| 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，能通過它對顆粒表面的物理化學作用，發(fā)揮力學效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細度和降低粉磨電耗。 按使用時的狀態(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；液體助蘑劑有：有機硅、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：蒸氣狀的極性物質以及非極性性物質等。按化學結構助磨劑可以分為三類：聚合無機鹽、聚合有機鹽及復合化合物。 2助磨劑的作用 2.1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，促進粉碎過程。 2.2降低物料的強度 當?shù)V物顆粒表面吸附了助磨劑分子后，表面能大大下降，相應的物料抗張強度也降低。如下表所示： 2.3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，其活性頓時下降，從而減小凝聚性、粘壁性，提高丁流動性，有利于粉碎，更有利于分級，這種有效的分散、解聚作用是助磨劑的重要的功能。 2.4緩蝕作用 在濕磨過程中，氧的存在將顯著加速球的腐蝕和磨損，磨機中球和襯板局部的電化學腐蝕也是很嚴重的。研究表明，在鉛鋅硫化礦磨礦時，通過控制pH值，添加助蘑劑，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，消除了電化學腐蝕反應。 2.5 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。有些藥劑對不同的礦物具有選擇性磨碎作用。試驗表明，磁鐵礦和石英混合，添加200g／t CaO，礦漿濃度≥75％時，磁鐵礦的選擇性磨碎效果顯著。 2.6 改善產(chǎn)品應用性能 為了提高產(chǎn)品在應用中的分散性和流動性，有些物料粉碎時也要加入助磨劑進行改性。 例如：在粉碎氧化鐵系顏料時加入0.5％～1 n硬脂酸助磨劑，不僅增產(chǎn)26％，而且所粉碎的鐵紅顏料制造油漆的分散時間也縮短了50％。對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。 3助磨劑的作用機理 關于助磨劑的作用原理主要有兩種觀點： (1)助磨劑在固體顆粒表面上的吸附，改變了顆粒表面的結構性質，降低了顆粒的強度和硬度，同時阻止了新生裂紋的閉合，加速物料裂紋的擴展。 (2)當物料粉碎磨細到一定細度時，顆粒之間、顆粒與研磨介質間會聚集、粘附形成包殼。助磨劑能迅速地消除或減弱顆粒與顆粒、顆粒與研磨介質間的聚集和粘附，提高粉磨效率。 4 助磨劑的研究與應用現(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達50多種，助磨劑的品種以有機化合物為主，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)、朝鮮等國對助磨劑的研究和應用較為廣泛，據(jù)悉目前日本幾乎所有的水泥廠都使用水泥助磨劑。我國對助磨劑的研究和應用起步較晚，20世紀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70年代，不少水泥企業(yè)和研究部門對助磨劑開展廣泛的研究和應用工作，原四川水泥研究所、同濟大學、華南工學院等研究單位和撫順、柳州、首都、大連、哈爾濱、松江、唐山、大同、中國、上海、吳淞、光華、四川資中、華新、廣州等水泥廠，先后對水泥磨及生料磨使用助磨劑進行了實驗室試驗、工業(yè)性試驗和生產(chǎn)上的應用，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，但由于價格較貴、來源不充足或質量不穩(wěn)定而無法推廣應用。近年來，助磨劑的研究得到有關高等院校、科研院所和科技開發(fā)公司的高度重視，取得多項成果。 5 國內研究及應用的水泥助磨劑 目前，國內研究及應用的水泥助磨劑，有液體助磨劑和固體助磨劑，其基本成分大都屬于有機表面活性物質。主要為：胺類、醇類、醇胺類、木質素磺酸鹽類、脂肪酸及其鹽類、烷基磺酸鹽類等。具體物質為：三乙醇胺、二三乙醇胺、乙二醇、木質素磺酸鹽、甲酸，硬脂酸、油酸、十二烷基苯磺酸鈉等。實際在水泥生產(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)了多種復合助磨劑。 6 國內助磨劑研究所存在的問題 國內大多采用工業(yè)純聚合有機鹽和無機鹽為助磨劑的主要成分，成本較高，技術經(jīng)濟指標不適應實際生產(chǎn)情況。采用經(jīng)驗方式確定配方，配合的原理研究較少，因此所取得的產(chǎn)品一般適應面較窄。特別對于溫度較高的物料還沒有合適的產(chǎn)品。即使對于不同生產(chǎn)廠家的同種產(chǎn)品應用于不同廠家，也存在效果差異較大的情況。偶極—偶極有機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。對工業(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。 7 助磨劑的研究前景 1)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接團作用，消除微細顆粒球糊襯板現(xiàn)象，提高磨機內物料的流動性，從而實現(xiàn)球磨機節(jié)能高產(chǎn)的目標。 但化學助磨劑對后續(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，許多能提高蘑礦效率 的化合物因對后續(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、無害而價格低廉的助磨劑是今后發(fā)展的一個方向。 2)由于助磨劑通常為化學藥劑，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作為載體，延緩助磨劑進入粉磨系統(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前助磨劑的研究課題。由于各生產(chǎn)廠家原料物質的表面性質存在差異，助磨劑在待磨顆粒表面上吸附的速度也會不同，利用這種差異，可以改變組成礦物各自的表面性質、連接面性質及礦漿的性質來實現(xiàn)磨礦的選擇性。因此根據(jù)不同物料的表面性質，研究選擇性好的助磨劑也是其發(fā)展的主要方向。 助磨劑研究的另一個方向就是多種助磨劑進行復配使用．單一的助磨劑大多存在一些局限性，多種助磨劑進行復配使用則可以克服上述局限性。 現(xiàn)列舉已經(jīng)研究出的復合助磨劑： a木質素磺酸鹽 木質素磺酸鹽包括鈣、鎂及胺鹽。木質素磺酸鹽具有芳基核，由丙烷基連結成非極性的長鏈，鏈上含有極性的官能團，如磺酸基、甲氧基、羥基及羰基等。這種結構使得它具有偶極性，呈現(xiàn)出表面活性，是一種強的表面活性劑。其作用機理是削弱顆粒的強度和阻止顆粒聚結，兩者都牽涉到降低顆粒表面的自由能，因此，助磨劑的功效歸根結底必然反映在其吸附活性上。在磨機內的環(huán)境中，吸附在水泥熟料顆粒表面上的木質素磺酸鹽分子的活性部分(磺酸基等)與顆粒表面接觸，憎水基團則伸向大氣。由于木質素磺酸鹽是分子量高達幾百到幾百萬的物質，在顆粒上的吸附屬高分子吸附。由于水泥顆粒表面不可能是光滑表面且具有裂紋，因而木質素聚合度較低時，有利于吸附。木質素磺酸鹽在水泥顆粒上的吸附量隨著陽離子的價數(shù)而變化。當陽離子的價數(shù)相同時，吸附能力無大差別。作為助磨劑使用的木質素磺酸鹽，鎂和鈣鹽比銨鹽好。 b 三乙醇胺 由山東省濟南市建筑材料設計研究院研制的AP水泥復合助磨劑，是由三乙醇胺(JA)和氧化劑還原后的無機鹽類工業(yè)廢液(9)等復合而成。它的特點在于既是助磨劑又是活性激發(fā)劑。助磨效果較好，使水泥磨產(chǎn)量提高12％以上，且可以激發(fā)礦渣活性，提高礦渣水泥中礦渣的摻量，井能提高水泥的早期強度，使后期強度得到改善。其助磨效果與復合成分的含量有關，在復合成分中丌占50K一60K，JA占40％~50％時效果最好，且影響助磨效果的決定因素是JA(三乙醇胺)的添加量，JF等只是起輔助作用。使用AF復合助磨劑能基本保證水泥的質量，還能提高水泥中礦渣的摻量，使水泥中可以摻加50％的礦渣，AF復合助磨劑不僅能對礦渣水泥同樣起到助磨效果，而且還改善了水泥的后期強度，避免了單獨使用三乙醇胺而導致后期強度的下降，因此說AF助磨劑更適合于生產(chǎn)礦渣水泥。 c 木質素 華南理工大學盧迪芬、魏詩榴研究了一種木質素型復合水泥助磨劑。該助磨劑由三種工業(yè)廢料及副產(chǎn)品復合而成，其主要成分是木質素磺酸鹽，另配以少量有機化工產(chǎn)品TW及GL。TW及GL都是非離子型表面活性劑，木質素磺酸鹽是陰離子型表面活性劑。西南工學院蘇光蘭、張?zhí)焓�、徐彬等研究應用工業(yè)廢料開發(fā)了復合工業(yè)助磨劑新品種，該工業(yè)廢料基復合助磨劑，其有效助磨成分是木質素磺酸鹽．許日昌等研究了代號為C四的復合助磨劑．該復合助唐劑主要由椰子油系列和木質素磺酸鈣及少量的外加劑復合而成，其中，椰子油系列是有機化工產(chǎn)品，是一種強的非離子表面活性劑，在粉磨中其助磨效果較為顯著。此類復合水泥助磨劑均將多種有效助磨成分配合在一起，在粉磨過程中發(fā)揮各自的助磨功效，因此，能顯著降低篩余細度，增加水泥比表面積：提高了物料的流動性，減少顆粒間粘附力和團聚作用，防止顆粒再度聚結，從而抑制粉磨逆過程的進行：同時能更有效地激發(fā)物料各組分中的潛在活性，獲得較高的水泥強度。木質素型復合水泥助蘑劑的主要成分木質素磺酸鹽來自紙漿廢液，價格低廉，是一種具有經(jīng)濟效益和社會效益的助磨劑。 d 多配方、多性能、高效復合水泥助磨劑 近幾年，國內有研究單位己將重點放在了多配方、多性能、高效復合助磨劑的研究開發(fā)上，從情報資料及水泥廠的生產(chǎn)應用數(shù)據(jù)來看，取得了較好的研究成果．如中國建筑材料科學研究院研究的水泥復合助磨劑、林哲山申請的水泥分散劑、合肥水泥研究設計院研究開發(fā)的HH-99水泥分散劑、洛陽萬順建材有限公司生產(chǎn)的CD-88系列水泥助磨劑等．此類水泥助磨劑的研究不僅將多種有效助磨成分配合在一起，還在充分研究磨機的型號、規(guī)格和結構，熟料成分，混合材種類，成品水泥的各種物理及化學性能等的情況下，配入其它有效成分．因此，此類助磨劑不僅能發(fā)揮最佳助磨效果，而且能顯著改善水泥的物理和化學性能，另外，還具有適應性強的特點。合肥水泥設計研究院研究開發(fā)的HH-99系列水泥分散劑是采用新型合成方法制成的界面活性劑，其原料主要為多種有效助磨物質，還包括少量的早強劑、防凍劑、減水劑、起泡劑等，具體配制以提高粉磨效率、改善產(chǎn)品的物理化學性能和用戶的特殊要求為指導原則。 該分散劑主要性能特點為： (1)產(chǎn)品呈棕色，無毒無味；常溫下，比重為1.125～1.130kg／cm3；阻燃防腐，對設備鋼筋等無任何腐蝕作用；對環(huán)境無污染，對人體無危害。 (2)提高粉磨細度(即降低篩余、提高比表面積)，提高水泥早期強度3~5MPa，后期強度也有不同程度的提高。 (3)提高水泥磨機臺時產(chǎn)量15％~25％，節(jié)約電耗。 (4)提高水泥的耐凍性1.5倍，提高水泥的防水性。 (5)水泥的分散性及流動性好，可延長儲存期，且可以減少裝卸時。 (6)減少機械設備維修，降低研磨體消耗，降低設備磨損等。還具有適應性強、性能穩(wěn)定、助磨劑用量少(用量為100～120g／t水泥)等顯著特點。 |
