魏中原：不飽和多羥基有機(jī)水泥助磨劑的研究應(yīng)用

唐山龍億科技開發(fā)有限公司董事長(zhǎng)助理　魏中原

　　日前，由中國(guó)水泥網(wǎng)主辦、安格爾·基業(yè)長(zhǎng)青第一協(xié)辦的 “2012第五屆國(guó)際粉磨峰會(huì)”在南京隆重召開。唐山龍億科技開發(fā)有限公司董事長(zhǎng)助理魏中原做了題為《不飽和多羥基有機(jī)水泥助磨劑的研究應(yīng)用》的報(bào)告。以下為報(bào)告全文：

　　一、研究背景

　　2010年我國(guó)年產(chǎn)水泥就達(dá)到了18億噸，超過世界一半。而水泥工業(yè)屬于重工業(yè)、高耗能工業(yè)，平均每生產(chǎn)1t水泥需要粉磨各種物料3t左右，粉磨過程中的電耗占水泥生產(chǎn)總電耗的60%-70%。水泥行業(yè)常用的粉磨設(shè)備--球磨機(jī)，本身也存在缺陷，如能量轉(zhuǎn)換率低，利用率在15%以下，大部分電能都被消耗在無效的熱量中。使用水泥助磨劑可以有效的解決該問題。

　　助磨劑作用主要有：（1）節(jié)能，能提高水泥粉磨效率，節(jié)約能源，降低水泥生產(chǎn)成本；（2）減排，減少熟料用量，提高粉煤灰、礦渣及其他廢棄物的利用率；（3）提質(zhì)，提高水泥質(zhì)量和產(chǎn)品檔次，提高水泥工業(yè)的技術(shù)水平。

　　水泥助磨劑的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一吸附分散作用，簡(jiǎn)單來說就是水泥細(xì)度、比表面積、顆粒流動(dòng)性和磨機(jī)產(chǎn)量；第二改變水泥水化歷程，即改變凝結(jié)時(shí)間、靜漿流動(dòng)性、各齡期的強(qiáng)度。

　　現(xiàn)階段助磨劑主要有兩種：粉體助磨劑和液體助磨劑。粉體助磨劑的主要由粉煤灰、無機(jī)鹽、部分有機(jī)物等組成；液體助磨劑主要以多元醇胺、多元醇、無機(jī)鹽進(jìn)行簡(jiǎn)單的配比為主。

　　二、存在的問題

　　近些年，通過應(yīng)用與研究發(fā)現(xiàn)，三乙醇胺已經(jīng)成為制約助磨劑技術(shù)發(fā)展的最大瓶頸。三乙醇胺對(duì)摻量非常敏感，在摻加的時(shí)候，如果不注意就可能對(duì)水泥的強(qiáng)度造成影響。所以說，如何突破三乙醇胺的瓶頸限制，尋找一種新型的有機(jī)物已成為助磨劑的研發(fā)中最為關(guān)鍵的問題。解決方法是尋找一種新型的有機(jī)物，最好的辦法是通過合成技術(shù)，改善傳統(tǒng)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，將經(jīng)典的助磨劑官能團(tuán)進(jìn)行組裝設(shè)計(jì)。

　　三、合成研究

　　列賓捷爾的學(xué)說是電荷理論（或稱吸附降低強(qiáng)度學(xué)說、強(qiáng)度削弱理論）：認(rèn)為助磨劑吸附在物料顆粒表面上和新舊裂縫中，降低顆粒表面的自由能，在機(jī)械力作用下，擴(kuò)大這些裂縫，并阻止裂縫復(fù)合，改變顆粒表面的結(jié)構(gòu)，降低了顆粒的強(qiáng)度和硬度，使得顆粒更易粉碎，提高了粉碎效率 。

　　沒摻水泥助磨劑的顆粒表面，雖然有斷裂傾向，但是由于靜電作用又有傾向于愈合的現(xiàn)象。摻水泥助磨劑的顆粒表面，吸附了水泥周圍的電荷，阻止斷裂面愈合的傾向。從這里可以看出，助磨劑的作用一個(gè)就是消除表面電荷，另一個(gè)是屏蔽表面電荷，從而防止顆粒與顆粒之間的粘連。

　　馬杜里的學(xué)說是分散理論（或稱顆粒分散理論、粉體流變學(xué)說）：認(rèn)為助磨劑作為表面活性劑，對(duì)顆粒表面的電荷起平衡作用，可以顯著減小或消除顆粒間的粘附和團(tuán)聚，增加了顆粒的流動(dòng)性，提高粉磨效率 。

　　傳統(tǒng)的三乙醇胺的助磨劑極性非常強(qiáng)，對(duì)水泥顆粒的吸附性也特別明顯，但是因?yàn)槿掖及返姆肿拥谋缺砻娣e、分子量都不夠大，因此吸附在水泥上的數(shù)量也就極其有限。通過化學(xué)合成后的助磨劑，使得吸附量增加，最終助磨效果就會(huì)有一個(gè)本質(zhì)上的提升。

　　合成助磨劑與傳統(tǒng)助磨劑的比較：合成助磨劑，在水泥表面吸附點(diǎn)增加，分子結(jié)構(gòu)應(yīng)足夠大，能很好的屏蔽顆粒間的靜電，絡(luò)合能力增加。

　　龍億科技目前研究的路線，一是縮合聚合，這是現(xiàn)在比較成熟的理論，以不飽和多羥基有機(jī)水泥助磨劑為例，就是尋找一種或者多種不飽和的終端，對(duì)它進(jìn)行一個(gè)化學(xué)方式的改性，使得它適合現(xiàn)在助磨劑發(fā)展的一個(gè)需求，使得助磨劑的效果有一個(gè)明顯的提升。二是自由基聚合，現(xiàn)階段僅限理論上的一個(gè)研究，通過把具有助磨、增強(qiáng)等性能的官能團(tuán)結(jié)合在一個(gè)主料上，使得電荷的密度、分子量都大大的增加，同時(shí)使得母液具有多種的作用。

縮合聚合

自由基聚合

　　四、小磨實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　細(xì)度（摻量0.02%）

　　眾所周知硅酸鹽水泥的最佳顆粒級(jí)配研究后提出：水泥粒徑分布是3-32μm顆粒＞65%，＜3μm顆粒＜10%。通常情況下，0-3μm顆粒決定1d強(qiáng)度，3-32μm顆粒影響28d強(qiáng)度，越多越好，大于60μm顆?；旧现黄鸬教畛涞淖饔?。

　　粒徑分布