??? 摘要：
??? 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90％的水泥生產(chǎn)線在使用。但是，在我國還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到廣泛應(yīng)用。其原因是多方面的：有對助磨劑的認(rèn)識(shí)問題；有工藝和設(shè)備的適應(yīng)性問題；有水泥混合材多樣性問題；當(dāng)然也有助磨劑本身的質(zhì)量問題。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)，除了摻人適量石膏以外，為了改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級、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?；钚曰旌喜牧?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、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。水泥顆粒級配才是重要的。最理想的狀況是：水泥中熟料的顆粒級配應(yīng)滿足最佳性能的級配要求，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。
??? 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、粉煤灰等共同粉磨。由于這些混合材易磨性好，因此在水泥顆粒中，混合材的粒徑比熟料的小。可以期望，共同粉磨工藝中的石灰石或粉煤灰應(yīng)該能提供更多的<3μm顆粒，從而優(yōu)化水泥的顆粒級配。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)化了水泥的顆粒級配。
??? 2、難磨的混合材與熟料分別粉磨。比熟料難磨的混合材宜采用分別粉磨然后混合的方法。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。因此要分別粉磨。
??? 3、選擇性使用助磨劑優(yōu)化水泥顆粒級配。分別粉磨可以較好解決不同材料的易磨性問題，但要投資相關(guān)設(shè)備。對中小水泥企業(yè)并不是最佳的方案。助磨劑對熟料、混合材結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分有選擇性和適應(yīng)性。因此，要及時(shí)調(diào)整助磨劑的配方來解決不同混合材的易磨性問題。
??? 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)激活和熱激活等方法。
??? 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。通過超細(xì)粉磨混合材，使其顆粒變得很小,不僅還可填充硬化結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔，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定形程度增加，顆粒表面自由能增加，從而提高活性，它可以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)。在水泥水化過程中，這些活性點(diǎn)優(yōu)先參與水化發(fā)應(yīng)，與其他顆?；蚣闲纬删植亢更c(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
??? 1、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：通過助磨功能降低熟料使用量的同時(shí)，提高磨機(jī)產(chǎn)量，提高比表面積，從而提高水泥強(qiáng)度。
??? 2、復(fù)合型助磨劑是在水泥粉碎過程中，集助磨和水泥水化過程中提高水泥強(qiáng)度的雙重功效型助磨劑。從水泥制造的工藝角度來考慮，由于復(fù)合型助磨劑在水泥中的摻量很小，其在水泥制品中的分散均勻度就受到影響，為減小這種影響而只有從水泥粉磨系統(tǒng)中加入是最佳選擇，這是因?yàn)橐环矫嫠囝w粒在外力作用下的表面積增大過程中同時(shí)也發(fā)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)與其表面發(fā)生活化發(fā)應(yīng)，激發(fā)出水泥顆粒潛在的水化活性。在粉磨過程中，磨內(nèi)溫度高達(dá)上百度，因此，在相同的熱力活化機(jī)制、相同的粉磨時(shí)間條件下，采用“先混后磨”的粉磨方式優(yōu)于“先磨后混”。另一方面助磨劑在水泥粉磨過程中有利于均勻分散在水泥成品中，這些都比被在混凝土攪拌中加入激發(fā)物質(zhì)要好。
??? 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。對閉路系統(tǒng)，如果出磨水泥細(xì)度太粗，則勢必會(huì)導(dǎo)致循環(huán)負(fù)荷率過大，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別的含量。如果入磨物料的含水率、溫度過高等，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)無法充分分離細(xì)物料，造成過粉磨。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題的最佳辦法。
??? 4、熟料與易磨性好的混合材共同粉磨，易造成過粉磨。相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)提示：在42.5水泥中每摻1％石灰石，比表面積應(yīng)增高50m2/kg，摻量達(dá)5％虛假增高250m2/kg，要達(dá)P?Ⅱ42.5，水泥的比表面積應(yīng)達(dá)415m2/kg。共粉磨，因石灰石易磨性好，先于熟料粉細(xì)，其細(xì)粒包糊在熟料細(xì)粒表面，阻礙熟料粉磨。為了補(bǔ)償摻加混合材摻入造成的水泥強(qiáng)度損失，傳統(tǒng)工藝只得采用過粉磨的辦法。采用復(fù)合型助磨劑是解決該問題的最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠辦法。
??? 五、后語
??? 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，對水泥制造企業(yè)來說非常急需。而復(fù)合型助磨劑無論在提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、改善水泥顆粒級配、激發(fā)混合材活性、提高水泥強(qiáng)度等，具有其獨(dú)到功效。是水泥制造企業(yè)急需的高科技產(chǎn)品。尤其要說明的是，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。
??? 作者：徐福明、張平、盧曉光
??? 來源：泰興市同濟(jì)建材有限公司