| 1 前言 在水泥生产中粉磨阶段能耗大、效率低。提高磨机效率，降低能耗，除了从设备、工艺方面进行改进外，使用水泥助磨剂也是一种有效途径。在水泥生产企业的粉磨作业中使用水泥粉磨工艺外加剂，是一项有利于节能降耗、提质增效、减排利废的措施。国外水泥企业使用助磨剂非常普遍。随着新型干法水泥的快速发展及水泥ISO强度检测标准的实施，水泥助磨剂在我国水泥工业中的应用也越来越广泛。近几年来，国外较多水泥助磨剂厂家相继进入国内市场，国内水泥助磨剂厂家也迅速发展到上百家，客观上存在着水泥助磨剂产品的质量安全性和使用有效性问题。因此，如何科学的选择和使用水泥助磨剂成果众多水泥企业关心的一个问题。为此，笔者结合本厂在选择及使用水泥助磨剂产品中的经验，就如何科学选用和使用水泥助磨剂，提出自己的一些看法和意见，供相关水泥生产企业同行参考。 2 水泥助磨剂的作用机理 在水泥生产的粉碎作用中，助磨剂的主要作用是减小物料破碎作用过程中的阻力，防止结块以及磨机内部糊球，减小磨机装料量，并能有效改善选粉机的工作效率，而对磨机总体性能影响不大。 一般认为，物料粉磨过程中的颗粒结块和磨机内部糊球是由于吸引热力、化学力和机械力共同作用的结果。这三种作用力由于助磨剂的存在和作用而部分中和和消除，从而减弱了水泥细颗粒间的凝聚力，减小了结块对粉磨效率的负面影响，有利于细的物料颗粒的流动。这样，磨机内瞬时的物料装填量减小，钢球与熟料比例得到改善，单位质量或产量的水泥所需要的研磨时间将相应减少（即影响磨内装料量、物料流速或填隙率等）。 3 水泥助磨剂的选用 3.1 水泥助磨剂的种类 从水泥生产企业的需求和实际应用的角度来看，水泥粉磨工艺外加剂也即是我们通常所说的助磨剂可以分为如下几种： （1）用于提高水泥磨机台时产量的助磨剂，即增产型或提产型助磨剂。该类产品从作用机理角度可大致分为两种：一是以助磨剂微粒嵌入物料微裂纹，扩展裂纹，以利于物料粉碎研磨为主要作用的；该类型助磨剂产品一般不会加快磨机内部物料颗粒的移动速度。二是以助磨剂分散于物料或钢球表面，从而屏蔽或消除物料粉碎过程中的静电，以减少粉状物料吸附或团聚为主要作用原理，这种助磨剂产品一般都会加快磨机内部物料的移动速度。目前国内使用较多的以醇胺为主要成分的助磨剂产品大都为后者。较具代表性的产品有格雷斯的HEA2®系列、万顺的CD－88系列、南京宝佳的LHB系列、天津水泥工业设计研究院的BD9911系列及云南高筑科技开发有限公司的CGA® 系列助磨剂等。 （2）用于改善水泥性能如可以减少混凝土配比中对水的需求量、能够延迟或缩短凝结时间或可以增加水泥、混凝土早期强度或后期强度的助磨剂，即质量改进型或增强型助磨剂。国内使用较多的主要是在于改善水泥的强度尤其是早期强度的助磨剂，其按照作用原理又可分为：化学激发型和改善水泥颗粒级配型两种。化学激发是以化学方式激发和优化水泥颗粒的水化反应并达到提高水泥强度的目的。研究表明颗粒级配在一特定范围内时水泥的强度最高，水泥性能更优越，因而加入改善水泥颗粒级配的助磨剂能够通过改善水泥的颗粒级配，使水泥的强度提高。水泥企业实际应用的该类助磨剂产品一般同时具有上述两个作用过程。较具代表性的产品有格雷斯的TDA®及CBA®系列、西卡的SikaGrind® 700系列、南京宝佳的LHB系列及云南高筑科技开发有限公司的CEA®系列等。 （3）用于同时提高水泥磨机产量及改善水泥强度，即复合型水泥助磨剂。复合型水泥助磨剂作用原理也是以上两种产品的多重复合和优化组合。该种水泥助磨剂更为复合中小型水泥企业及水泥粉磨企业的需求。 3.2 水泥助磨剂的选择依据和方法 助磨剂产品的种类较多，水泥生产企业在选择和使用时有较多的选择。JC／T667－2004《水泥助磨剂》标准是评定水泥粉磨用的工艺外加剂能否用于水泥生产的技术依据。水泥企业选用助磨剂时，一定要对助磨剂生产厂家的生产许可证、产品检验合格证进行确认；签发证件单位是否通过国家认证资格；检验报告内容是否符号JC／T667－2004《水泥助磨剂》标准的要求；这是确定选用哪种助磨剂的首要条件。水泥助磨剂中的碱和氯离子含量、氨释放量是否对混凝土造成危害；在选择助磨剂供货单位时，应该优先选择具备科研、检测、混凝土试验服务能力的助磨剂厂商合作，对助磨剂的环保质量必须引起重视，不要被低价位所迷惑。 此外，水泥生产企业要根据自身的产品特点、设备状况和生产的实际情况，特别是水泥磨机的设备和工艺配置作比较而选择，这样便于助磨剂供应商提供比较合适的助磨剂产品。对于水泥早期强度低或水泥龄期强度增进率较低的企业，可考虑选用增强型助磨剂；对于一些水泥产品的比表面积控制很高但水泥早期强度仍不理想的企业，可以选用能够改变水泥颗粒级配的增强型助磨剂。 混合材的种类和配比也是影响增强型助磨剂发挥作用的重要因素之一。选择以粉煤灰、矿渣为混合材的，使用增强型助磨剂的增强效果相对较好，而单纯使用炉渣做混合材时使用助磨剂的效果就不明显。 另外，使用水泥助磨剂时还需要注意助磨剂对水泥后期强度、强度增进率和水泥其它物理性能如凝结时间、安定性、需水量的影响。由于助磨剂有些是以化学激发的原理起作用的，在磨内温度比较高时，化学反应复杂，是否会影响水泥其它各方面的性能要做充分的试验进行评估。因此，前期的小磨试验是必不可少的。 对于磨机台时产量偏低或大型磨机台时产量波动较大时应该选用增产型助磨剂。而对于开路磨、开路高细磨，磨内物料温度高，静电吸附严重，过粉磨现象严重，宜选用能够消除静电、加快物料移动速度的助磨剂。带预粉碎或辊压机的大型磨机，由于磨机内主要进行物料的研磨，静电吸附、过粉磨现象尤其严重，使磨机台时产量偏低或波动大,此类磨机也应该选用能够减少过粉磨现象、增加物料流速的助磨剂。闭路短磨或直径两米以下的磨机则宜选用对磨内物料移动速度影响不大的助磨剂。此外，由于入磨物料综合水分太大而造成磨机台时产量偏低的，使用助磨剂也一般不会有明显的效果。 从经济效益考虑，水泥生产企业在选用助磨剂产品时一般会首选复合型助磨剂，这样既能够提高水泥的早期强度又能提高磨机的台时产量，双重效果更能够带来良好的综合经济效益。但是值得注意的是：复合型助磨剂提高强度或产量的幅度不会有单独提高强度或单独提高产量的幅度大，甚至是一方面提高的幅度比较大而另一方面则略有提高。因此鉴于水泥粉磨作业过程的复杂性，复合型助磨剂是否适合该种磨机类型、在哪个方面能够起到多大的作用，应该从生产性试用中得到验证。 4 水泥粉磨作业中助磨剂的使用 4.1助磨剂的试用 在水泥生产企业正式使用助磨剂前，应该进行助磨剂的小磨试验及生产性试用，考查助磨剂对水泥物理性能的影响。虽然每种助磨剂产品都是助磨剂生产厂家推出的成熟产品，但是具体到实际工业生产中，助磨剂能够提高多少台时产量或增加多少兆帕的强度或提高多少混合材用量，对所生产水泥的其它物理性能有无影响、有多大程度的影响等，都需要在小磨试验及生产性试用中得到验证。在进行生产试用前应对水泥磨机进行一次标定，将水泥粉磨系统调整至最佳匹配状态（正常工艺状态）。水泥磨的非正常工艺状态将会降低助磨剂的使用效果。 4.2入磨物料和磨机系统的调整和控制 入磨物料的粒度和水分对助磨效果的影响也较大。入磨物料的粒度过大，会影响磨机的粉磨效率，造成水泥细度跑粗，且影响助磨剂的助磨效果（入磨物料过粗时，水泥助磨剂无助磨效果）；入磨物料的水分过大，容易造成糊球、糊磨等状况，影响磨内通风，同时也削弱了助磨剂的使用效果。 此外，使用助磨剂后磨机系统的情况改变，磨机系统的各参数(如粉磨时间、料球比、磨机各仓填充率、磨内风速、选粉机通风量、选粉机主轴转速等)有时必须根据加入助磨剂后的实际情况作出调整，磨机才能达到平衡状态，助磨剂的效果才能真正体现出来。随着助磨剂地加入，磨内（特别是粉磨仓）物料的分散性变好，流速加快，物料在磨内的停留时间缩短，磨机系统的动态平衡被打破，如不进行调整，易造成产量增加，细度跑粗。一般应减小研磨体的平均球径，适当降低磨内风速，以延长物料在磨内的停留时间，确保水泥质量。 4.3助磨剂最佳掺入量的选择和控制 助磨剂在磨机粉磨作业中的加入量有一个最适当的比例，即通常所称的最佳掺入量，以这个掺量加入助磨剂，效果最好，成本最低。在生产性试用过程中要根据现场的具体情况调整助磨剂的加入比例，并找出助磨剂用量最小、效果最好的状态。在实际生产中应严格控制助磨剂的掺入量并确保计量稳定、准确。助磨剂的掺量过小，会导致其性能得不到充分发挥；反之，如果掺量过大、不仅会造成效果不显著，而且会增加生产成本，甚至会影响到水泥的性能。因此，水泥助磨剂的计量应做到准确、方便、可调。在生产中应定期地对助磨剂进行流量测定，并及时地加以调整，以确保助磨剂准确、均匀地加入。 4.4助磨剂使用的正规化、规范化 正常使用助磨剂过程中，应该使助磨剂的使用正规化、规范化。助磨剂的掺入量、粉磨物料性质、磨机系统设备性能都会对助磨剂的使用效果造成影响。因此，在水泥企业正常使用助磨剂时要根据本厂的具体情况，制定相应的规章制度及操作规程，做到专人负责，专人管理，保证助磨剂的使用为企业创造最大的经济效益。在水泥助磨剂的正常使用过程中也会出现一些问题，例如在使用中有时助磨剂的效果不明显了。出现这样的问题要从两方面考虑：一是物料属性方面，如熟料易磨性、混合材水分、混合材易磨性、入磨物料粒度等，如果物料属性有较大变化就会影响助磨剂的效果；二是磨机系统设备方面，①磨机在运行一段时间后由于破碎或研磨能力下降，致使破碎能力和研磨能力不平衡；②磨机内隔仓板堵塞或因磨损而篦缝偏大；③磨机系统通风状态改变；④选粉设备参数有较大改变等。出现这几类问题同样影响助磨剂的使用效果。因此使用过程中要多方面考虑，认真分析，采取相应措施才能保证助磨剂的正常使用效果。还有其它问题，如：助磨剂的用量随便改动，导致助磨剂效果不佳。有些现场工人觉得既然助磨剂能够提高产量那就多加助磨剂多增加产量，事实是助磨剂只有在适当的比例时效果最好。超过比例，不能取得最好的效果，对企业来说就是浪费。当然助磨剂用量太小也起不到作用。也有人对助磨剂加入设备不懂，随意操作使设备损坏，无法保证助磨剂正常使用。 水泥的粉磨作业是个复杂的过程，各厂家在试用助磨剂时需要注意的事项和操作也不尽相同。试用过程就是对助磨剂的正常使用过程的演练及对相关操作人员的技术培训，因此进行生产性试用是非常必要的，要精心准备（包括人员、设备、物力等），周密安排。此外，生产性试用过程不是一蹴而就的，可能会出现各种问题。这一点要从思想上有正确的认识，不能一出现问题就放弃。对于试用过程中出现的问题，水泥技术人员和助磨剂生产厂商的技术人员通力合作，解决问题，争取试用能够达到最佳效果。 另外，水泥助磨剂使用的经济效益在各个地区和各个工厂的差别很大，原因是各地区市场和各水泥生产企业设备的差异。水泥助磨剂的使用成本，也根据所使用助磨剂的价格和达到最佳助磨效果所要求的掺入量不同而有很大的不同。但有一点是很明确的，综合分析生产1吨水泥，所用的水泥助磨剂成本要小于其提供的收益。总之，科学选用和使用水泥助磨剂给水泥企业带来显著的经济效益，同时也能保证水泥企业生产设备的良性运转。 |
