水泥助磨劑

2024年3月18日發(作者：古詩大全500首)

水泥助磨劑簡介

在水泥熟料的粉磨過程中，加入少量的外加物質（液體或固體的物質），

能夠顯著提高粉磨效率或降低能耗，而又不損害水泥性能的這種化學添加

劑外加物質通稱為：水泥助磨劑。

水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學添加劑，可以顯著

提高水泥臺時產量、各齡期水泥強度，改善其流動性。水泥助磨劑能大幅

度降低粉磨過程中形成的靜電吸附包球現象，并可以降低粉磨過程中形成

的超細顆粒的再次聚結趨勢。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動性，提高

磨機的研磨效果和選粉機的選粉效率，從而降低粉磨能耗。使用助磨劑生

產的水泥具有較低的壓實聚結趨勢，從而有利于水泥的裝卸，并可減少水

泥庫的掛壁現象。作為一種化學添加劑，助磨劑能改善水泥顆粒分布并激

發水化動力，從而提高水泥早期強度和后期強度。

水泥助磨劑常見形態

常見水泥助磨劑有液體和粉體（固體）兩種，都能顯著地提高磨機產

量，或提高產品質量，或降低粉磨電耗。在濕法粉磨過程中的水泥助磨劑

又稱之為：分散劑。

水泥助磨劑組成

按化學結構分類，水泥助磨劑可以分為三種：聚合有機鹽助磨劑、聚

合無機鹽助磨劑和復合化合物助磨劑。目前使用的水泥助磨劑產品大都屬

于有機物表面活性物質。由于單組分助磨劑價格較高，使用效果也不十分

理想，近年來，復合化合物助磨劑應用較為廣泛。

粉體（固體）水泥助磨劑組分

粉體（固體）水泥助磨劑的組分常有：元明粉、工業鹽、粉煤灰、三

乙醇胺、粉體助磨劑母液等。

液體水泥助磨劑組分

液體水泥助磨劑的組分常有：液體助磨劑母液、三乙醇胺、聚合多元

醇、聚合醇胺、三異丙醇胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、脂肪酸鈉、氯化

鈣、氯化鈉、醋酸鈉、硫酸鋁、甲酸鈣、木鈣、木鈉等。

水泥助磨劑原理

第一種說法是：助磨劑分子在顆粒上的吸附降低了顆粒表面能或引起

近表面層晶體的錯位遷移，產生點或者線的缺陷，從而降低顆粒的強度和

硬度，促進裂紋的產生和擴展。

第二種說法是：助磨劑通過調節礦料的流度學性質和顆粒的表面電性，

降低礦料的黏度，促進顆粒的分散，從而提高礦料的可流動性，阻止顆粒

在研磨介質及磨機襯板上的粘附以及顆粒之間的團聚。

水泥助磨劑的生產配方

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%

物理性質

無色或棕色液體體，微有氨的氣味，能與水、甲醇和丙酮混溶，相對

密度1.10

助磨劑母液生產的助磨劑性能指標

采用助磨劑母液生產的水泥助磨劑能夠提高水泥的早期及中后期強

度，平均提高水泥強度2.5-6MPa，降低水泥熟料使用量5-12%，提高水泥

生產10-20%，且產品符合JC/T667－2004標準的要求。

水泥助磨劑質量要求

水泥助磨劑的質量，應當滿足建材行業標準JC/T667－2004的要求。

國家標準《通用硅酸鹽水泥》中規定，水泥粉磨時允許加入助磨劑，其加

入量應不超過水泥質量的0.5%；新的國家標準中還增加了氯離子限量的要

求，即：水泥中氯離子含量應不大于0.06%。

使用方法

助磨劑母液主要分為液體助磨劑母液和粉體助磨劑母液兩大類。主要

卻別于生產粉體助磨劑及液體助磨劑使用。

當生產粉體水泥助磨劑時采用粉體助磨劑母液、生石灰粉、工業鹽及

載體（石粉、礦渣、粉煤灰等）按照一定的比例攪拌均勻而成。

當生產液體助磨劑時采用液體助磨劑母液、無水氯化鈣及水，按照一

定比例，先放置水，然后無水氯化鈣，等完全溶解后再放置助磨劑母液即

可。

儲存方法

密封儲存于陰涼、通風的場所。應與氧化劑、酸類分開存放。

助磨劑母液詳細分類

粉體助磨劑母液：主要生產1%及0.5%無氯及低氯離子粉體水泥助磨劑。

液體助磨劑母液：主要生產0.1%液體水泥助磨劑。

慕湖產品——1063 ZM-1型水泥助磨劑

執行標準《水泥助磨劑》 Grinding aids for u in the manufacture of cement JC/T 667-2004

助磨劑 grinding aid

[ 粉磨 ] 工藝外加劑 Processing addition

在水泥粉磨時加入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑，其加入量應不超過水泥質量 1% 。

比對水泥 reference cement

不摻助磨劑的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽

水泥、復合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥以及指定采用本標準的其他品種水泥。

比對混凝土 reference concrete

JC/T 667-2004

按照本標準規定，不摻助磨劑水泥配制的混凝土。

助磨劑對增加水泥強度、提高水泥產量、改善水泥性能、加快水泥安定性周轉、降低熟料用量、加大

廢渣等混合材摻加量、節約資源、降低能耗具有顯著效果。使用該產品，可使水泥生產企業在不增加設備

投資，不改變生產工藝的情況下，達到提高產量、提高質量、降低成本、增加效益的目的，既符合發展循

環經濟，實現可持續發展的產業政策，也符合建設節約型社會和構建和諧生態環境的總體要求。

一、作用機理

在水泥粉磨過程中，隨著顆粒被不斷粉碎和顆粒拉裂面的生成，顆粒表面出現不飽和的價鍵并帶有正

或負電荷的結構單元，使顆粒處于亞穩定的高能狀態。在條件合適時，斷裂面重新黏合或者顆粒與顆粒再

聚合起來，結成為大顆粒。因此，粉碎過程是一種可逆反應。摻入適量的助磨劑，則助磨劑吸附在物料顆

粒表面上，使斷裂面上的鍵價飽和，顆粒之間的附聚力得到屏蔽，使其荷電性質趨于平衡，從而避免了細

顆粒的再聚合和細顆粒的黏球、掛壁現象。另外，在水泥粉碎過程中，助磨劑的分子進入到水泥顆粒的裂

縫中，靠其表面活性作用幫助裂縫擴展，并防止裂縫在外力打擊下重新愈合，從而提高水泥粉磨效果。

二、使用方法：將助磨劑按水泥質量的0.8～1.2％比例摻入，混合材的摻加量提高7～15％，按常規入磨，

進行粉磨即可。

三、使用效果對比

1、提高水泥磨機臺時產量5%～10%。

2、在同樣條件下，未加助磨劑配比為：70%熟料＋30%混合材；加助磨劑配比為：64％熟料＋35％

混合材＋1%助磨劑。檢測結果如下表：

比表面積

㎡/㎏

343.3

363.6

凝結時間

初凝

3:43

3:30

終凝

6:30

5:45

3d強度

抗折

3.9

4.1

抗壓

17.6

21.0

28d強度

抗折

7.0

7.4

抗壓

37.2

41.3

編號

未摻加

ZMⅠ

四、應用前的準備工作

為了發揮助磨劑的作用和達到使用助磨劑的目的，我們必須確保有效、合理地做到以下幾個環節的控

制：（1）首先對試驗做好充分的準備工作，各部門既要分工明確、各負其責，又要做到共同協商，積極配

合。（2）選擇與確定好水泥助磨劑合理的添加點、添加方式和添加量。要有效地使用水泥助磨劑，應注意

三個方面：一是對助磨劑添加點的選擇。一般水泥助磨劑按要求滴加在接近磨機入料口的熟料皮帶機上，

與熟料一同入磨。如果熟料溫度大于100℃，亦可滴在混合材上。二是對助磨劑添加量的控制。在水泥粉

磨前添加助磨劑，必須配備一定儀器及設備，如：液體計量泵1臺，量筒1只，秒表1只。量筒是用來稱

量助磨劑加入量，秒表是用來衡量一定時間加入到水泥磨機中的助磨劑量，液體計量泵是用來控制與確保

水泥助磨劑能夠被均勻、準確地添加到磨機中去。通過對三者合理運用，才能控制好在水泥粉磨過程中粉

磨噸水泥產品所需要添加的、適當的助磨劑量。三是對助磨劑摻加量的計算。

水泥類型

硅酸鹽水泥

混合水泥

砌筑水泥

灰漿水泥

白水泥

應用性能

提高產量

減少結塊

降低需水量

節省電耗

增加水泥強度

含氣率

■＝水泥應用 ●＝主要功效 ▲＝次要功效

●

●

●

●

●

●

●

●

助磨劑 質量改進劑

■

■

■

■

■

●

■

●

《水泥助磨劑》

JC/T667-2004

Grinding aid

工藝外加劑 Processing

addition

比對水泥 Reference cement

比對混凝土 Reference

concrete

■

■

■

■

砌筑水泥添加劑

改善板條壽命/保水性

產生憎水性

控制凝結時間

對于水泥助磨劑技術的研究及應用，國外已有 70 多年的歷史。我國在此方面起步于上世紀 50 年代

后期，當時一些水泥廠曾用煤、紙漿廢液、肥皂廢液作為水泥助磨劑，效果不太明顯。至 70 年代，眾多

企業和研究部門開展了對助磨劑的研究和應用工作，當時采用的多為工業副產品以及廢液、廢渣、價格較

貴，由于原材料來源不足或質量不穩定而無法推廣應用。 1999 年以后，我國水泥強度檢驗方法與國際接

軌，大多數水泥企業為了提高水泥強度實現平穩過渡，在水泥粉磨方面進行了研究和改進，從而使水泥助

磨劑得到了普遍的推廣。近兩年來，水泥市場需求的急劇上升，加速了助磨劑的生產和應用。

水泥助磨劑在水泥生產中的主要作用

(1) 節能降耗：在系統中加入助磨劑后，由于助磨劑的助磨作用，在生產同等質量的水泥時，其消耗

的能源顯著降低，對節能降耗大有益處。

(2) 提高產量：由于助磨劑的作用，在同等能耗和同等細度的情況下，可以提高產量，縮短研磨時間，

提高企業經濟效益。

(3) 提高選粉效率：由于助磨劑的加入，粒子不會因為附聚作用而形成粗大顆粒，選粉機會讓所有符

合成品要求的細小顆粒順利通過，提高選粉效率；另外在運輸過程中也會減少筒倉的堵塞，減少附加的維

修費用。

(4) 改善產品質量，提高產品性能：水泥的主要性能指標體現在強度、需水量和凝結時間，助磨劑應

用于水泥后，它就成為水泥中的一個組分，除了以上作用外，還可以改善產品質量，提高產品性能。

助磨劑的作用機理

(1) 防止顆粒的并合、聚結以及削弱顆粒強度的機理

首先，粉碎過程是一種能量積聚過程。其次，顆粒的粉碎意味著物質化學鍵的折斷和重新組合，因此

粉碎是一種由機械力誘發的物理化學現象，即所謂機械力化學現象。提高粉磨效率的有效措施是采取機械

力化學方法，即在粉碎物料過程中加入少量的助磨劑。在粉碎過程中，如果向物料中添加助磨劑，助磨劑

吸附在物料顆粒上，使斷裂面上的價鍵力得到飽和，顆粒之間的附聚力得到屏蔽，可防止聚結的發生。這

時使用極性化合物作為助磨劑最為適當。助磨劑在物料粉碎過程中起著平衡顆粒表面的過剩價鍵的作用，

避免顆粒聚結，抑制粉碎逆過程，有助于粉碎過程的進行。根據近代的材料脆斷破壞觀點，裂紋的存在和

擴張導致斷裂，在被粉碎的物料中添加適量的助磨劑，吸附在裂紋上，能使裂紋表面自由能降低，能平衡

裂紋表面的剩余價鍵及電荷，避免裂紋愈合，從而有利于裂紋的擴展，提高物料的易碎性。因此，助磨劑

也是一種軟化劑。

(2) 助磨劑的減硬原理和反粘附效應助磨劑的減硬原理

在固體粉碎過程中，周圍介質使固體硬度降低的作用為減硬作用。這種減硬作用與腐蝕溶解或化學作

用無關，其實質是潤濕作用和吸附作用。其中，潤濕作用的實質是界面性質的改變，即從固氣界面變成為

固液界面。在潤濕過程中，表面自由能減少，過程就有自發傾向，于是液體將容易鋪展并覆蓋整個固體表

面，即將進入固體的所有允許進入的新細縫。液體進入細縫，削弱了固體晶粒之間的結合力，同時還產生

一種擠開裂縫的作用，這樣固體的硬度就得到降低。

助磨劑的反粘附效應。根據表面化學的原理，表面力的存在會使兩固體表面發生粘附效應。在粉碎過

程中，粒徑越小，則粘附的影響相對越重要，如水泥熟料和石膏的粉末，當平均粒徑降低到 14μm 以下時，

帖附現象所形成的聚集就非常嚴重。加入少量助磨劑到物料中，可使物料顆粒表面形成單分子薄膜，減少

兩固體顆粒的接觸。有機表面活性劑作為水泥粉碎過程中的助磨劑，也是基于形成了單分子薄膜，可以在

較大的限度內防止粘附聚集現象的發生。

助磨劑的使用范圍及選擇

助磨劑的使用范圍主要是球磨機的于法細磨和超細磨，目前在振動磨或輥磨 ( 立磨 ) 中也有應用。

粉磨細度增加，顆粒團聚趨勢增加，助磨劑的效果也增加。在實際應用中，哪種助磨劑最適合國內專家提

出選擇助磨劑的原則：助磨劑必須無毒、無腐蝕性且無刺激性氣味，而且要質量穩定，最好不要受天氣及

存放時間的影響，一次配制后能使用較長時間。在不改變現有工廠生產工藝、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碎作業中的機械力化學過程，即可改善粉磨過程，對提高粉磨敦

串，降低粉磨電耗，提高水泥粉磨細度和水泥強度都能發揮積極作用，現已成為水泥工業中強化水泥粉磨

的一種重要技術途徑。水泥生產企業作為一個耗能大戶，只有千方百計地實現節能降耗，才能緩解我國資

源、能源和環境的壓力，才能確保經濟的可持續發展。

[ 應用實例 1]

減水劑對粘土可塑成型坯料的減水效果

碳酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉及復合減水劑對粘土可塑成型坯料的減水效果的影響。結果

表明：減水劑的添加降低了粘土坯料的塑限含水率，碳酸鈉與焦磷酸鈉復合的減水劑減水效果最好，單一

減水劑中碳酸鈉的減水效果最佳，利用測試泥坯塑限含水率的方法檢驗減水效果可以取得良好的對比效果。

1 前言

粘土礦物是陶瓷、建筑材料等生產中重要的可塑性原料，粘土的加入有利于坯料成型的同時，往往伴

隨著含水量升高，干燥成本增加，干燥收縮大，是可塑成型中引起產品開裂變形的主要原因之—。

在實際生產過程巾，為了使坯料能適合成型及以后各工序的要求，常向坯料加入減水劑，其主要作用

有：改善泥漿的流動性，使其在低水分下粘度適當便于澆注；助磨作用，縮短研磨時間，提高泥漿產量等。

文獻大多研究添加劑的對漿料的減水、稀釋效果，而對粘土可塑成型坯料的影響研究較少，可塑成型坯料

含水量減少，不僅有利于成型、減少用水、降低干燥能耗．還能減少干燥收縮，降低產品開裂變形缺陷，

進而提高成品率，增加效益．對可塑成型的實際生產有重要的意義。本文通過向粘土中添加碳酸鈉、硅酸

鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉及復合減水劑，測試了各種減水劑對粘土坯料的減水效果。確定了復合減水劑

的最佳配方，同時證明利用測試泥坯塑限含水率的方法可以有效表征減水效果，且方法簡單，用料少，研

究結果對粘土可塑成型的實際生產具有一定的指導意義。

2 實驗

2 ． 1 實驗材料

實驗原料：粘土，來自廣東某地，主要化學成分 ( ％ ) ： A1 2 O 3 ， 26.36 ； SiO 2 ， 58.68 ；

Fe 2 O 3 ， 0.12 ； CaO ， 0.44 ； MgO ， 0.09 ； K 2 O 、 Na 2 O ， 8.41 ；灼減， 6.42 。

實驗藥品： Na 2 CO 3 ； Na 2 SiO 3 (Na 2 O19.3 ％～ 22.8 ％ ) ； (NaPO 3 ) 6 ； Na 4 P 2 O

7 · 10H 2 O 。

2 ． 2 實驗過程

將粘土球磨 24h ，烘干，過篩備用。稱取一定量的粘土于燒杯中，加入水至微微流動，逐滴加入配

制好的減水劑溶液，根據前期試驗結果，減水劑的加入量按干粘土比重的 0.3 ％添加，放入烘箱烘至泥團

狀，捏練至不粘手，陳腐 24h 。用手搓法測泥坯塑限的方法測試泥團塑限含水量，用來表征減水效果。

單一減水劑對粘土塑限含水率的影響結果見表 1 。復合減水劑的組成及減水效果見表 2 。

3 結果與討論

3 ． 1 減水劑的作用機理

無機酸的鈉鹽和粘土泥漿中的絮凝離子 Ca 2+ 、 Mg 2+ 進行交換，生成不溶性或溶解度極小的鹽

類，將 Ca 2+ 、 Mg 2+ 原來吸附的水膜釋放出成自由水；水化度大的 Na + 使擴散增大、水化膜加厚，

使外加水減少。此外，加入這類電解質會使泥漿變成堿性，使顆粒帶負電荷，除中和正電荷外，剩余負電

荷使顆粒間相互斥力加大， Zeta 電位增高，促進泥漿稀釋。

表 1 單一減水劑對粘土塑限含水率的影響

序號

1

2

3

4

5

減水劑（ 0.3wt% ）

未加

Na 2 CO 3

Na 2 SiO 3

(NaPO 3 ) 6

Na 4 P 2 O 7 ·10H 2 O

塑限含水率 (wt%)

20.5

18.8

19.2

19.5

19.0

表 2 減水劑復配對粘土塑限含水率的影響

序號

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

減水劑（ 0.3% ）組成

（ 2 ）（ 3 ）

（ 2 ）（ 4 ）

（ 2 ）（ 5 ）

（ 3 ）（ 4 ）

（ 3 ）（ 5 ）

（ 4 ）（ 5 ）

（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）

（ 2 ）（ 3 ）（ 5 ）

（ 2 ）（ 4 ）（ 5 ）

（ 3 ）（ 4 ）（ 5 ）

（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）（ 5 ）

塑限含水率 (wt%)

19.0

18.7

18.0

18.6

19.2

19.2

18.7

18.9

18.7

19.4

18.9

注：括號內數字為表 1 中單一減水劑的序號

若粘土中含有機物質，采用 Na 2 CO 3 、 Na 2 SiO 3 ，均可使它解凝，但二者的作用不盡相同。 Na

2 CO 3 主要使有機物質膠體離解，離解后的 Na + 和 COO — 均能使泥漿解凝。

2R — COOH( 有機腐殖質 )+Na 2 CO 3 →

2 R － COONa+H 2 O+CO 2 ↑

R － COON a → RCO O － +N a ＋

Na 2 SO 3 除提供 Na + 進行陽離子交換，聚合的 SiO 還能和有機陰離子一樣．部分與粘土吸附 Ca

2+ 、 Mg 2+ 形成穩定的絡合物，部分吸附在粘土顆粒斷裂的界面上，加強膠粒的凈電荷。

在粘土中加入六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉等磷酸鹽電解質后，均會電解出一定量的 Na+ 和聚合陰離子，

Na + 和粘土表面的 Ca 2+ 發生離子交換，由于水化鈉離子的介入，增加了擴散層的厚度，提高了粘土顆

粒的 Zeta 電位，同時聚合陰離子可以部分的被帶正電荷的粘土顆粒端面所吸附，使粘土端面電荷改性，

打破了粘土顆粒間的由于邊—面結合形成的“卡片結構”，釋放出部分自由水，從而起到減水作用。

3 ． 2 單一減水劑對粘土的減水效果研究

從表 1 可以看出：各減水劑的加入均可以起到減水效果，原因是 Na ＋ 和粘土中的 Ca 2+ 、 Mg

2+ 離子進行交換，生成不溶性或溶解度極小的鹽類．將 Ca2 + 、 Mg 2+ 原來吸附的水膜釋放出成自由

水，起到減水效果。 幾種減水劑減水效果對比來看． Na 2 CO 3 對粘土的減水效果要優于其他幾種

鈉鹽，主要由于減水劑中陰離子除了有結合 Ca 2+ 、 Mg 2+ 離子能力外，能吸附在粘土粒子的表面，陰

離子的吸附能力和置換順序為：

OH ＞ CO ＞ P 2 O ＞ PO ＞ I － ＞ B r － ＞ Cl － ＞ NO ＞ F － ＞ SO

由上述順序可以看出， CO 置換和吸附能力強于其他陰離子，更易置換出有機質的陰離子，解離出

來的有機離子更易吸附于粘土粒子表面，形成憎水基團，起到減水的作用。因此，各減水劑的減水效果不

盡相同，減水效果順序基本和上述陰離子置換能力順序一致。

3 ． 3 復合減水劑對粘土含水量的影響

由表 2 復合減水劑的加入對粘土的塑限含水率的影響可以看出，復合減水劑的減水效果總體效果要

優于單一減水劑，兩種減水劑復合的效果來看， 8 號碳酸鈉與焦磷酸鈉的減水效果最顯著，三種以上的減

水劑復配作用不突出，普遍的規律是含有碳酸鈉的復合減水劑的減水效果要好，這與粘土中陰離子的作用

有關。

復配減水劑對粘土的作用較復雜，減水劑中大量聚合陰離子在粘土顆粒的邊上發生吸附和健合。中和

粘土顆粒的正電荷或增大負電性，使其與減水劑中水化能力較強的 Na + 構成擴大雙電層，從而有效地增

加了膠體的穩定性，降低了泥漿粘度，同時粘土“卡片結構”被破壞，顆粒充分分散。粘土顆粒外圍吸附水

化膜增厚，多余的水分釋放出來，減少了加水量。

4 結論

復合減水劑對粘土的減水效果整體上優于單一減水劑，最佳的復配為碳酸鈉與焦磷酸鈉，減水可達

2.5 ％；單一減水劑中， Na 2 CO 3 的效果最好。在陽離子相同的情況下，減水劑中陰離子的作用是減水

效果存在差異的主要原因。利用測試塑限含水率的方法表征減水效果可以起到良好的對比效果。