰石等共同粉磨。由于石灰石易磨性好，因此在水泥顆粒中，石灰石的粒徑比熟料的小。可以期望，共同粉磨工藝中的石灰石應(yīng)該能提供更多的＜3μm顆粒，從而優(yōu)化水泥的顆粒級(jí)配。由于石灰石硬度比熟料低，共同粉磨易產(chǎn)比表面積虛高，而誤認(rèn)為優(yōu)化了水泥的顆粒級(jí)配。粉煤灰內(nèi)含豐富的硅質(zhì)玻璃細(xì)珠，硬度較熟料、石灰石高，有一定的助磨作用，亦可少量加入共磨。
??? 2.? 難磨的混合材與熟料分別粉磨。即熟料、難磨的混合材采用分別粉磨然后混合配制水泥的方法。若用共同粉磨的方法，礦渣的粒徑比熟料的粗，在水泥的比表面積為350m2/kg時(shí)，礦渣的比表面積只有230～280m2/kg，基本無(wú)活性。因此，分別粉磨能按需求磨得不同細(xì)度要求的各種材料，但要相應(yīng)增加相關(guān)設(shè)備，這無(wú)疑要一筆不小的投資。
??? 3.選擇性使用助磨劑優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配。分別粉磨可以較好解決不同材料的易磨性問(wèn)題，但要投資相關(guān)設(shè)備。對(duì)中小水泥企業(yè)并不是最佳的方案。助磨劑對(duì)熟料、混合材結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分有選擇性和適應(yīng)性。因此，調(diào)整助磨劑的配方來(lái)解決不同混合材的易磨性問(wèn)題，亦可獲得理想效果。
??? 三、激發(fā)混合材活性的方法
??? 常用的具有潛在活性的混合材料有，粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材和粉煤灰等。目前常采用物理激活、化學(xué)激活、熱激活和物理化學(xué)共同激活等方法。
??? 1.?? 物理激活也稱機(jī)械激活，在粉煤灰、礦渣、煤矸石等處理方面，具有很好的效果。通過(guò)超細(xì)粉磨混合材，使其顆粒變得很小,不僅可填充硬化結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔，還起到密實(shí)增強(qiáng)的作用，而且還能增加混合材的比表面積，同時(shí)其顆粒表面出現(xiàn)錯(cuò)位、點(diǎn)缺陷和結(jié)構(gòu)缺陷，氧化硅和氧化鋁的無(wú)定形程度增加，顆粒表面自由能增加，從而提高活性，它還可以極快的速度消耗氫氧化鈣和石膏, 促進(jìn)混合材與水泥水化產(chǎn)物的二次反應(yīng)，使生成的水化產(chǎn)物增加，因而提高了強(qiáng)度。
??? 2.? 化學(xué)激活是填加微量的激發(fā)物質(zhì)，使水泥在水化過(guò)程中，激發(fā)物質(zhì)中的Na+、OH-、SO4-等的激發(fā)改性物質(zhì)在機(jī)械化學(xué)力的強(qiáng)化改性下，在粉體表面可形成一定的表面活性點(diǎn)。在水泥水化過(guò)程中，這些活性點(diǎn)優(yōu)先參與水化發(fā)應(yīng)，與其他顆粒或集料形成局部焊點(diǎn)，使其參與并加速混合材料與水泥水化產(chǎn)物的二次反應(yīng)，加快加固混凝土漿體早期強(qiáng)度構(gòu)架的形式。常用的化學(xué)激發(fā)劑有兩類：堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑。
??? 四、復(fù)合型助磨劑在不同混合材水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用
??? XU復(fù)合型助磨劑是根據(jù)不同的水泥熟料、混合材種類及水泥粉磨工況等，有選擇性選用數(shù)種助磨劑、強(qiáng)度激發(fā)劑等專門復(fù)配而成。集助磨、增強(qiáng)、改善性能、降低水泥生產(chǎn)成本為一體的高科技產(chǎn)品，是生產(chǎn)綠色高性能水泥的重要技術(shù)措施。其特點(diǎn)是：
??? 1.采用復(fù)合型助磨劑是解決過(guò)粉磨的有效方法。工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)研究表明，當(dāng)磨溫由50℃上升到80℃時(shí)，材料易磨性相差10%，溫度50℃上升到120℃時(shí)，材料易磨性相差15%。由于磨內(nèi)溫度的不斷升高，并持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，無(wú)論是粗磨倉(cāng)還是細(xì)磨倉(cāng)均會(huì)出現(xiàn)靜電效應(yīng)，使微細(xì)粉產(chǎn)生二次聚集，從而大幅度降低粉磨效率，產(chǎn)量下降10%左右。又如，熟料與易磨性好的混合材共同粉磨，易造成過(guò)粉磨。相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)提示：如在水泥中每摻1％石灰石，水泥的比表面積應(yīng)增高5M2/Kg，摻量達(dá)5％比表面積應(yīng)虛增高25M2/Kg。這是因?yàn)槭沂啄バ院枚扔谑炝戏奂?xì)，其細(xì)粒包糊在熟料細(xì)粒表面，阻礙熟料的粉磨進(jìn)程。為了補(bǔ)償易磨性好的混合材摻入造成的水泥強(qiáng)度損失，傳統(tǒng)工藝只得采用過(guò)粉磨的辦法。反之，熟料與易磨性差的礦渣混磨也存在這些問(wèn)題。復(fù)合型助磨劑在解決包球、糊磨的同時(shí)，也有利于改善粉磨物料間的相互包糊，從而達(dá)到提高磨機(jī)產(chǎn)量，改善顆粒級(jí)配，降低熟料使用量，提高水泥強(qiáng)度的助磨目的。
??? 2.? 激發(fā)混合材活性是節(jié)約熟料的重要途徑。復(fù)合型助磨劑在粉磨時(shí)協(xié)同完成混合材的熱激活和物理化學(xué)激活。粉磨過(guò)程中，一方面磨內(nèi)溫度高達(dá)上百度，另一方面水泥顆粒在外力作用下的表面也產(chǎn)生了一定的物理化學(xué)變化。這些變化有利于化學(xué)激發(fā)物質(zhì)與混合材表面發(fā)生活化發(fā)應(yīng)，激發(fā)出混合材潛在的水化活性。同時(shí)，激發(fā)物質(zhì)與水泥物料共粉磨有利于激發(fā)物質(zhì)均勻分散在水泥中，這些都比被在混凝土攪拌中加入激發(fā)物質(zhì)用量要少、激發(fā)效果更好。
??? 3. 復(fù)合型助磨劑有效提高選粉機(jī)產(chǎn)量。成品水泥細(xì)度是其直接的質(zhì)量指標(biāo)之一。對(duì)閉路系統(tǒng)，如果出磨水泥細(xì)度太粗，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致循環(huán)負(fù)荷率過(guò)大，增大選粉機(jī)的壓力。另一方面，選粉機(jī)的臨界分離粒徑是以80μｍ界定的，它不可能改變小于此粒徑的各粒度級(jí)別的含量。如果入磨物料的含水率、溫度過(guò)高等，極易產(chǎn)生水泥粉磨出現(xiàn)包球、糊磨現(xiàn)象，磨細(xì)的物料粘附在大顆粒料上，選粉機(jī)無(wú)法充分分離細(xì)物料，造成過(guò)粉磨。這種情況在高細(xì)粉磨和超細(xì)粉磨中經(jīng)常出現(xiàn)。采用復(fù)合型助磨劑是解決該問(wèn)題的最佳辦法。
??? 五、后語(yǔ)。
??? 當(dāng)前很多水泥企業(yè)所用的助磨劑主要起增產(chǎn)作用，但隨著水泥行業(yè)混合材使用量的增大，以及即執(zhí)行的國(guó)家通用水泥新標(biāo)準(zhǔn)取消普通硅酸鹽32.5水泥之后，水泥廠生產(chǎn)成本上升。因此在不改變現(xiàn)有工藝條件的情況下，要求有一種既能提高磨機(jī)產(chǎn)量又能提高混合材摻量或水泥強(qiáng)度的助磨劑，對(duì)水泥制造企業(yè)來(lái)說(shuō)是非常急需。
??? 而XU復(fù)合型助磨劑無(wú)論在提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、改善水泥顆粒級(jí)配、激發(fā)混合材活性、提高水泥強(qiáng)度等，具有其獨(dú)到功效通常可以降低熟料8個(gè)點(diǎn)以上。是水泥制造企業(yè)急需的高科技產(chǎn)品。尤其要說(shuō)明的是，只有根據(jù)不同的熟料及不同的混合材成分、配比，及時(shí)調(diào)整助磨劑的配方，才能發(fā)揮助磨劑的最佳效果，滿足水泥生產(chǎn)企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益的需求。