谈谈助磨剂的选择和使用问题

  助磨剂应用于水泥工业已经有很长的历史了。对于助磨剂的作用机理，国内外许多专家学者都进行了广泛持续的研究，并提出了各种理论和假说。但这些研究，主要倾向于助磨剂本身的研究，着重于这些表面活性物质的结构、链长、极性等性质的变化。

  到目前为止，仍有不同的见解和观点提出，但能被大多数人认同的学说，主要是列宾捷尔提出的“强度削弱理论”和马杜里的“颗粒分散理论”。这两种理论都来自于生产实践和科学研究，先从生产实践中得到了启示和验证，然后再上升到微观结构上进行理论分析和总结。

  现在水泥磨使用的助磨剂种类较多，液体类主要有胺类、乙二醇、醇类、醇胺类、木质素磺酸盐类等。其成分大都属于有机表面活性物质，有的是化工产品，有的是化工厂或矿山的废料废矿，现在科研工作者还在不断的开发更多的复合助磨剂。

  1 使用助磨剂不尽理想的原因

  助磨剂已成为水泥粉磨过程中有效的节能降耗措施之一，作为一项有利于水泥企业提质增效、减排利废的技术，工业发达国家的水泥企业几乎都在使用助磨剂，但助磨剂在我国的使用还不尽理想。究其原因，与以下几点不无关系：

  （1）由于各水泥企业的工艺条件千差万别，加入助磨剂后，助磨剂不能充分发挥自身的作用，因而使用效果达不到客户的预期目标，致使企业的经济效益不明显。

  助磨剂具有十分敏感的适配性，其组分和含量、掺量的多少均会影响使用效果，应根据不同客户的实际条件调整水泥助磨剂的组分及用量。助磨剂对不同企业的水泥、不同品种的水泥其适配性是不同的，对不同熟料、不同混合材及不同物料水分的适配性是不同的，对不同规格的磨机其适配性也是不同的；

  （2）一些中小水泥企业，特别是粉磨站，由于其熟料都是外购的，购进的熟料内在质量不稳定，且又不能较好均化，加之进厂的矿渣水分很大，又不具备烘干条件，这些都直接影响到助磨剂的使用效果。

  使用助磨剂后，在物料的使用上要保持均衡稳定，工艺设备应保持在良好状态，能适时、适当调整工艺技术参数，同时要控制好混合材的水分，把握好混合材的掺量与台时产量的合理平衡，才能充分发挥助磨剂的功效；

  （3）使用助磨剂后，可能使磨机的台时产量提高，但部分水泥企业的某些设备运行能力明显不足，如选粉机电流超高、出磨提升机能力不足、配料秤下料量达到极限等等，这些因素都可能会制约助磨剂的使用效果。

  使用助磨剂后，要求物料的配比、计量、喂料量要准确稳定，附属设备要有一定的富余能力，系统的通风及密封状况要保持良好。磨内的物料流速通常会加快，可适当调整磨机通风量和各仓研磨体级配、装载量等，将物料流速控制在合理的水平上；

  （4）使用助磨剂后，出磨水泥的细度（筛余或比表面积）指标不合理，对这些控制指标未作及时调整。

  使用助磨剂后，磨机内的粉磨工况将发生变化，出磨水泥的细度与颗粒级配的相关性、与水泥物理性能的相关性将发生变化，细度的控制指标需要根据物理性能的变化重新确定；

  （5）在使用前对助磨剂的选配、小磨试验、大磨试用、助磨剂调整等工作不够认真；在使用中对这些重要的工作，甚至在工艺、物料发生变化的情况下，都很少做、甚至干脆不做；

  （6）应该特别强调的是，助磨剂产品的质量好坏，不仅仅在产品本身，其技术服务水平也是产品质量的重要组成部分。优质的服务水平、良好的服务态度、友好的沟通环境，是用户用好助磨剂的前提，而这恰恰也是我们助磨剂行业最需要完善的地方。

  助磨剂的使用质量＝物质产品的实体质量＋技术服务的虚拟质量

  对于水泥助磨剂的质量来讲，技术服务所占的比重很大。助磨剂商家，只有根据水泥用户各自的工艺特点为其提供“适时适配的助磨剂产品＋全面完善的技术服务”，并根据其变化作出及时的调整，才能真正达到理想的使用效果。

  （7）必须指出的是，助磨剂不是“懒人”的技术，只有更多的试验优选才能保证其适配性，才能取得最佳的效果。要想获得较大的助磨剂效益，使用者必须积极主动的与助磨剂商家搞好配合和协助，因为助磨剂对适配性有很高的要求，对适配目标的了解，服务者不都是粉磨专家、不会全天候盯在现场，服务者不可能超过使用者。

  助磨剂的使用效益＝助磨剂质量效益＋助磨剂服务效益＋使用者配合效益

  （8）我们原来也讲用户是上帝，在水泥市场严重供过于求的今天，用户真的成了我们的上帝，与上帝争夺利益是肯定不会有好果子吃的。

  助磨剂的平衡效益＝降低熟料消耗收益＋粉磨节电收益＋提高产能收益－助磨剂使用成本－对水泥销量的影响－对水泥售价的影响

  需要注意的是，大部分用户不欢迎在水泥生产中使用助磨剂、更不欢迎我们使用高有害成分助磨剂。

  多数小掺量助磨剂（≤0.1%）：醇胺类化合物＋减水剂＋增强剂＋其他

  多数大掺量助磨剂（0.1%～0.3%）：醇胺类化合物＋碱性激发剂＋其他

  多数碱性激发剂采用有工业盐（NaCl、Na₂SO₄）、片碱（NaOH）、氯化钡等废料或废矿，K、Na、Cl^- 等有害成分明显偏高，对水泥的需水量、对混凝土的和易性、以及对混凝土外加剂的相容性有较大影响，这些问题将影响的用户的切身利益。

  因此，当我们将使用助磨剂作为一种增效措施时，必须有所克制、必须顾及用户的利益。

  2 如何选好用好助磨剂

  用户一般将助磨剂粗略地分为“增强型”和“增产型”两大类，我们应该如何选择呢？一般认为，想提高强度就选择“增强型”的助磨剂，想增产或节电就选择“增产型”的助磨剂。这好像是无可厚非，但有时结果并不理想。

  实际上，就一个粉磨系统来讲，在强度、产量、电耗之间，它们是可以相互转化的，将水泥磨细点，就可以将产量和电耗转化为强度。相反，将水泥磨粗点，就可以将强度转化为产量和电耗。

  助磨剂又可分为“高流速型”和“低流速型”两大类。我们知道，再好的药不对症也是没有效果的，助磨剂也是一样，应该首先找到这个粉磨系统的弱点，然后对症下药的选择适合自己的助磨剂，才能获得较好的结果。比如，你的出磨提升机能力本来就没有富裕，你又选择了高流速的助磨剂，由于系统还存在提产瓶颈，结果是不但不能增产节电，而且强度也达不到保证。

  只要助磨剂有利于弥补粉磨系统的不足，就能获得较好的增强或节电效果，至于你想要增强还是想要增产节电，完全可以通过细度的粗细进行转化。要想使助磨剂在水泥生产中达到预期的使用效果，就必须考虑助磨剂的适配性、针对性，就离不开小磨试验和大磨试验。[Page]

  2.1在助磨剂的选择上要考虑如下因素：

  （1）助磨剂对不同熟料、不同混合材、以及它们各自的不同水分，其适配性是不同的；

  （2）助磨剂对不同工艺的粉磨系统、不同规格的磨机、甚至系统所配辅机有没有富裕能力，其适配性是不同的；

  （3）助磨剂的组分和含量直接影响助磨剂的使用效果，过多、过少的使用量也会影响其使用效果；

  （4）我们反复强调助磨剂的适配性与针对性，影响到适配性的因素又方方面面，不可能考虑的如此周全，所以必须强调使用前和使用中的试验、试用、及时调整。

  （5）必须提醒的是，任何药物都有其副作用，助磨剂也不例外，在使用中要给予关注。

  部分粉磨系统在使用部分助磨剂后，有可能影响到所产水泥的某些性能，主要表现有：胶砂流动度差、28d强度增进率低、凝结时间延长或缩短等，个别助磨剂还会导致水泥与混凝土外加剂的相容性变差，影响混凝土的质量。

  使用助磨剂虽然可以起到提产、节能的效果，而且助磨剂已经在水泥粉磨中大面积使用。但毋庸讳言，助磨剂的过量加入会导致水泥颗粒更加集中，使颗粒堆积的孔隙率增大，这对混凝土结构是不利的，已经引起了混凝土行业的反感，不得不引起水泥行业和助磨剂行业的重视，我们有责任找到有效的解决措施。

  助磨剂掺量增大或助磨效果增强，都能提高粉磨效率、增强节电效果，但同时也会带来颗粒分布集中的负面效应。若要减小颗粒分布的集中度，简单的就是要适当减小一点助磨剂掺量，在发挥助磨剂的节电效果上做到适可而止，而我们又不甘心。

  看看国外的混凝土行业，并没有这么简单了事，他们为了调节水泥对混凝土的适配性，在混凝土的配制中，经常添加一些辅助性胶凝材料，即所谓矿物掺合料。其原理之一，就是增加粉料中＜10um颗粒的微细集料，使粉料级配更接近于Fuller级配，从而达到减水、致密化的目的，即所谓的“微细集料效应”。

  微细集料的作用，是通过填充水泥颗粒间的空隙、降低孔隙率，从而提高混凝土的密实性。一般对微细集料的要求是，＜10um的颗粒、尤其是＜3um的颗粒，要比一般水泥多2～3倍以上，即＜3um的颗粒希望达到30～40％以上。

  也就是说，无论水泥颗粒组成如何，只要有相应的掺合料及其配套技术，就可以弥补水泥颗粒组成的不适应，配制出好的混凝土；也就是说，只要有相应的掺合料及其配套技术，水泥粉磨工艺的技术进步，包括使用助磨剂，可以不受水泥颗粒组成的制约。这也就是“分别粉磨工艺”和“掺合料校正工艺”分别在水泥行业和混凝土行业的基本原理和发展前景。

  遗憾的是，水泥行业的“分别粉磨工艺”和混凝土行业的“掺合料校正工艺”，目前在我们中国还没有引起两个行业的足够重视。混凝土的适配性尚依赖于水泥的原有级配，这是我们面对的现实。

  遗憾的是，我们的水泥行业，只知道对混凝土行业的“挑剔”怨声载道，为什么就不能掺加一定的矿物掺合料、利用“微细集料效应”改善我们的水泥性能呢？为什么就不能为我们填加理想的助磨剂量创造条件呢？

  当然，“矿物掺合料”最好是由混凝土行业掺加，因为最佳的矿物掺合料不仅取决于水泥，还与混凝土所配其他物料的性能和颗粒级配有关。但是，在“我们的上帝”还不愿意做这项工作的时候，水泥行业可以先“宽于待人”一下吗，因为想掺加助磨剂的是水泥行业，而不是混凝土行业。

  生产和掺加“矿物掺合料”，虽然水泥行业没有混凝土行业发挥的作用彻底、水泥行业的掺加并不能取代混凝土行业的掺加，但水泥行业比混凝土行业具有无可比拟的生产和掺加条件！助磨剂的受益者主要是水泥行业，水泥行业可以先“严于律己”、主动承担起这个责任来！

  2.2在助磨剂的使用上要注意如下事项：

  （1）保持助磨剂掺入量及入磨物料稳定：必须经常检查助磨剂流量，保证掺入量准确；避免大幅度调整助磨剂掺入量及大幅度提产，应在稳定生产中逐步调整，以免破坏磨况。

  （2）跑粗或饱磨的处理：如出现产品细度、出磨细度（闭路磨）变粗，或出现循环负荷过高并产生饱磨现象，应适当降低助磨剂掺入量，或需通过降低产量来调整饱仓、跑粗等现象。

  （3）入磨物料颗粒的大小与稳定：入磨物料的颗粒大小应该控制合适并保持稳定，颗粒尺寸的频繁变动易导致磨内粉磨情况不稳定，影响助磨剂使用效果。

  （4）如出现粗仓容易饱磨而细仓偏空的状况，一般是因为提产幅度过大，导致粗仓破碎能力不足、粗细仓能力不平衡所致，应适当调整磨机研磨体的级配，适当增加粗磨仓的破碎能力。

  （5）要适时适当地调整粉磨工况：磨机系统的各工况参数（如磨内的风速和风量、选粉机的风量和转速、磨机各仓填充率和研磨体级配等）应该根据粉磨情况进行调整。

  （6）对于增强型助磨剂，在入磨物料调整后（混合材适当增加，产量不变时）磨音可能会格外响亮。应降低磨内通风以降低物料流速，调整选粉机以增加回粉量，使物料得到充分的研磨，而不要以增加产量的方法降低磨音。

  2.3要把好助磨剂的进厂关：

  助磨剂一般采用散装罐车或桶装运输及储存，对每批次进厂的助磨剂（罐车每车为一个批次；桶装按品种每进厂一批为一个批次），首先由使用单位的质控人员和生产人员、以及助磨剂供货商代表（也可委托助磨剂送货人员代表）三方联合取样。取样要求：

  ①罐车：卸料过程中随机抽2-3次，总量至少1000毫升；

  ②桶装：每批次抽查3-5桶，总量至少1000毫升。

  将样品抽取到塑料或玻璃容器中混合均匀，一分为二。其中一份样品贴上留样条和封样条，作为封存样保存90天。留样条注明样品名称、编号（或批次）、取样时间、取样人等内容，封样条注明封存时间、共同封样人的签名。

  另一份填写留样条后，进行密度、PH值检测和小磨实验，留样保存40天。一般检测结果与产品合格报告检验结果相比，密度误差在0.03kg/cm³范围内判为合格。

  2.4提高小掺量助磨剂掺加量的稳定性：

  毋庸置疑，助磨剂掺加量的准确性和稳定性，对其使用效果和使用成本都有较大影响。

  由于水泥大工业生产与助磨剂小剂量添加对管理要求的差异，特别对小掺量的助磨剂尤其明显，导致掺量的波动尽管绝对值不大，但相对值不小，控制波动的难度也大一些。

  这里有一个简单有效的辅助办法，就是将掺加量人为的“放大”。经助磨剂供需双方沟通，在使用方附近寻求一种对助磨剂和水泥生产均不构成影响的、价廉物美的添充液，将其预先掺入到助磨剂中搅拌均匀，将原有助磨剂的计量体积放大后使用。如此，在原有波动绝对值不变的情况下，波动的相对值就减小了。[Page]

  3关于助磨剂的试验

  助磨剂的试验包括小磨试验和大磨试验，是保证助磨剂适配性、降低优选成本的重要措施，两者的侧重各有不同，彼此不能代之。

  小磨试验的目的有：用在用物料（正在使用的物料或准备使用的物料）初步优选助磨剂的品种和掺量；用在用物料初步验证助磨剂的适应性（矿物组成、易磨性），以减少大磨试验的盲目性；用标准物料（自配留用）验证在用助磨剂的稳定性。

  大磨试验的目的有：主要是在小磨试验的基础上，进一步验证小磨初选助磨剂对粉磨工况的适应性。影响助磨剂适应性的工况因素诸如，物料的易磨性、粘结性、水分、温度等，粉磨工况的通风、出磨温度、研磨体级配等，质控指标的细度、比表面积、颗粒级配、石膏掺量等，使用性能的需水量、保水性、与外加剂的相容性等。

  前面已经讲述了用前试验对助磨剂使用的重要性，但反复的试验、特别对大磨试验，不仅要耗费大量的人力，而且对生产影响较大、试验成本也较高，这正是不少企业不情愿搞大磨试验的原因之一。

  大磨试验对生产和试验成本的影响主要在于有一个空白试验，实际上除了特殊的需要以外，我们可以在进行大磨试验初期，选择一种适应性强的助磨剂作为对比助磨剂，在后续的大磨试验中用对比助磨剂试验代替空白试验，就可以减少助磨剂大磨试验的影响。

  3.1助磨剂的小磨对比实验：

  每批次助磨剂进厂后，都应对助磨剂进行一次小磨对比试验，如出现数据异常须再做一次小磨试验、或安排大磨实验，同时与助磨剂商家联系，共同解决问题并查明原因。

  （1）原料准备：实验所需的熟料、天然石膏、各种混合材分别在水泥磨头（或堆场）随机取正常样品，破碎至粒度＜7mm，烘干、混合均匀。

  试验水泥熟料要求：3天强度≧28MPa,28天强度≧56MPa，C3S≧55%, C3S+C2S≧75%,游离氧化钙≦1.5%，试验小磨水泥物料综合水分≦1.5%

  为提高试验结果的可比性，以及对大磨试验、大磨使用的指导性，要求试验所用熟料每月制备一次，混合材料每季度制备一次，石膏每半年制备一次，混合均匀备用，密封保存。

  （2）标准水泥样品的制备：按上月该品种水泥平均实际物料（干基）配比，在实验小磨上掺加和实际生产相同的助磨剂比例（注：上批次助磨剂），粉磨达到本公司实际质量控制指标，制取5Kg标准水泥样品。

  （3）对比水泥样品的制备：与标准试验水泥物料配比相同，掺加本次进厂助磨剂，助磨剂用量、粉磨时间相同，制取5Kg对比水泥样品。

  （4）检验与对比：两种样品的检验内容可参考表01进行。对比水泥样品与标准样品相比，3天抗压强度相差在±0.8MPa范围内、且其他项无明显异常时，可认为该批次助磨剂同上批次助磨剂质量一致。

  3.2助磨剂的大磨对比实验：

  使用助磨剂的水泥公司，原则上每季度度至少进行一次大磨对比实验，当用户对助磨剂的质量有异议时，可根据自己的实际情况及需要随时进行大磨试验。空白试验和大磨试验生产的水泥质量，必须符合用户的水泥质控标准要求。

  大磨实验的程序相对复杂、需要用户生产系统的密切配合，一定要重视试验的组织工作。建议由用户质控处牵头、并制订具体详细的试验方案，报用户生产领导批准后，召集用户相关单位和助磨剂商家共同开会、详细布置，做好实验前的各项准备工作。

  （1）空白助磨剂试验

  大磨试验须选在物料质量和粉磨工况正常且稳定的情况下进行。对于已经使用助磨剂的系统，为确保空白试验水泥样品各项质量指标达到内控标准的要求，在停用助磨剂前需先调整混合材配比，原则上下调混合材总量不少于6%，下调混合材的品种为最大掺量的混合材，台时产量需下调5%～10%，调整要求分步调整到位，在物料调整完成30分钟后停用助磨剂。

  待磨机工况稳定、水泥各项质控指标检验合格2小时后，对出磨水泥连续取样4小时以上，取样量不少于10公斤。将所取样品混合均匀并通过0.9mm筛，作为大磨实验空白样品，留样一分为三份封存，使用单位、助磨剂商家各一份进行检验，留一份备仲裁使用。

  （2）使用助磨剂试验

  在空白试验取样结束后，保持磨机配比和喂料量不变的前提下，加入试验助磨剂。助磨剂的掺加量，按供需双方商定的的型号和掺加量加入，要求每30分钟对加入量校准一次，如误差超过5.0％时，应及时调整，并作好记录。

  待磨机工况稳定，水泥各项质控指标检验合格1小时后，原则上逐步上调混合材总量不少于6%，上调混合材的品种为做空白时所下调过的混合材品种，台时产量上调5%～10%，调整要求分布调整到位，此过程需要3～4个小时。

  待磨机工况稳定后连续取样4小时，取样量不少于10公斤。将所取样品混合均匀并通过0.9mm筛，作为大磨试验助磨剂样品，将对比样品进行混合后留样。留样一分为三份封存，使用单位、助磨剂商家各一份进行检验，留一份备仲裁使用。

  （3）检验与对比

  试验结束后，助磨剂用户和商家应及时进行样品检验，空白助磨剂试验与使用助磨剂试验两种样品的检验内容可参考表12-8进行，完成试验报告并互换确认。如使用单位与助磨剂商家对试验结果有分歧，可商定重新试验、或以双方认可的第三方仲裁为准。

  （4）大磨试验的注意事项

  要加强对大磨试验水泥的监控与管理，所产水泥必须符合用户的水泥质控标准要求。大磨试验期间生产的水泥，必须进入使用者质控处指定的水泥库，质控处要加强对该批水泥的监控力度和频次，待1天强度及其余各项质控指标检验合格后方可搭配均化出厂。