??? 一 、助磨劑的定義和分類

??? 助磨劑是一種添加劑，適量地加入到被粉磨的物料中，能通過它對(duì)顆粒表面的物理化學(xué)作用，發(fā)揮力學(xué)效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細(xì)度和降低粉磨電耗。按使用時(shí)的狀態(tài)分，助磨劑可以分為：固體、液體和氣體助磨劑。 固體助磨劑有：硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；液體助磨劑有：有機(jī)硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚羧酸鹽等； 氣體助磨劑有：蒸氣狀的極性物質(zhì)以及非極性物質(zhì)等。按化學(xué)結(jié)構(gòu)助磨劑可以分為三類：聚合無機(jī)鹽、聚合有機(jī)鹽及復(fù)合化合物。

??? 二 、助磨劑的作用及其機(jī)理

??? (一)助磨劑的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

??? 1) 塑性變形

??? 被粉碎物料顆粒吸附一層單分子膜的助磨劑后，吸附分子與礦物顆粒表面缺陷組織之間的電子轉(zhuǎn)移，使有些離子晶型的物料的顯微硬度降低，加快塑性變形，促進(jìn)粉碎過程。

??? 2) 降低物料的表面能

??? 當(dāng)?shù)V物顆粒表面吸附了助磨劑分子后，表面能大大下降，相應(yīng)的物料抗張強(qiáng)度也降低。

??? 3 ) 防止凝聚和粘壁物料的新生表面

??? 由于受范德華力和靜電力的作用，很容易凝聚和包球。但是，新生表面一旦吸附助磨劑，其活性頓時(shí)下降，從而減小凝聚性、粘壁性、提高了流動(dòng)性，有利于粉碎，更有利于分級(jí)，這種有效的分散、解聚作用是助磨劑的重要的功能。

??? 4 ) 緩蝕作用

??? 在濕磨過程中氧的存在，將顯著加速鋼球的腐蝕和磨損，磨機(jī)中球和襯板局部的電化學(xué)腐蝕也是很嚴(yán)重的。研究表明，在鉛鋅硫化礦粉磨時(shí)，通過控制pH 值，添加助磨劑，球的磨損明顯降低，主要原因是助磨劑的添加一定程度上排除和抑制了氧的作用，消除了電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。

??? 5 ) 選擇性磨碎作用

??? 在磨礦過程中，原料通常都不是單一的礦物。不同的礦物，在后續(xù)的作業(yè)中粒度要求不盡相同。有些藥劑對(duì)不同的礦物具有選擇性磨碎作用。試驗(yàn)表明，磁鐵礦和石英混合，添加200 g/ t CaO ，礦漿濃度≥75 %時(shí)，磁鐵礦的選擇性磨碎效果顯著。

??? 6) 改善產(chǎn)品應(yīng)用性能?

??? 為了提高產(chǎn)品在應(yīng)用中的分散性和流動(dòng)性，有些物料粉碎時(shí)也要加入助磨劑進(jìn)行改性。例如:在粉碎氧化鐵系顏料時(shí)加入0. 5 %～1 %硬脂酸助劑，不僅增產(chǎn)26 % ，而且所粉碎的鐵紅顏料制造油漆的分散時(shí)間也縮短了50 %。對(duì)于一種助磨劑加入到被粉碎物料之中，可能發(fā)生上述某一種作用，也可能是幾種作用的聯(lián)合

??? (二)助磨劑的作用機(jī)理：

??? 關(guān)于助磨劑的作用原理主要表現(xiàn)兩個(gè)方面：

??? （1） 助磨劑在固體顆粒表面上的吸附，改變了顆粒表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，降低了顆粒的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)阻止了新生裂紋的閉合，加速物料裂紋的擴(kuò)展。

??? （2）當(dāng)物料粉碎磨細(xì)到一定細(xì)度時(shí)，顆粒之間、顆粒與研磨介質(zhì)間會(huì)聚集、粘附形成包殼。助磨劑能迅速地消除或減弱顆粒與顆粒、顆粒與研磨介質(zhì)間的聚集和粘附，提高粉磨效率。

??? 三、助磨劑的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

??? 國外粉碎作業(yè)使用助磨劑已有70 多年的歷史。自從1930 年Goddard 以樹脂作為助磨劑在英國首先取得專利以來， 先后被研究作為助磨劑的物質(zhì)達(dá)50 多種.助磨劑的品種以有機(jī)化合物為主， 其中以醇和醇胺類的化合物為多。德國、法國、美國、日本、前蘇聯(lián)、朝鮮等國對(duì)助磨劑的研究和應(yīng)用較為廣泛， 據(jù)悉目前日本幾乎所有的水泥廠都使用水泥助磨劑。

??? 我國對(duì)助磨劑的研究和應(yīng)用起步較晚， 20 世紀(jì)50 年代后期， 一些水泥廠曾利用煤、紙漿廢液、肥皂廢液等作為水泥助磨劑， 效果不甚明顯。20 世紀(jì)70 年代， 不少水泥企業(yè)和研究部門對(duì)助磨劑開展廣泛的研究和應(yīng)用工作。武漢理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華南理工大學(xué)等研究單位和四川資中、陜西漢中、山東棗莊、廣西玉林等水泥廠，先后對(duì)水泥磨及生料磨使用助磨劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、工業(yè)性試驗(yàn)和生產(chǎn)上的應(yīng)用， 所采用的助磨劑一般是化工廠的副產(chǎn)品或下腳料以及廢液、廢渣等， 均收到較好的效果， 但由于廢料來源不充足或質(zhì)量不穩(wěn)定而無法推廣應(yīng)用。近年來， 助磨劑的研究得到有關(guān)高等院校、科研院所和科技開發(fā)公司的高度重視， 取得多項(xiàng)成果。

??? 目前， 國內(nèi)研究及應(yīng)用的水泥助磨劑， 有液體助磨劑和固體助磨劑，其基本成分大都屬于有機(jī)表面活性物質(zhì)。主要為:胺類、醇類、醇胺類、 木質(zhì)素磺酸鹽類、脂肪酸及其鹽類、 烷基磺酸鹽類等。具體物質(zhì)為: 三乙醇胺、 二乙醇胺、乙二醇、木質(zhì)素磺酸鹽、甲酸、硬脂酸、油酸、尿素、十二烷基苯磺酸鈉等。實(shí)際在水泥生產(chǎn)中選用的主要有兩類形式: 一是純度較高的化工產(chǎn)品； 二是化工廠等的廢料。助磨劑產(chǎn)品的種類較多， 除純化合物產(chǎn)品外， 還研究及開發(fā)了多種復(fù)合助磨劑。

??? 四 、助磨劑研究存在的主要問題

??? 目前，我國助磨劑的研究主要存在以下幾個(gè)問題:

??? 1) 國內(nèi)大多采用工業(yè)純復(fù)合有機(jī)鹽和無機(jī)鹽為助磨劑的主要成分，成本較高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般。

??? 2)采用經(jīng)驗(yàn)方式確定配方，配合的原理研究較少，因此所取得的產(chǎn)品一般適應(yīng)面較窄。特別對(duì)于溫度較高的物料還沒有合適的產(chǎn)品。即使對(duì)于不同生產(chǎn)廠家的同種產(chǎn)品應(yīng)用于不同廠家，也存在效果差異較大的情況。

??? 3)偶極-偶極有機(jī)化合物作為表面助磨劑研究較少，沒能充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品改善粉磨物料粘附效果。

??? 4)對(duì)工業(yè)廢料開發(fā)高效表面助磨劑研究較少，且未能將多種有效助磨成分配合在一起，從而發(fā)揮最佳粉磨效果。

??? 五 、助磨劑的發(fā)展前景

??? 助磨劑的發(fā)展前景主要有以下幾個(gè)方面:

??? 1)?具有無毒、無害性能的助磨劑

??? 系統(tǒng)中添加助磨劑的目的是為了改善物料的易磨性，減輕顆粒之間的粘聚結(jié)團(tuán)作用，消除微細(xì)顆粒球糊襯板現(xiàn)象，提高磨機(jī)內(nèi)物料的流動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的目標(biāo)。但化學(xué)助磨劑對(duì)后續(xù)作業(yè)及環(huán)境的影響是影響助磨劑發(fā)展的主要因素，許多能提高磨礦效率的化合物因?qū)罄m(xù)作業(yè)或生態(tài)環(huán)境有不良影響而不能使用，只有影響很小的助磨劑才能夠被接受。因此無毒、無害而價(jià)格低廉的助磨劑是今后發(fā)展的一個(gè)方向。

??? 2)延緩助磨劑揮發(fā)消散的速率

??? 由于助磨劑通常為化學(xué)藥劑，極易揮發(fā)損耗。因此可以在形式上作一些改變，將助磨劑通過一種特殊的物質(zhì)作為載體，延緩助磨劑進(jìn)入粉磨系統(tǒng)后的快速揮發(fā)消散，使助磨劑在粉磨的全過程中逐漸緩釋出來也是當(dāng)前助磨劑的研究課題。

??? 3)助磨劑的選擇性研究

??? 由于各生產(chǎn)廠家原料物質(zhì)的表面性質(zhì)存在差異，助磨劑在待磨顆粒表面上吸附的速度也會(huì)不同，利用這種差異，可以改變組成礦物各自的表面性質(zhì)、 連接面性質(zhì)及礦漿的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)粉磨的選擇性。因此根據(jù)不同物料的表面性質(zhì)，研究選擇性好的助磨劑也是其發(fā)展的主要方向。

??? 4)復(fù)合型助磨劑的研究

??? 助磨劑研究的另一個(gè)方向就是多種助磨劑進(jìn)行復(fù)配使用。單一的助磨劑大多存在一些局限性，多種助磨劑進(jìn)行復(fù)配使用則可以克服上述局限性。

??? 現(xiàn)簡單介紹武漢理工大學(xué)材料學(xué)院研究出新型高效水泥活化助磨劑：

??? 武漢理工大學(xué)材料學(xué)院水泥所研制的HSX-A高效水泥活化助磨劑、河南某廠液態(tài)助磨劑C和國外某廠液態(tài)助磨劑G三個(gè)品牌的助磨劑進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究三類助磨劑對(duì)水泥強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、細(xì)度、比表面劑等性能的影響。

??? 1.試驗(yàn)

??? 1.1試驗(yàn)原材料的全分析

表1-1為取自四川某旋窯水泥廠的原材料化學(xué)分析數(shù)據(jù)。

表1-1原材料化學(xué)成分分析（%）

表1-2為取自貴州某立窯水泥廠的原材料化學(xué)分析數(shù)據(jù)。

表1-2原材料化學(xué)成分分析（%）

??? 2試驗(yàn)方案及結(jié)果

??? 2.1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

??? （1）試驗(yàn)HSX-A高效水泥活化助磨劑對(duì)不同混合材水泥的活化助磨效果。

??? （2）比較三個(gè)系列的助磨劑對(duì)水泥性能的影響，特別是對(duì)水泥強(qiáng)度的提高程度。

??? 2.2 試驗(yàn)方案

??? 將熟料、石膏和混合材經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎至粒徑小于7mm后，按試驗(yàn)方案中配比加入Φ500×L500水泥試驗(yàn)小磨中，每次配料5kg，粉磨時(shí)間為25min?；旌喜亩冀?jīng)過烘干。

??? 表2-1為HSX-A型活化助磨劑對(duì)使用礦粉為混合材的水泥性能影響的試驗(yàn)方案。

表2-1?? HSX-A型水泥活化助磨劑活化效果試驗(yàn)方案（一）及結(jié)果

（注：安定性均合格）

表2-2?? HSX-A型水泥活化助磨劑活化效果試驗(yàn)方案（二）及結(jié)果

??? （注：方案（一）（二）均采用小磨粉磨的熟料粉和比表面為481m2/kg的礦渣粉按規(guī)定配比和HSX－A活化助磨劑混合均勻進(jìn)行試驗(yàn)的，意在試驗(yàn)活化助磨劑的活化激發(fā)作用。安定性均合格）
對(duì)方案（一）（二）結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出HSX-A型水泥活化助磨劑對(duì)單摻礦渣水泥的強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量影響如下：

??? （1）?HSX-A型水泥活化助磨劑可提高水泥1d、3d和28d的強(qiáng)度。其中3d抗壓可提高2～3 MPa，28d抗壓可提高5～6 MPa。

??? （2）?水泥的凝結(jié)時(shí)間隨HSX-A型水泥活化助磨劑、礦渣摻量的不同呈現(xiàn)不同的規(guī)律。

??? （3）?HSX-A型水泥活化助磨劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量影響絕對(duì)值之差小于1.0。

??? （4）?HSX-A型水泥活化助磨劑對(duì)礦渣粉有很好的活化激發(fā)作用。
??? 表2-2為HSX型活化助磨劑對(duì)摻礦渣、煤矸石、磷渣等混合材的水泥性能影響的試驗(yàn)方案。

表2-3?? HSX-A型水泥活化助磨劑試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（三）

表2-4??? HSX-A型水泥活化助磨劑試驗(yàn)方案（三）的試驗(yàn)結(jié)果

??? （注：安定性均合格）

??? 對(duì)方案（三）結(jié)果進(jìn)行分析得出，在HSX-A型水泥活化助磨劑摻量為1%時(shí)對(duì)摻不同品種和比例混合材水泥的強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度影響如下：

??? （1）?對(duì)復(fù)摻石灰石、礦渣、煤矸石的復(fù)合水泥的1d、3d和28d的強(qiáng)度均有大幅提高，其中3d抗壓可提高4～6.5 MPa，28d抗壓可提高5～6 MPa。對(duì)單摻煤矸石30%水泥1d、3d和28d抗壓分別提高4MPa、5.9 MPa和7.3 MPa。單摻磷渣30%水泥1d、3d和28d抗壓分別提高5.6MPa、5.9 MPa和5.4 MPa。

??? （2）?對(duì)單摻磷渣水泥和單摻煤矸石水泥的初凝和終凝都可縮短1～2小時(shí)。

??? （3）?0.08mm水泥篩篩余減少1.5～2.8?？商岣咚啾缺砻?～16m2/kg。

表2-5 河南某廠液態(tài)助磨劑CD試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

（注：安定性均合格）

??? 從試驗(yàn)結(jié)果得出如下結(jié)論，河南某廠液態(tài)助磨劑CD對(duì)水泥的強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度和比表面的影響如下：

??? （1）?對(duì)水泥1d、3d和28d的強(qiáng)度提高很小，28d抗壓最高可提高2.3 MPa。可縮短水泥初凝和終凝時(shí)間，差值小于30min。

??? （2）?對(duì)水泥安定性無影響。

??? （3）?可提高水泥比表面25～27 m2/kg，0.08mm水泥篩篩余減少0.4～0.7。

表2-6?? 國外某廠G液態(tài)助磨劑試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

??? 注：Z2、Z3、Z4分別添加液態(tài)助磨劑G的三個(gè)不同牌號(hào)的助磨劑，安定性均合格
從試驗(yàn)結(jié)果得出如下結(jié)論，國外某廠液態(tài)助磨劑G對(duì)水泥的強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度影響如下：
??? （1）?對(duì)水泥1d、3d和28d強(qiáng)度均有提高，其中抗壓強(qiáng)度1d提高2.2～3.8 MPa，3d提高1.7～2.6MPa，28d提高5.4～7.5 MPa。

??? （2）?可縮短水泥初凝和終凝時(shí)間，差值小于30min。

??? （3）?0.08mm水泥篩篩余減少2.5左右。可提高水泥比表面8～16m2/kg。

??? 2.3試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

??? 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢測(cè)方法依照GB/T 1346-2001

??? 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法依照GB/T 17671-1999

??? 3結(jié)論

??? （1）?HSX-A高效水泥活化助磨劑對(duì)摻有磷渣、礦渣、煤矸石、石灰石等混合材的復(fù)合硅酸鹽水泥的3d、28d抗壓強(qiáng)度均可4～6MPa，抗折強(qiáng)度均可提高1.5～2.5MPa。特別對(duì)礦渣微粉的具有很好的活化激發(fā)作用。其助磨效果優(yōu)于河南某廠液態(tài)助磨劑CD。和國外某廠液態(tài)助磨劑G相比，HSX-A高效水泥活化助磨劑對(duì)水泥早期強(qiáng)度提高的幅度更大，但對(duì)后期強(qiáng)度提高幅度略差。

??? （2）?HSX-A高效水泥活化助磨劑對(duì)凝結(jié)時(shí)間的作用與水泥混合材種類、摻量及本身摻量有關(guān)。河南某廠液態(tài)助磨劑CD和國外某廠液態(tài)助磨劑G均可縮短水泥的初凝和終凝時(shí)間。

??? （3）?三種助磨劑對(duì)水泥比表面積和細(xì)度均有提高。

??? 作者：武漢理工大學(xué)材料學(xué)院 黃從運(yùn)教授