ＧＲＩＮＤＩＮＧ　ＡＩＤ助磨剂　

国内外水泥助磨剂的发展现状与趋势　

朱孔赞　，陈怀成　，夏宗艳　，赵洪义　

（１．山东宏艺科技股份有限公司，山东临沂２７６０３４；２．青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛２６６０４２）　

在水泥行业中．粉磨的能量消耗很高．且粉磨过程　

中能量利用率极低，所消耗的能量大约有９７％变为热能　

而白白浪费．熟料的粉磨过程能耗占总能耗的６０％．只　

有很少一部分能量ｆ０．６％～１％）真正用于增加物料新表　

面上。这是因为熟料在粉磨过程中，是靠磨内研磨体相　

互碰撞、挤压、摩擦来完成的，摩擦产生的大量静电使钢　

球、钢锻、衬板、隔仓板以及物料与物料之间都处在大量　

的静电环境当中。随着粉磨细度的增加，物料比表面积　

增大，粉体的粘附力或界面张力也随之增大．这样会使　

颗粒已产生的裂缝重新愈合。造成颗粒之间相互吸附、　

粘连．使合格的细粉不能及时随风出磨．并占用磨内空　间，产生缓冲垫层，消减了磨内冲击、粉磨能量；而且颗　

粒断裂时所产生的新表面上的游离电价键也驱使附近　

颗粒相互粘附和聚集．这就造成了严重的包球包锻现　

象．也就是业内常说的过粉磨现象。过粉磨现象严重制　约了水泥的正常生产．使水泥生产的台时产量大幅度降　

低，进而极大地降低能量的利用率。　

我国作为水泥生产大国．水泥产量连续多年稳居世　

界第一．节能降耗成为当今世界可持续发展的一大主　

题。因此提高粉磨效率、大量使用工业废料是节能降耗　

的有效手段。通常人们采用两大措施：一是改善粉磨机　

械的结构、粉磨工艺流程、粉磨方式以使更多的机械能　

通过粉磨介质作用于物料的粉磨上：二是在粉磨系统中　

添加少量的化学添加剂来影响粉磨作业中的力学化学　

过程．改善磨内物料的流动性．从而达到提高粉磨效率　

的目的　上述两种方法以第二种使用水泥助磨剂最为简　

便实用．而且投资少见效快．并能提高水泥物理化学性　

能。水泥助磨剂的使用，给水泥生产企业带来了节能降　

耗、增加了台时产量、提高了工业废渣的利用率和减少　

环境污染等一系列可持续发展的优势　

１　国内外水泥助磨剂的发展及应用现状　

１．１水泥助磨剂的发展历程　

２０世纪３０年代．水泥工业生产中就己经开始使用　

助磨剂。当时的专利记载：为提高水泥系列产品的抗水　

性、提高早期强度和水泥的加工性而试验和使用了矿物　

油、动物油及石油裂化残渣制成的粉末状混合物．并配　

合盐酸或氯化钙、石灰或其他含钙物质．以具有惰性和　

吸附性的矿物质作载体　这些外加剂大大提高了水泥系　

列产品的防水性和加工性。在２０世纪３０年代．英国人　Ｇｏｄｄａｒｄ以树脂作为助磨剂首先取得了专利　随后人们　

又先后试验了醋酸、磷酸盐、木质素磺酸盐、乙二醇、酚、　三乙醇胺、桐油和沥青等助磨剂。美国从２０世纪３０年　

代开始也相继申请了很多有关助磨剂的专利．其成分从　

溶解油（Ｓｏｌｕｂｌｅ　ｏｉｌ）发展到多元醇、醚类及其混合物等　有机物质　２０世纪４０年代研究人员又开发出石油乳化　

剂（Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ），这些专利中相继　介绍了以矿物油和皂化物及谷物油皂化钠作为水化乳　

化剂用于喷雾、分散和润滑。其中己经开始大量使用有　

机物醇醚．如二乙二醇单醚和二乙二醇两种以上溶剂作　

为混合溶剂　到了２０世纪５０年代。水乳剂发展成为由游　

离脂肪酸（Ｃ。～Ｃ丝）、苛性碱金属、醇及烃（闪点＞１０５下）等　

构成的复合物。进入２０世纪６０年代．水泥减水剂得到　

了较大的发展，该产品相应提高和改善了许多水泥系列　

产品的各种性能。此时减水剂的系列产品已经扩展到非　

离子表面活性剂的各种类别：如ＮＰ一系列、ＯＰ一系列、脂　

肪酸酯系列以及斯盘（Ｓｐａｎ）系列，减水剂中若干产品也　

起助磨作用。２０世纪７０年代以后．德国和日本用碱性　

聚合有机盐以及碱性聚合无机盐作为助磨剂应用于硅　

酸盐工业的粉磨过程．取得了良好的效果．该助磨剂能　

提高粉磨产量２０％～４０％，从而得到了普遍应用　２０世纪　

８０年代后．在水泥外加剂增补水泥系列产品的性能中　

才明确提出要改善水泥在加工过程中的助磨性能．并提　

出用蔗糖、二乙二醇，氢氧化钠、妥尔油、ＯＰ—ｌ００、甲醛　

作为水泥添加剂给予水泥低温稳定性、防水性、缓凝性　

并兼具助磨作用　

１．２我国水泥助磨剂的研究　

我国对助磨剂的研究和利用起步较晚．２Ｏ世纪５０　

年代初曾利用纸浆废液、煤和肥皂废液做助磨剂，效果　

不甚明显　之后又先后对水泥磨及生料磨使用助磨剂进　

行了实验室试验、工业性试验和生产上的应用．所采用　

的助磨剂一般是化工厂的副产品或下脚料以及废液、废　

渣等，虽收到较好的效果，但由于价格较贵、来源不充足　

或质量不稳定而无法推广应用。２０世纪７０年代以后．　

不少企业和科研单位广泛开展了关于助磨剂的研究工　

作，如：抚顺、大连、哈尔滨、上海、华新等水泥厂进行了　

试验研究和生产应用；水泥设计院、武汉工业大学、同济　大学、北京建材研究院等进行了实验研究。２０世纪８０　

年代中期．国家计委下达了节能科研项目《水泥助磨剂　

的研究》。北京建材研究院等单位经过３年多的实验研　

６４中国水泥２０１０．

３　究和大量的对比试验．研制成功了三个系列ｌ０种助磨　的细颗粒含量；并提高水泥颗粒的球形度。（８）丁向群等　

剂，可以分别适用于不同品种的水泥研磨　但是在水泥　人研究开发出一种新型助磨剂．能降低水泥的粒度．改　

生产企业实际工业应用的时间还不到ｌ０年．应用的普　善水泥的物理化学性能．尤其能够改善水泥的颗粒分　

及率也不高　１９９９年使用助磨剂的企业大约为几十家．　布．显著提高水泥强度。（９）张巨松等人研发了一种工业　

而目前在１００家以上。在全国各省市分别出现了各种水　副产品作为水泥助磨剂．在一般条件下的掺量为　

泥助磨剂在市场上的推广使用　０．１５％，比常用助磨剂糖钙、ＦＤＮ、木钙的助磨效果好．与　

国内研究及应用的水泥助磨剂．有液体助磨剂和固　高效助磨剂三乙醇胺的助磨性能相近，最佳配方是：一　体助磨剂，其基本成分大都属于有机表面活性物质．主　种工业副产品０．１５％＋三乙醇胺０．０２％　

要有：胺类、醇类、醇胺类、木质素磺酸盐类、脂肪酸及其　１．３国外水泥助磨剂的应用现状　

盐类、烷基磺酸盐类等　具体物质为：三乙醇胺、二三乙　随着助磨剂被越来越多的水泥厂认识和使用．越来　

醇胺、乙二醇、木质素磺酸盐、甲酸、硬脂酸、油酸、十二　越多的助磨剂生产企业纷纷投产．一时间市场上形形色　

烷基苯磺酸钠等。实际应用在水泥工业生产中的主要有　色的助磨剂生产小作坊也纷沓而来。据不完全统计．我　

两种：一是纯度较高的化工产品：二是化工厂等的废料　国目前有水泥助磨剂生产企业近５００家．各类助磨剂年　助磨剂产品的种类较多．除纯化合物产品外．研究人员　产量总计约２００万ｔ．其中液体助磨剂、粉体助磨剂各　

还研究开发了多种复合助磨剂　具有代表性的有以下几　１００万ｔ．从业人员近万人　但是我国水泥助磨剂市场规　类：（１）三乙醇胺及乙：二醇属于非离子型表面活性剂　三　范化程度不高，质量良劳不齐。而国外发达国家水泥助　

乙醇胺、乙二醇均含有极性很强的羟基（一ＯＨ）。它们都　磨剂的研究应用技术相对比较成熟．而且有相应的规范　

是极性很强的表面活性剂　原四川水泥研究所对水泥助　标准的支持。德国、法国、美国、日本、俄罗斯、朝鲜等国　磨剂进行了一系列的研究试验得出结论：三乙醇胺、二　对助磨剂的研究和应用较为广泛．在日本几乎所有的水　三乙醇胺、乙二醇、多缩乙二醇是较为有效的水泥磨助　泥生产厂家都使用水泥助磨剂．其他发达国家水泥助磨　磨剂，可以较大幅度地提高磨机产量　山东宏艺科技股　剂的使用率也非常高。国际市场中的知名品牌有：美国　

份有限公司自主研发的ＨＹ—ＩＶ系列高效复合水泥助磨　“格雷斯”、瑞士“西卡”、美国“希普”、德国Ｂａｓｆ公司、英　剂是一种无毒、无腐蚀性、安全无害的产品．它是一种由　国Ｆｏｓｒｏｃ公司、意大利Ｍａｐｅｉ公司等　国外水泥助磨剂　

三乙醇胺与丙三醇、硫酸钠复配而成的复合助磨剂　（２）　其专利绝大部分为液体产品　因为液体产品使用方便．　华南理工大学芦迪芬、魏诗榴研究了一种木质素型复合　仅仅需要增加一个储料罐和一个液体计量泵．就可以顺　水泥助磨剂。该助磨剂由三种工业废料及副产品复合而　利加入，不需要复杂笨重的设备。这之中．美国的水泥助　成，其主要成分是木质素磺酸盐．另配以少量有机化工　磨剂专利最多，约有１０余个，其中涉及到高分子合成技　产品ＴＷ及ＧＬ。　ｒＷ及ＧＬ都是非离子型表面活性剂．　术。国外水泥助磨剂产品，各厂家大部分也就几个型号．　木质素磺酸盐是阴离＝　型表面活性剂　（３）曾冬铭等采　技术相对成熟。其配方也基本固定．不需要像混凝土外　

用三乙醇胺与减水剂（改性木质素衍生物）以２：８复合、　加剂产品那样为了适应水泥和季节的变化需要经常变　

以无机矿物作为载体制出一种新型复合助磨剂（ＡＳ）　动配方，配方组成主要是胺类、多元醇类、醋酸盐等单一　（４）江朝华等采用无机～有机复合技术，以普通减水剂、　或复合品。由于这些产品掺量少，液体计量添加方便．提　小极性分子助磨剂及无机盐早强剂复合或具有减水助　高磨机粉磨效率１０％～２０％，节省单位时间电耗．提高水　磨作用的表面活性剂与无机盐复合，研究出具有助磨、　泥粉体的流动性，有利于散装运输和贮存．故在国外水　增强、减水等作用的多功能水泥复合助磨剂。ｆ５）陈峭卉　泥厂使用很普遍。这些公司由于其产品国际化．所以也　等以含有羧基和羟基的小分子化合物为主要成分．复合　都符合美国ＡＳＴＭＣ　４６５标准。美国２００７年最新的专利　

多种表面活性剂合成一种新型高性能助磨剂ＨＢ．通过　中已经有了三乙醇胺的部分或全部替代品　

对不同水泥熟料、矿渣原料及不同粉磨条件下进行工业　性生产应用。（６）Ｊｒ京红海鑫源ＨＧＡ　２００系列水泥助磨　２水泥助磨剂的发展趋势　

剂通过中国建材工业协会鉴定，它是一种增强型助磨　添加助磨剂的目的是为了改善物料的易磨性．减轻　

剂，能大幅度提高水泥强度，适应各种类型磨机。该产品　颗粒之间的粘聚结团作用．消除微细颗粒球糊衬板现　

为棕色液体，无毒、无害、无腐蚀、非易燃易爆．产品性能　象，提高磨机内物料的流动性．从而实现球磨机节能高　

完全符合我国ＪＣ／６６７—２００４４水泥助磨剂》行业标准　（７）　产的目标。化学助磨剂对后续作业及环境的影响是影响　

路向前等的研究结论是：掺加多元醇类助磨剂Ａ＃和多　助磨剂发展的主要因素．许多能提高磨矿效率的化合物　

元醇胺类助磨剂Ｂ＃，能降低休止角３ｑＣ～５℃．提高粉体　因对下步作业或生态环境有不良影响而不能使用．只有　

的流动性；能显著提高分体的细度，增加水泥的比表面　附带影响很少的助磨剂才能接受。在使用前．必须完全　

；改善水泥的颗粒组成，特别足大幅度提高３　ｍ～３０　ｍ　了解其毒性，研究无毒、无害而价格低廉的助磨剂是今　

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