助磨劑是一種提高研磨效率的添加劑。一般可以為玻璃珠，石英砂等。提高粉磨效率，降低粉磨作業電耗是水泥企業提高經濟效益的有效手段，為達此目的，國內水泥企業一般採取兩種措施：一是改進粉磨機械的結構，改進粉磨工藝流程和方式以使更多的機構能通過粉磨介質作用於物料上；另一種方法是在粉磨過程中加入微量或少量的添加劑，即助磨劑去影響粉碎作業中的力學化學過程，從而達到提高粉磨效率的目的。後者具有投資少、見效快、操作簡單、能改善水泥的物理性能等優點，越來越受到重視。
基本介紹
- 中文名：助磨劑
- 外文名：grinding aid
- 作用：提高研磨效率的添加劑
- 主要原料：三乙醇胺、聚醚醇胺
- 領域：能源
- 學科：礦業工程
簡介,助磨劑的作用機理,強度學說,分散學說,襯墊學說,助磨劑的種類,添加對象,水泥,粉體,液體,助磨劑的作用,發展前景,生產配方,生產工藝,
簡介
一般為表面活性物質，具有降低比表面能和“楔入”粒子裂縫的作用。
助磨劑種類繁多，隨研磨物料而異，一般以高分子化合物： 聚合多元醇、聚合醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二醇、二乙二醇等為首選材料。
對於水泥助磨劑，可以定義為：能夠改善水泥加工中物料易磨性能，提高研磨效率的摻加量不超過0.5%的一種或多種表面活性物質。
提高粉磨效率，降低粉磨作業電耗是水泥企業提高經濟效益的有效手段，為達此目的，國內水泥企業一般採取兩種措施：一是改進粉磨機械的結構，改進粉磨工藝流程和方式以使更多的機構能通過粉磨介質作用於物料上；另一種方法是在粉磨過程中加入微量或少量的添加劑，即助磨劑去影響粉碎作業中的力學化學過程，從而達到提高粉磨效率的目的。後者具有投資少、見效快、操作簡單、能改善水泥的物理性能等優點，越來越受到重視。
助磨劑的作用機理
助磨劑是由一種或多種具有表面活性的物質和其他化學助劑構成的，在水泥物料粉磨過程中可以顯著降低磨粉的表面能，克服磨粉間的吸引力，減小粉碎阻力，防止糊球糊磨，提高磨粉的流動性，從而降低磨機功耗，提高粉磨效率。關於助磨劑的作用機理，國內外的學者曾做過長期的研究，歸納起來主要有三種理論，分別為強度學說、分散學說及襯墊學說。
強度學說
當助磨劑隨物料加入磨內後，首先被吸附在被磨固體物料的表面，使固體物料的表面能降低。同時，助磨劑分子還會吸附在固體物料的裂紋內壁上，進一步進入到裂紋的表面,隨著裂紋的形成和不斷擴展，起到“楔子”的作用，不僅阻止裂紋閉合而且促使裂紋的擴大，從而加速斷裂的產生。在粉磨的中後期，助磨劑主要起分散作用，延緩或減輕細物料的凝聚。
分散學說
助磨劑能在物料表面產生選擇性吸附和電性中和，消除靜電效應，減小微細的、顆粒聚集的能力和機會，從而減少磨內粘球和糊襯板的現象，提高細粉物料的分散度，提高機械能的利用率，因而可提高磨機的粉磨效率。
襯墊學說
助磨劑能消除或大大減少鋼球和磨機內壁上粘附細粉所產生的襯墊，增強鋼球對物料的撞擊力，破壞磨機內部的吸引熱力、化學力和機械力
助磨劑的種類
助磨劑按使用時的物理狀態分為：固體、液體、和氣體助磨劑。固體助磨劑一般製成顆粒狀或者粉狀，而液體助磨劑多是溶液或乳劑，氣體助磨劑則較少使用。按化學組成助磨劑可以分為三類：聚合無機鹽、聚合有機鹽及複合化合物等。常被用作水泥助磨劑的表面活性劑主要有以下種類:（1）醇類小極性分子，如乙二醇、丙二醇、二乙二醇等。（2）胺類小極性分子，如三乙醇胺、醯胺等。（3）不飽和脂肪酸類，如硬脂酸、油酸等。（4）鹽類，如六偏磷酸鈉、硬脂酸鈉等。（5）礦物類，如滑石粉、粉煤灰、焦碳、煤等。（6）其他，如苯乙烯類的共聚體、馬來酸酐衍生物等。
添加對象
水泥
簡介
水泥助磨劑是一種化學外加劑，在水泥粉磨過程中摻入少量即可改善粉磨過程。為了提高粉磨效率，降低粉磨電耗，提高水泥粉磨細度和水泥強度，在不改變工廠現有工藝和設備條件的前提下，在粉磨過程中，添加微量或少量的助磨劑去影響粉磨作業的機械力。
水泥助磨劑是水泥產業鏈中的一個小產品，但是它在水泥行業中提產降耗等方面起著十分重要的作用，能為水泥企業帶來實實在在的效益。
20世紀80年代中期，我國研製成功了三個系列十多種助磨劑，分別適用於不同品種的水泥研磨。在比表面積不變的情況下，磨機台時產量提高10% ～20% ；礦化劑對熟料煅燒的產、質量提高；緩凝劑對水泥品質、性能的改善等等，已成為水泥生產中不可缺少的得力助手。隨著建築工程技術水平的提高，一般混凝土已不能滿足不同施工技術條件的需要，人們已研究出能夠改變混凝土各種性能的外加劑。如：配製優質高強度的混凝土、縮短施工工期加快建築速度、滿足特殊條件下的施工要求、實現混凝土水平和垂直方向的泵管輸送、發展集中工業化大規模生產的商品混凝土等等；外加劑使混凝土的使用性能變得隨心所欲，外加劑已成為除水泥、砂、石和水之外的第五種必不可少的組成材料。水泥和混凝土外加劑專項研究成果及其技術經濟意義、工廠與工地的實施經驗寫真，執行水泥新標準後水泥企業的生產技術實踐，部分國家標準和行業標準選登等等，必將對我國水泥企業、水泥製品及建築施工部門正確、規範地了解和使用外加劑，起到積極的促進作用。
作用
1.在水泥磨機狀況不改變的條件下，可以改變磨內物料的分散性，有效消除水泥微細顆粒的靜電吸附和包球糊磨現象，最佳化水泥顆粒級配。
2.在保持相同的水泥強度等級，利用相同的水泥熟料和混合材並適當調整其配比的條件下，添加水泥助磨劑後水泥熟料一般可以降低6-10%，同時增加混合材總量6-10%。
3.在維持原有磨機產量不變，提高水泥粉磨細度及比表面積使水泥強度3天提高20%,28天提高10%以上；或維持現有的水泥粉磨細度及比表面積，可以提高水泥磨機的產量10%以上。
水泥助磨劑還可以為水泥企業帶來的直接經濟效益：單產水泥電耗，研磨體的消耗量，磨機襯板消耗量，維修費用相應下降，生產率提高，企業生產規模擴大，成本下降。同時水泥助磨劑的使用可以改善水泥的流動性，提高選粉機的效率，減少水泥結庫現象，水泥裝卸時間和費用均會相應下降。
摻量
（1）使用水泥助磨劑的企業都知道，水泥助磨劑每個品種都有其最佳摻量，液體產品摻量一般在0.03%-0.15%，摻量範圍大，價格懸殊也大；粉體產品摻量一般在0.5%-1%，摻量大，價格也低。實際上，助磨劑加少了起不到好的效果，加多了助磨效果也不能增加多少，水泥企業追求的應該性價比高的產品。我國國家標準《通用矽酸鹽水泥》（GB175-2007）於2007年6月1日正式實施， 在這個水泥新標準中增加了“水泥生產中允許加入≤0.5%的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須≤0.06%”的要求。原來粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右，假如其中的NaCl含量為30%，那助磨劑中加入的氯離子量為0.15-0.18%。即使可把摻量降到0.5%，但加到水泥中的氯離子或硫酸根離子的量是沒有變的。再外加水泥熟料及混合材中的氯離子量，水泥中的氯離子量將遠遠超過水泥新標準中的規定量。
（2）鹼-骨料反應和水泥的含鹼量限制。眾所周知，水泥中的鹼能與活性骨料發生反應而產生膨脹，甚至導致混凝土的開裂和破壞。因此，在許多重大工程中，限制所用水泥中的含鹼量要小於0.6%。粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右，假如其中的NaCl含量為30%，那助磨劑中加入的Na2O量為0.16-0.20%，如其中還含30%的Na2SO4，則進一步增加0.10-0.13%的Na2O，這對低鹼水泥的鹼含量限制和潛在鹼-骨料反應的發生會有很大的影響。美國在在建設高峰時期也沒有太多關注鹼-骨料， 結果在八、九十年代時，全國發現了大量的因鹼-骨料反應而導致混凝土結構破壞的案例，現在大家是“見鹼變色”。許多調查研究結果表明，我國許多地區的骨料是鹼活性的，而且也已發現有許多因鹼-骨料反應而導致混凝土結構破壞的案例。因而在水泥中添加Na2SO4需要考慮潛在的後果。
（3）泛鹼現象及混凝土強度倒縮
在水泥中添加硫酸鈉有時能引起泛鹼現象，摻量高時還能導致28天及以後齡期強度的倒縮儘管水泥混凝土中對硫酸鈉沒有直接的規定，但許多國家、地區或工程項目對鹼是有嚴格規定的。硫酸鈉對混凝土性能的影響會是多方面的。
粉體
粉體助磨劑一般使用的主要原料由：三乙醇胺（助磨）、工業鹽（導致氯離子超標）、硭硝、元明粉（易結晶），以粉煤灰作為載體攪拌混合均勻生產而成，一般粉體助磨劑往往很少添加助磨成分，粉體助磨劑的最大弱點：後期強度不好和助磨效果不夠理想，可以通過增加少量三乙醇胺或者中博聚合多元醇改善粉體助磨劑的助磨效果。
液體
液體水泥助磨劑原料：三乙醇胺、聚醚醇胺（新型助磨劑原料）、聚合醇胺、聚合多元醇、三異丙醇胺、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、糖醚（也稱為糖蜜、桔水，用於調色或改善水泥和易性/調節凝結時間，有增強效果）、醋酸鈉（也成為乙酸鈉）、十二烷基苯（提高流速）、硫酸鋁、氯化鈣和硫酸鈉等。
近年來還出現了高分子合成助磨劑，主要是聚羧酸係為主，但是聚羧酸系助磨劑和萘系混凝土外加劑不相容性制約了他的發展，還有三乙醇胺改性的高分子合成系列水泥助磨劑，助磨劑產品的最終一步都需要復配工藝完成。
助磨劑的作用
在水泥研磨的過程中，微顆粒的表面會形成越來越多的不飽和價鍵和帶有正負電荷的結構單元，使顆粒處於亞穩定的高能狀態。顆粒表面能也急聚增加，微顆粒的群體在比較大的相互引力的作用下，結成難以再次分散的團聚體，顆粒再聚結增加超細的研磨難度。助磨劑加入後，在保持原有質量標準的條件下，可提高水泥磨機產量10%-30%，節電6-12kWh/t；水泥顆粒級配明顯改善；在保持原有磨機產量時可使水泥強度提高3-10MPa;保持原有水泥產量和質量可多摻加混合材3%-8%；使用助磨劑可以根本上改善水泥粉磨的工況，降低循環負荷，提高選粉效率，也可降低水泥氣力輸送的電耗和對管道的磨聽風；助磨劑對提高混凝土的早期強度，改善流動性帶來一定的好處；也有利於改善水泥混凝土的和易性、抗滲性和抗凍性，提高其鋼筋黏結力；水泥顆粒級配明顯改善。通過加入助磨劑可以降低粉磨作業時的電耗，提高粉磨效率，給企業帶來經濟和社會效益。表1是加入部分助磨劑及摻量對礦渣水泥細度和強度的影響。
發展前景
助磨劑配方不是一勞永逸的配方，需要經過科學試驗，針對不同熟料和混合材做對比試驗，總結經驗才行。水泥新標準的實施為助磨劑行業的轉型打入了強心針，粉體助磨劑向液體助磨劑的轉型勢在必行。液體助磨劑的技術發展比較迅速，近期各高校和部分助磨劑企業在開發新型助磨劑，有的是高分子合成的助磨劑，助磨劑行業將迎來欣欣向榮的大好局面。
2007年中國水泥協會成立了水泥助磨劑分會，標誌著中國水泥助磨劑行業的發展駛入了規範發展的快車道！
目前，水泥集團紛紛自建水泥助磨劑項目，自產自用的新型助磨劑生產模式正在形成，水泥企業自產助磨劑將成為新形勢下助磨劑行業的發展趨勢。
生產配方
1、1%粉體水泥助磨劑：
粉體助磨劑母液3%、工業鹽5%、生石灰粉15%、載體77%
2、0.5%粉體水泥助磨劑：
粉體助磨劑母液5-6%、工業鹽15%、生石灰粉25%、載體64-65%
3、0.1%液體水泥助磨劑：
(1)、液體助磨劑母液20%、無水氯化鈣25%、水55%
(2)、液體助磨劑母液20%、無水氯化鈣15%、白糖5%、水60%
(3)、液體助磨劑母液16%、無水氯化鈣15%、硝酸鈣20%、糖蜜5%，餘量為水
生產工藝
小型水泥廠現場攪拌直接使用，流程如下：
可以選擇化工用噸桶來作為助磨劑的攪拌容器和使用容器，按照一隻噸罐存放一噸助磨劑設計。然後實際測量一下水應該在每隻噸罐中的位置，並在每隻罐上進行標註，以便每次生產助磨劑時無需計量，按標記加入水即可。原料加入順序是，先按生產比例將水加入到噸罐中，然後放入助磨劑母液。加入後，用一隻鋼管人工攪拌一下，以便讓罐中的液體快速溶解。（建議：助磨劑應在磨頭旁生產，以便生產完成後無需搬運直接使用。）
大中型水泥廠及助磨劑生產企業設立工廠加工生產，流程如下：
A- 水
B- 助磨劑母液 →依序按比例加入攪拌桶攪拌，攪拌30分鐘即可。→高效液體助磨劑→包裝→成品
