水泥助磨剂行业深度研究分析报告（一）

水泥助磨剂行业概述

    一、水泥助磨剂定义

水泥助磨剂在国际上已有70多年的使用历史，其简单、高效的特点已被越来越多的水泥生产企业所认可。与水泥工业中其他节能减排途径相比，使用水泥助磨剂几乎不需要增加任何的固定资产投资，直接掺入后，经济效益相当可观。一方面，使用水泥助磨剂能够提高水泥磨机的台时产量，从而直接降低了粉磨电耗；另一方面，因水泥助磨剂还可以激发工业废渣的活性，减少水泥中的熟料使用量，从而节省了因生产熟料而造成的煤、电消耗、并降低了大气污染物的排放；在实现“节能”效果的同时，也达到了“减排”的目的。

在我国国家标准《水泥的命名，定义和术语》（GB/T4131-1997）中明确了助磨剂（grinding  aids）的定义：“在水泥粉磨时加入起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂”；

2012年3月1日实施的我国国家标准《水泥助磨剂》（GB/T26748-2011）中对水泥助磨剂的定义是：在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害人体健康和水泥混凝土性能的外加剂，分为液体和粉体两种。

    二、水泥助磨剂低碳环保节能减排作用

生产低碳、绿色、高性能水泥是水泥工业发展的必然趋势，除大力发展节能减排技术及其装备之外，还应改变传统水泥的生产工艺模式，适应社会对材料使用性能越来越高的要求。简言之，就是要充分发挥多功能复合助磨剂在水泥工业可持续发展战略中的积极作用。

（一）生产方法的优化

在传统的水泥生产过程中，要获得不同性能的特种水泥，首先需要获得不同的水泥熟料；而水泥熟料，又要通过不同的配料方案、不同的烧成工艺而获得。

助磨剂专家们提出了一种改变传统水泥生产工艺的全新模式，即：采用多功能复合助磨剂的生产技术；只需要使用最少的不可再生资源、最简单的生产方法，制备不同性能、不同品种的水泥，或特种水泥。通过对水泥生产方法的优化，可以实现绿色、低碳水泥工业生产。

（二）利用水泥助磨剂加大资源综合利用力度

多功能复合水泥助磨剂，是采用助磨成分、激发成分、增强成分等复合而成的有机高分子材料，除助磨作用外，还可进一步激发低活性工业废渣的潜在水硬性，提高混合材的掺加量，减少10%左右的熟料用量，从而降低熟料煅烧过程中对环境的资源、能源负荷。在保证各品种水泥质量的前提下，多用工业废渣及再造资源，减少不可再生资源的使用，促进水泥工业的可持续发展。

（三）利用助磨剂使水泥磨机节能高产

应用水泥助磨剂的节能高产效果，主要体现在两个方面：

一是：应用水泥助磨剂，可以提高磨机产量，降低粉磨电耗；

二是：应用复合型水泥助磨剂，可以提高水泥强度，改善水泥颗粒组成，节省水泥熟料，多掺混合材料，降低生产成本。

通过市场调查、统计的数据表明，应用助磨剂技术后能够实现：

1.降低熟料用量5％～10％；

2.降低水泥粉磨电耗5％～10%；

3.多消纳工业废渣5％～10％。

按我国水泥工业生产现状,环保、经济效益评估可按下列基本数据推算：

1.每吨水泥的熟料用量按65%计：0.65吨；

    2.每生产一吨熟料，窑头、窑尾废气排放总量按3000Nm³计；

    3.现行环保标准大气污染物排放限值：

 （1）颗粒物:30mg/Nm³；（2）NOx:400mg/Nm³ ；（3）SO₂:200mg/Nm³；

4.每生产一吨熟料消耗：石灰石1.3吨、粘土0.18吨；排放CO₂气体1吨。

5.能耗：熟料标准煤耗110公斤标煤/吨熟料；熟料烧成电耗60度/吨熟料；水泥粉磨电耗35度/吨水泥；

    2014年我国水泥产量为24.76亿吨，据中国水泥协会预测：今后几年水泥年产量将稳定在24亿吨左右；按水泥助磨剂应用率70%计算，每年将节省熟料0.82亿吨，其节能减排效果十分可观：

（1）节煤90.2万吨标准煤；

（2）节电93.3亿度；（含粉磨节电）

（3）减少石灰石消耗1.06亿吨；

（4）减少粘土消耗0.15亿吨；

（5）多用工业废渣0.82亿吨；

（6）熟料烧成减排废气量2460亿m³；

（7）减排CO₂气体0.82亿吨；

（8）减排SO₂气体1.6万吨；

（9）减排NO_X气体3.2万吨。

据市场调查，使用水泥助磨剂的企业生产成本普遍降低2～5元/吨，全国掺助磨剂的水泥产量约为：16.8亿吨，每年为企业节省水泥生产成本超过33亿元人民币。

    水泥助磨剂的应用，简化了特种水泥的生产工艺过程、提高了水泥产品质量、降低了水泥生产成本、在满足社会对水泥需求的同时，加快了工业废弃物的综合利用、减少了水泥生产对不可再生资源、能源的依赖和消耗，同时大幅度地减少了水泥生产过程中污染物的排放、更有效地保护了生态环境。

    三、水泥助磨剂研究现状

助磨剂是在水泥粉磨过程中添加的一种表面活性物质，其一方面在水泥粉磨中起分散助磨作用，另一方面，在水泥水化时影响水泥水化的进程，能够促进或延缓水泥水化的趋势，改善水泥石的密实性。

      1. 助磨剂助磨性能的研究

研究水泥助磨剂的助磨性能，主要有两个方面，一个是助磨剂与水泥的吸附性；另外一个方面是助磨剂对水泥的分散性。

      2.助磨剂对水泥水化进程的影响研究

水泥助磨剂多为极性有机物。极性有机物在较低掺量下，会对水泥水化进程产生影响；包括：促进水泥水化、延缓水泥水化和促进水泥早期后期强度等。多元醇胺和多元醇是助磨剂最主要的成分，其中对水泥水化进程有显著影响的是多元醇胺，以三乙醇胺（TEA）、乙二醇单异丙醇胺（DEIPA）和三异丙醇胺（TIPA）为代表，目前研究助磨剂对水泥水化进程的影响，多从这两种物质出发，但也有从脂肪酸和无机盐等其它物质着手研究的。

     3. 助磨剂的合成研究

由于助磨剂发展的需要，最近几年，随着国内技术进步不断创新，对于助磨剂的研究也越来越深入细致，研究对象除复配型助磨剂之外，合成型助磨剂已渐渐成为研究重点。

总体来说，助磨剂合成工作大多是处于初级阶段，大多是以TEA为基础的酯化合成和合成聚羧酸减水剂的模式来合成水泥助磨剂，没有清楚的理论作为指导，更没有深入系统的研究。但这些研究也表明，合成助磨剂表现出了较好的分散助磨效果。

    四、水泥助磨剂产品的定位

    1.助磨剂的作用

水泥助磨剂的表面活性作用对粉体有很好的表面改性作用，可以有效改善水泥磨机的工作环境，在水泥的粉磨中，尤其是球磨机的粉磨过程中，具有很好的助磨作用，在粉磨超细粉料的过程中，助磨剂的作用表现得更为突出，起到了小材料大用途的角色。目前在水泥生产过程中，水泥助磨剂已受到广大企业的青睐,使用时的具体特征如下：

（1）改善物料的易磨性

    水泥生产中，物料被粉磨的难易程度，称之为：易磨性。助磨剂最基本的作用，就是助磨作用。助磨剂通过吸附在水泥颗粒表面，降低物料的表面能，改善了物料的易磨性，使其更易于粉碎；同时，由于助磨剂的渗透作用，能阻止物料的裂纹闭合、加速裂纹的扩展，有利于提高物料被粉碎的速度。使粉磨设备在装机容量不变的情况下，台时产量提高，单产电耗降低。

    （2）消除磨内物料的细粉团聚和糊磨现象（分散作用）

助磨剂通过吸附在水泥细颗粒表面，促进水泥颗粒的分散，有效防止水泥颗粒团聚，避免磨内物料发生糊球、糊衬板等现象，提高粉磨效率。助磨剂在开路磨中可以增产节能，减少过粉磨现象；在闭路磨系统中，结合选粉机的作用，助磨剂不仅可以显著提高磨机的产量，还可以提高水泥的比表面积，使3～32μm颗粒的含量显著增加，优化水泥产品的颗粒组成。

       （3）激发混合材料活性、节省水泥熟料用量

水泥助磨剂的有机组分大多为多元醇、多元醇胺及其衍生物，另外还有一定量的无机盐类。在水泥粉磨后，它们并未消失，成为水泥产品的微量组分；这些物质的加入，对水泥水化有两个方面的影响：一是物理作用，助磨剂改变了易水化颗粒的含量，达到促进水泥水化的作用；二是化学作用，水泥助磨剂的化学成分，可以激发混合材料（工业废渣）的潜在水硬性，提高了水化产物的强度，使水泥工业的环保利废功能更加明显；在确保水泥质量的前提下，可以节省水泥中的熟料用量，间接起到节能减排作用，创造出可观的经济效益和社会效益。

    2.助磨剂对粉磨工艺条件的适应性

当水泥粉磨工艺条件不正常、不具备的时候，助磨剂很难适应磨内物料及其工艺条件的变化，也很难起到应有的助磨作用，不利于其功能的发挥；当粉磨工艺条件稳定和条件尚可的时候，不认真做好助磨剂的“配型”工作，也会引起助磨剂对工艺条件的不适应，达不到预想的效果。尤其是水泥企业对助磨剂有除助磨之外的附加功能要求时，更应该提前做好“助磨剂配型”工作，也就是常说的“小磨试验”和“大磨试验”一个也不能少；其原因是：不同的水泥粉磨系统需要不同的助磨剂品种及其掺加量。

水泥粉磨车间的生产磨机掺助磨剂之后，磨内物料的流动性会发生改变、流速会加快，为了保证物料得到足够的粉磨时间和适宜的出磨细度，必须适当地调整粉磨工艺参数，如：平均球径、填充率、研磨体装载量、隔仓板位置及篦缝、磨内通风、选粉机转速等等；使该水泥粉磨系统尽快地适应磨内物料流速的变化，以达到一个更新、更高的节能高产水平。