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助磨剂行业分析(修改稿)doc 一、水泥助磨剂定义自1824年波特兰水泥诞生至今，由于水泥生产具有较丰富的原料资源，相对较低的生产成本和水泥具有良好的胶凝性能，成为人类社会最主要的、不可替代的建筑材料。 但必须清楚地认识到，在为人类社会进步与经济发展做出巨大贡献的同时，也越来越显著地暴露出它在生产和应用方面，存在着一系列的问题。 在水泥生产过程中，能源、资源消耗大、环境污染严重；在水泥应用过程中，力学性能、耐久性能有待进一步改善和提高。 保护地球环境，寻求与自然的和谐，走可持续发展之路成为全世界关注的焦点。 xx年，我国水泥产量达到13.8亿吨，占世界水泥产量的二分之一以上；水泥工业对石灰石、煤炭、电力等资源、能源的消耗，以及形成工业粉尘、CO 2、SO 2、NO x等大气污染物，给自然界带来巨大的环境负荷。 我国水泥生产单位产品能耗比世界先进水平高出50%，水泥行业每年总电耗超过1000亿KWh，花掉了全国总发电量的9%。 同时，在水泥生产过程中消耗的不可再生资源、排放的大量有害气体，对人类生存的环境造成严重影响。 因此，“珍惜资源、节约能源，保护环境”势在必行。 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。 水泥的生产过程，简称为“两磨一烧”；即把多种原料配合在一起磨细成为“生料”；然后把“生料”送进高温窑炉里煅烧成为“熟料”；再把烧好的熟料加上必要的工业废渣，磨细成为“水泥”。 在这些物料磨细的过程中，加入少量液态或固态的化学物质，能够显著提高粉磨效率或降低能耗，这种化学物质通常称为“助磨剂”。 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-1-又不损害水泥性能的外加剂”；在国家标准通用硅酸盐水泥（GB175-xx）中规定“水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不超过水泥质量的0.5%”。 二、水泥助磨剂行业概述我国的水泥助磨剂研究，是从国家下达指令性计划科研课题开始的。 20世纪70年代，原四川水泥研究所承担了此项科研课题，从1971年开始，对几十种有机表面活性物质进行了小磨试验，发现大部分非离子型表面活性剂，有良好的助磨作用，并在柳州、大同水泥厂完成了工业性试验。 随后不少水泥企业和研究部门，也对助磨剂开展了研究和应用工作；中国建材科学研究院、天津轻工业应用化学研究所、同济大学、华南工学院、南京化工学院、武汉建材学院、山东建材学院等部门及院校，以及抚顺、首都、大连、哈尔滨、松江、唐山、中国、上海、吴淞、光华、四川资中、华新、广州等水泥厂，先后对水泥磨及生料磨使用助磨剂进行了实验室试验、工业性试验和生产上的应用研究；所采用的助磨剂一般是化工厂的副产品或下脚料，均收到较好的效果。 但由于当时是计划经济时代，生产助磨剂的原材料价格较贵、不充足、质量不稳定；加上国民经济建设高速发展，水泥产品供不应求，工业用电价格较低，水泥企业对节能增效的意识不强、要求不高，致使助磨剂推广应用进程缓慢。 少数大型水泥厂使用的助磨剂，主要依靠国外进口；占全国水泥企业总数95%以上的是中、小型水泥厂，而他们之中使用助磨剂的企业不足10%；所以国内生产水泥助磨剂的企业很少，仅十几家；绝大多数都是小批量、手工作坊式生产，没有形成规模，更称不上“行业”。 跨世纪以来，国家大力开展“循环经济”、提倡“节能减排”，走资源节约型、环境友好型的新型工业化道路。 因此，助磨剂的研究得到有关大专院校、科研院所和科技开发公司的高度重视，并取得多项最新成果。 加上市场经济的发展，煤、电供不应求，价格频繁上涨；使水泥生产成本增加，但水泥价格却稳中有降；因此，给助磨剂的应用提供了极好的机遇和用武之地。 水泥企业在增产节能、降低生产成本中，得到助磨剂应用的经济实惠；对国产助磨剂的认可程度，也逐年提高。 与此同时，助磨剂生产企业如雨后春笋，应运而生，遍布全国。 一两年之内，由十几家，一下子发展到上百家；生产规模也逐步扩大。 随着水泥工业的快速发展，水泥助磨剂生产企业也蜂起云涌，2000年前后，才真正形成了一个发展-2-中的新兴型行业。 三、水泥助磨剂品种发展综述1824年，英约瑟夫阿斯普丁（JosephAspdin）提出了“波特兰”水泥的一个专利，它是由煅烧某些磨细的石灰石（粉状或浆状），掺入磨细的粘土，再将混合物在窑内煅烧至CO2被分解逸出，最后将烧成物磨细制成水泥应用。 阿斯普丁本人曾经使用了包括水和煤在内的一些天然物质，来提高磨机的粉磨效率，这可以看作是最早的水泥助磨剂。 二十世纪20年代，英国人高达得（JFGoddard）应用树脂作为水泥粉磨的助剂，取得了英国的专利，随后在欧美、日本得到了普及与应用。 当时的专利记载为提高水泥系列产品的抗水性、早强性和水泥的加工性（早期的助磨概念），而试验和使用了矿物油、动物油以及石油裂化残渣制成的粉末状混合物，并配合盐酸、氯化钙、石灰质含钙物质，以具有惰性和吸附性的矿物质作载体。 这些外加的助剂，大大地提高了水泥系列产品生产中的防水性和加工性。 30年代开发了“溶解油”；40年代开发了“石油烃乳化剂”；专利中相继介绍了矿化油、皂化物、谷物油和皂化钠作为水化乳化剂，用于喷雾、分散和润滑。 其中已经含有部分醇醚，如二乙二醇单醚、二乙二醇两种以上溶剂作为混合溶剂。 50年代水乳剂发展成为由游离脂肪酸、苛性碱金属、醇及烃（闪点1050F）等构成的复合物。 进入60年代，水泥减水剂得到较大发展，这时已扩展到非离子表面活性剂的各种类别。 不仅改善了水泥的使用性能，也在水泥生产中，起到了较好的助磨、增产作用。 进入80年代后，在水泥外加剂增补水泥系列产品性能中，才明确提出要改善水泥加工过程中的助磨性能。 我国对助磨剂的研究和应用起步较晚，20世纪50年代后期，一些水泥厂曾利用煤、纸浆废液、肥皂废液等作为水泥助磨剂，效果不甚明显。 1978年党的十一届三中全会后，改革开放政策的实施及计划经济向市场经济的转化，给助磨剂的发展带来了机遇。 由于水泥粉磨能耗高，能量利用率不到3%，1983年国家计委下达水泥研磨助剂研究项目，由原中国建筑材料科学研究院-3-水泥所和天津轻工业应用化学研究所承担。 经过3年研究，研制出3个系列10个助磨剂，并在耀县、昆明、启新等多家水泥厂进行了工业试验。 目前，国内研究及应用的水泥助磨剂，主要有液体助磨剂和固体助磨剂两大类，其基本成分大都属于有机表面活性物质。 主要为胺类、醇类、醇胺类、木质素磺酸盐类、脂肪酸及其盐类、烷基磺酸盐类等。 具体物质为三乙醇胺、二乙醇胺、乙二醇、木质素磺酸盐、甲酸，硬脂酸、油酸、十二烷基苯磺酸钠等。 实际在水泥生产中选用的主要有两类形式一是纯度较高的化工产品，二是化工厂的下脚料及部分工业废渣。 我国助磨剂产品的种类较多，除纯化合物产品外，还研究及开发了多种有机物质和无机物质复合的助磨剂。 四、水泥助磨剂市场的规范化由于技术力量的薄弱，许多助磨剂生产和经销单位，仅仅推销产品、注重经济回报，而忽视助磨剂性能的研究及粉磨工艺条件的研究，如粉磨物料的差异，对粉磨系统、磨机结构、研磨体、工艺操作参数等不进行针对性的调整，加之助磨剂产品单 一、质量差异较大，对水泥生产工艺条件适应性不强，造成使用效果不佳，甚至，掺入助磨剂后对水泥质量产生影响，引起建筑工程结构中的钢筋锈蚀严重、水泥产品与混凝土外加剂不相容等现象发生。 一个时期，水泥助磨剂成为了“有争议的高科技产品”，甚至还有些专家、学者郑重呼吁“在水泥生产中不允许掺入外加剂”等等。 因此，在市场经济的条件下，要使一个对“节能减排”有益的助磨剂产品正确发挥作用、并使一个基本形成规模的新型助磨剂产业健康成长，行业协会管理组织的建立，是非常必要的和及时的，也是众望所归的社会需求。 经国家民政部批准，中国水泥协会水泥助磨剂分会于xx年7月3日在山东省济南市正式召开了成立大会。 这是水泥行业积极贯彻中央提出以“节能减排”为中心工作的又一举措，也是引导“水泥助磨剂”生产及市场规范化的有效途径。 值得一提的是，从1995年开始，我国水泥市场从供不应求进入供大于求的时期，激烈的竞争开始迫使水泥厂千方百计降低成本，对助磨剂的需求逐年增加。 1997年我国首次颁布实施了建材行业标准J C/T667水泥粉磨用工艺外加剂（等效采用A ST MC465），xx年修订为J C/T667水泥助磨剂。 xx年，国家标准通用硅酸盐水泥（GB175-xx）的颁布实施，增加-4-了水泥中的氯离子限值（0.06）要求，使当时市场上相当数量的粉体助磨剂不能再在水泥生产中使用。 通过新标准的宣贯，引导水泥企业要以混凝土工程质量为重，使用真正为水泥粉磨工艺节能降耗的优质助磨剂。 水泥粉磨工艺电耗占水泥生产总电耗的70%以上，而粉磨工艺中的能耗大部分转化为热能，因此，粉磨工艺的节能增效至关重要，水泥助磨剂是解决问题的有效途径之一。 从xx年开始，国内许多有科研实力的助磨剂生产企业，提前进行了适应新国家标准通用硅酸盐水泥的助磨剂研发工作。 一方面将粉体助磨剂改为液体助磨剂；另一方面将氯离子含量由少量（10）降低到微量（1）；与此同时，助磨剂的用量由原来的0.40.8，减少到0.10.2；真正带入水泥中的氯离子不超过0.01。 试验结果表明，水泥球磨机增产810，节电58。 在中国水泥协会水泥助磨剂分会的管理呵护下，助磨剂产业逐步走向有序发展和公平竞争的健康轨道。 -5-第二章水泥助磨剂行业技术发展趋势 一、水泥助磨剂技术概述目前，水泥工业对环境负荷影响最大的因素有两点一是燃料、电力、石灰石等能源、资源负荷；二是CO 2、粉尘、SO 2、NO x排放及噪声污染源负荷。 生产低环境负荷型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，从适应社会对材料使用性能越来越高的要求出发，采用合成工艺、生产绿色材料，来有效地解决当前我国“水泥工业环境负荷较大”的问题。 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，要获得不同性能的水泥品种，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。 包括熟料的矿物组成、反应条件、热工制度、冷却速率等在内的煅烧过程，十分复杂且操作技术要求高。 例如，许多满足高性能要求的特种水泥生产，需用不同的原料、使用不同的生产设备和不同的能源，经过复杂的操作，生产出不同品种的水泥熟料。 这就使得水泥生产不仅过程复杂、成本增加，同时，会使资源和能源的消耗量也随之增大。 为此，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，生产出一种通用型硅酸盐水泥熟料（又称标准熟料），然后进行分别粉磨；根据不同品种水泥的性能要求，通过加入相应的多功能复合助磨剂和不同细度、活化后的混合材料，采用合成工艺技术，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，可以实现水泥生产的低环境负荷。 （二）利用水泥助磨剂制备低环境负荷水泥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，还可进一步激活混合材的潜在水硬性，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-6-资源、能源负荷。 根据水泥水化理论和堆积密度的要求，水泥中的各组分颗粒，应具有不同细度和颗粒组成；根据不同物料易磨性的差异，采用分别粉磨、再合成水泥的生产方法，可以满足不同品种水泥对其性能的不同要求。 分别粉磨工艺是将各种物料进行单独粉磨，避免了混合粉磨造成的过粉磨现象，从而降低粉磨电耗，提高磨机能量利用率。 水泥中的不同组分，应具有不同的颗粒组成，使熟料与功能调节组分(矿渣、磷渣、粉煤灰、煤矸石、磷石膏等工业废弃物)发生超叠效应，同时遵循紧密堆积原理，使水泥颗粒堆积成密实结构；根据“次递水化”调控和颗粒设计技术，使水泥熟料矿物提供早期强度并趋于完全水化；功能调节组分保证中后期强度的稳定增长和耐久性的改善，并消耗水泥熟料产生的Ca(OH)2，基本解决废渣大掺量、细磨情况下水泥石收缩、碳化等问题，从而实现水泥水化速度、结构形成和强度增长的协调发展。 通过上述技术措施，使硬化水泥石中C-S-H、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙、胶体、晶体物质合理匹配。 稳定生产具有低钙、低水化热的低环境负荷高性能水泥。 在保证各品种水泥质量的前提下，多用工业废渣为主的再造资源，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在粉磨通用水泥的生产线上，应用水泥助磨剂后的节能高产效果主要体现在两个方面一是应用普通型水泥助磨剂之后，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之后，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。 从跨世纪以来，助磨剂在通用硅酸盐水泥生产中的应用越来越广泛。 尤其是复合水泥助磨剂应用于水泥生产，“节能减排”效果格外明显。 根据HY科技公司等多家助磨剂生产企业，通过市场调查、统计的数据表明，应用助磨剂技术后的水泥企业，能够实现1.降低熟料用量10；2.降低水泥粉磨电耗10%；3.多消纳工业废渣10。 4.按中小型水泥生产一般水平，熟料电耗75kwh/t、标准煤耗120kg/t、水-7-泥粉磨电耗35kwh/t计算，每生产一吨水泥可以 （1）节约标准煤12kg； （2）节电3.5kwh； （3）减少石灰石消耗130kg； （4）减少粘土消耗18kg； （5）多用工业废渣100kg； （6）减排工业粉尘1kg； （7）减排CO2气体100kg； （8）减排SO2气体0.13kg； （9）减排NO X气体0.15kg 二、水泥助磨剂应用领域（一）在通用水泥生产中的应用 1、助磨剂对粉磨节能高产的作用在水泥粉磨工艺中应用助磨剂，水泥助磨剂分子在颗粒上的吸附，降低了颗粒的强度和硬度；同时，促进裂纹的扩展，加快了物料的粉磨速度。 水泥助磨剂可以提高物料的可流动性，阻止颗粒在研磨介质及磨机衬板上的粘附以及颗粒之间的团聚，使粉磨效率提高。 它不仅可以不产生过粉磨现象、提高粉磨效率，而且有利于提高粉磨产品的质量（比表面积）。 因此，粉磨工艺的节能增效，离不开水泥助磨剂的帮助。 2、助磨剂对提高水泥质量的作用在水泥粉磨时掺加助磨剂，不仅能提高球磨机的粉磨效率，而且改善了水泥质量，提高了水泥强度。 使用助磨剂提高水泥质量的原因如下 （1）在相同条件下，掺加助磨剂后水泥的整体细度降低了，有利于提高水泥的胶凝性。 （2）在相同条件下，掺加助磨剂后能改善水泥颗粒级配，提高332m颗粒含量，有利于提高水泥后期强度的增进率。 （3）水泥粉磨时掺加助磨剂，助磨剂分子会吸附到水泥颗粒表面，一直在水泥中存在。 当水泥加水后，对水化硬化起到一定的促进作用，如三乙醇胺可以络合C3A和石膏加速钙矾石的形成，带有羟基（OH-）的有机物分子能络合Ca2+，-8-使液相中Ca(OH)2浓度降低，加速了C3S的水化速度。 3、助磨剂对改善水泥性能的作用国家标准通用硅酸盐水泥（GB175-xx）中规定的品质指标,也代表了通用硅酸盐水泥最基本的物理化学性能。 对于建筑工程来说，水泥毕竟是一个半成品；在水泥混凝土的制备中，水泥虽然只占很小的一部分，但它的胶凝性却起到了至关重要的作用。 掺助磨剂的水泥消除了微细颗粒的集聚现象，增加了颗粒间的分散性，改善了水泥的流动性；在使用过程中，由于粉体间的孔隙率加大，使其标准稠度需水量增加。 带激发组分的复合助磨剂还会使水泥强度增加，水泥的使用性能也随之发生一系列变化，尤其是水泥混凝土的耐久性得到较大地改善。 （二）在粉磨矿渣微粉中的应用 1、生产中的节能减排矿渣是钢铁厂的废渣，可以制成优质的“再造资源”。 但它属于难磨物料，易磨性功指数大于熟料30%多，粉磨能源消耗大、效率低。 研究表明，矿渣的颗粒大小只有在比表面积400m2/kg以上时，才能较好地发挥其胶凝性能，而矿渣与熟料共同粉磨时，不能达到各自最佳的颗粒组成，因此，只有单独粉磨矿渣，产品才容易达到理想的细度要求。 在矿渣粉磨过程中掺入少量的复合助磨剂，一方面可以有效地改善粉磨过程，即在磨机功率消耗相同的条件下，增加产量；并在磨机功率消耗相同的条件下，增大产品的比表面积；同时，通过助磨剂吸附于矿渣颗粒表面的微裂纹上，或与颗粒发生物理化学反应，可以激发矿渣活性、提高早期强度。 目前国内的助磨剂研究，不仅针对水泥熟料的粉磨工艺，而且研究矿渣的高细粉磨；但局限于单一助磨作用，对多功能型复合助磨剂的研究才逐渐展开。 2、矿渣活性的激发技术矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料，即其单独存在时，基本无水硬性。 但受到某些激发作用后，就呈现出水硬性。 常用的激发方式有两大类，物理激发和化学激发。 然而，这两种方式都离不开多功能复合助磨剂的帮助，助磨剂既能够帮助物理激发实现高细粉磨；又能够在矿渣微粉参与水化反应时，起到化学激发剂的作用。 -9-物理激发主要是采用高细粉磨和超细粉磨的方法，对矿渣施加机械力作用后，使其内部晶体结构发生不规则化和产生多相晶型转变，导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等，随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。 化学激发采用对混凝土耐久性无害的化学物质，激发矿渣的水化活性，更好地发挥其胶凝性能。 化学激发的方式，又可分为碱激发、硫酸盐激发等多种激发形式。 （三）其它工业废渣综合利用生产力的发展，代表着社会的进步；而社会进步绝不能以破坏生态环境作为代价。 我国工业部门每年产出的废渣多达十几亿吨，数量可观。 它们的产出，耗费了大量的资源和人力，它们的排放还要占用大量的土地，有的还污染水源、大气环境，给经济建设和人民生活带来重大危害。 “变废为宝、化害为益，消除污染、保护环境”，是“循环经济”赋予我们义不容辞的责任。 根据国家环保局对20个行业近万家企业调查统计的结果表明各种工业废弃物的产生量为6.17亿吨，回收利用量为2.48亿吨，占40%；其中建材工业各种工业废弃物的产生量为0.1104亿吨，回收利用量为0.0824亿吨，占75%，建材工业不仅不是污染大户，反倒是一个变废为宝的主力军。 以水泥工业为例生产过程中必不可少的原料、燃料、混合材料，可以吃掉大量的工业废弃物。 这其中多功能复合助磨剂的作用是不可低估的。 助磨剂为实现绿色建材、保护生态平衡的美好前景，做出了重大贡献。 （四）助磨剂在合成特种水泥中的应用硅酸盐类通用水泥因历史悠久、性能可靠和价格低廉而得到广泛应用，已成为当今最重要的建筑材料之一。 我国水泥产量中95%以上是通用水泥。 但这类通用水泥不适用或不完全适用于某些特种工程，如核辐射防护工程、海水侵蚀防护工程、水利电力工程，油气田固井工程，耐高温工程，装饰工程和耐酸、碱工程等。 为此，世界各国都在致力于研究开发具有特殊性能和特种功能的新品种水泥，即“特种水泥”。 目前发达工业国家特种水泥产量一般占水泥总产量的5%10%，我国约占2%左右，还有待于增进。 利用合成的方法生产特种水泥是水泥生产方法的一次革命，属于国际领先的-10-高新技术。 它突破了用化学成分配料煅烧生产特种水泥的生产模式，改而代之以根据实际工程项目所需的特殊水泥性能、采用“基本熟料+活化混合材料+多功能复合助磨剂”的方法加以合成，不仅使特种水泥的生产能耗和资源消耗大为降低，而且生产工艺变得经济、快捷，可以实现批量生产，满足市场的需求。 还可以大量利用工业废渣，减少CO 2、SO 2、NO X等有害气体的排放，实现水泥工业生产的生态化绿色进程。 三、生产工艺技术进展及当前发展趋势我国的水泥助磨剂生产工艺技术的进展经历了三个阶段手工作坊人工计量机械化生产线自动控制计量机械化生产线；目前仍有50%以上的企业停留在第一阶段；40%以上的企业进入了第二阶段；进入第三阶段的企业不足5%。 由于进厂原材料有固体原料和液体原料，粉体助磨剂的生产过程比液体助磨剂相对复杂一些。 首先要对进厂的原料进行检选和预处理，块状原料要经破碎、粉磨而达到一定的细度要求；再将不同的细粉原料（或液态原料），按设计的配合比进行计量配料；然后是混合、搅拌与均化；最后按批次进行取样检验和助磨效果试验，合格后，再计量包装或灌装，等待出厂。 水泥助磨剂的品种，国内目前没有统一的规定，各企业基本上都是按自己的企业标准或技术条件、以及各自的理化指标要求进行质量控制或检验。 行业标准水泥助磨剂（J C/T667-xx）中只有助磨剂在水泥生产中的使用效果要求，所以，全国强制性的统一管理和规范化生产，迫在眉睫。 水泥助磨剂对水泥生产中的原材料性质等工艺条件、设备运行状况以及工作环境的变化，都有一个适应性的要求。 因此，适时、及时地进行调整和售后服务十分重要；这其中包括助磨剂生产配比的调整、助磨剂计量给料的调整和现场粉磨工艺参数的调整。 因此，深入研究助磨机理、改进助磨剂应用功能、提高助磨剂使用效果的稳定性，成为助磨剂工艺技术发展研究的焦点。 我国目前生产水泥助磨剂的企业大约有200多家。 据市场统计数据，xx-11-年全国助磨剂年产量大约为120万吨左右；其中起纯助磨提产作用的助磨剂所占比例极少，而各种多功能复合助磨剂，生产量大约占85%以上的份额。 助磨剂的多功能拓展，已经成为广大水泥企业用户的迫切需求。 多功能复合助磨剂的重要作用表现在以下几方面1.可以加速工业废弃物转化为胶凝材料的物理化学变化过程，可以拓宽工业废弃物更多、更好、更快地转化为再生资源；它是水泥工业可持续发展、走循环经济道路不可缺少的重要组成部分。 2.复合型助磨剂在水泥生产中应用，可减少不可再生资源和能源的消耗,是水泥工业节能减排最经济、实用的技术途径。 3.复合型助磨剂在水泥生产中的应用，可以减少熟料的使用量，增加工业废弃物的掺加量，从两个方面加大对环境保护的作用。 4.复合型助磨剂可以方便、快捷地进行水泥的改性工作，生产适合市场需要的专用水泥或特性水泥，扩大水泥的适用范围，提高水泥使用的耐久性。 总之，复合型助磨剂在水泥工业生产中的应用，可以简化生产工艺过程、提高水泥产品质量、降低水泥生产成本、在满足社会对水泥需求的同时，加快工业废弃物的循环再利用、减少水泥生产对不可再生资源、能源的依赖和消耗，同时大幅度地减少水泥生产过程中污染物的排放、更有效地保护生态环境。 四、应用情况及分析我国水泥工业生产的能耗占建材工业能耗的80，占全国工业生产总能耗的8.7，水泥行业节能降耗的任务很重；西欧、美洲发达国家的水泥助磨剂应用率已经达到90以上，与之相比，我国水泥助磨剂的应用率目前还不足30，这里存在一个广阔的发展空间。 水泥工业告别“高能耗、高资源消耗、高污染”的进程离不开外加剂的帮助，在循环经济的推动下，工业废渣和再生资源的综合利用力度逐年加大，包括助磨剂在内的各种外加剂应用前景十分广阔。 近年来水泥助磨剂的应用实践证明它给水泥工业的“节能减排”工作以及水泥工业的可持续发展带来的效益，远远超过了它本身的价值，它已经成为水泥工业不可缺少的辅助材料。 -12-（一）助磨剂应用的工艺质量效果在水泥粉磨过程中，加入少量的助磨剂，可以消除细粉结团或“糊磨”现象，加快物料的粉磨速度，提高粉磨效率，减少3的颗粒含量，有时，会出现比表面积减小的表观现象；然而，330m含量一般可以提高1020%，使水泥的颗粒组成更加合理，有利于后期强度增进率的提高。 从助磨机理来看，助磨剂可以降低物料表面能、减弱分子引力所产生的集聚作用，帮助外力作功时颗粒裂纹的加速扩展，从而提高粉磨效率，实现球磨机优质、节能、高产的目的；助磨剂还利用化学物质特有的功能，激发潜在水硬性材料的水化活性、提高水泥早期强度，改善水泥流动性、缩短凝结时间、减少需水量等使用性能。 （二）助磨剂应用的环境保护效果水泥生产中需要消耗大量的资源和能源，并对自然环境排放一定数量的大气污染物。 在此过程中，不可避免地对生态环境造成直接或间接的影响。 众所周知，在水泥生产过程中，使用不同的生产方法、及其不同的生产工艺环节,环境负荷有较大的差异；“熟料煅烧”和“水泥粉磨”这两个工艺环节的环境负荷最为严重。 助磨剂应用的环境保护效果最明显的表现在于少用水泥熟料和节省电耗，这两项对环保效益都有重要贡献。 针对水泥生产过程中的工艺环节，加入不同的水泥助磨剂，可以改进传统的水泥生产工艺，并减少了其对环境的影响。 比如在水泥生产过程中采用复合助磨剂后，仅在水泥粉磨过程中，可以减少水泥熟料的用量，多掺工业废渣和混合材料，降低了不可再生资源和能源的消耗量；同时，有效地控制了CO 2、SO 2、NOx等有害气体的排放量，使因CO2排放引起的温室效应对环境的负荷降低；使因SO 2、NOx的排放而引起的环境酸化负荷和人体健康损害负荷得到明显降低；使因NOx的排放而引起的光化学烟雾的环境负荷大幅度降低；为水泥工业的低环境负荷生产，创造了条件。 （三）助磨剂应用的技术经济效果企业的一切生产、经营活动，都围绕着“经济效益”这个核心内容而展开。 因此，水泥助磨剂的应用效果如何？最后还是要看经济效益是否得到了提高。 在-13-市场经济竞争机制十分激烈的形势下，这也是水泥企业最关心的内容之一。 助磨剂应用的技术经济效果是水泥生产中的一项综合经济效益，主要于以下几个方面1.水泥单位产量的电耗降低；2.熟料与混合材料生产成本的差价；3.在保证出厂水泥质量的前提下，混合材料代替水泥熟料的总量。 4.水泥企业使用水泥助磨剂，提高台时产量可减少运行时间，可能避开高价用电期，减少设备磨损和修理，提高单位人员的劳动生产率；5.提高粉磨细度可改善水泥性能，多用工业废渣作混合材料，还可以享受政府优惠政策等。 水泥助磨剂的应用，可以在不增加固定资产投资和不增加运行费用的情况下，给水泥生产增加一种节能、降耗、改善水泥性能的调控手段。 这种手段可以因水泥品种、等级、混合材料和市场等因素的改变，而灵活、主动地由生产者加以应用，它是水泥生产中的一个不可缺少的重要环节，因此，它的应用效益是多方面的。 但由于各地区、各企业，所处地理位置不同，原燃材料价格，能源收费标准差异，市场利润率差距很大，所以，助磨剂应用的经济效益也各不相同。 五、产品技术成熟度分析从国内多年从事助磨剂研究的水泥专家们公开发表的专业文献中可以看出我国水泥助磨剂的研发过程可以划分为四个发展阶段发展初期、发展成长期、快速发展期和稳定发展期。 （一）发展初期（1950年1970年）1950年我们全国的水泥年产量只有151万吨，根本谈不上使用助磨剂的问题。 1958年前后有过少数水泥厂使用煤、造纸废液和肥皂废液试验提高磨机产量的报道，但效果不十分理想。 （二）发展成长期（1971年1994年）1971年原四川水泥研究所，对几十种有机表面活性剂进行了助磨效果的小-14-磨试验；发现大部分非离子型表面活性剂有良好的助磨作用。 并选择了集中效果较好、原料易得的表面活性剂，在资中、柳州和大同水泥厂进行了大磨试验；尽管取得了一定的效果，由于助磨剂成本较高，未能得到大面积推广。 1983年国家计委下达了水泥研磨助剂研究的研究课题，承担单位在三年内，研制成功三个系列十种助磨剂，并在多家大型水泥厂工业性试验成功，为我国助磨剂的研发奠定了良好的基础。 但由于当时是计划经济时代，水泥属“统配物质”，不存在销路问题。 而生产助磨剂的原材料价格较贵、不充足或质量不稳定；加上国民经济建设高速发展，水泥产品供不应求，工业用电价格较低，水泥企业对节能增效意识不强、要求不高，致使推广应用进程缓慢。 （三）快速发展期（1995年xx年）1995年我国已经进入市场经济，而水泥市场由“供不应求”变成了“供大于求”，“降低水泥生产成本”成为广大水泥企业“在竞争中求生存”的头等大事。 因此，水泥助磨剂的需求量逐年增加，许多“手工作坊”式的水泥助磨剂生产厂应运而生。 从国家知识产权局数据库能检索到的水泥助磨剂专利约40项，其中颗粒状和粉状助磨剂专利17项，液体助磨剂专利23项。 最早的一项水泥助磨剂专利是1986年申报的。 在这40项水泥助磨剂专利中，绝大多数是在xx年之前申报的，这充分说明我国水泥助磨剂技术在xx年前，已经进入了快速成长期。 （四）稳定发展期（xx年之后）在水泥助磨剂的快速发展期，国内助磨剂产品出现较多的鱼目混珠现象；加之助磨剂产品单 一、质量差异较大，对水泥生产工艺条件适应性不强，造成使用效果不佳，甚至，掺入助磨剂后对水泥质量产生影响，引起建筑工程结构中的钢筋锈蚀严重、也出现了水泥产品与混凝土外加剂不相容的现象。 -15-xx年7月，中国水泥协会助磨剂分会宣告成立，标志着我国助磨剂的研究、开发、生产及应用进入了一个严格、规范的稳定发展时期，为助磨剂行业管理、技术进步和经验交流提供了支持和帮助；加上国家标准通用硅酸盐水泥（GB175-xx）的颁布实施，更严格地限制了水泥助磨剂的用量（0.5），并增加了水泥中的氯离子限值（0.06）要求，许多粗制滥造的助磨剂产品受到了严厉地打击和有效地控制。 促进了我国水泥助磨剂技术推广与应用，使生产向着更高标准、更规范的方向健康发展。 我国已经成为世界水泥助磨剂产品应用的主要市场，而新型水泥助磨剂产品研发的技术力量亟待加强，特别是合成高分子助磨剂的研究。 随着国家行业管理力度的逐步加大、生产工艺技术的不断规范化，可以相信在水泥助磨剂的产品质量、应用效果等方面，国内与国外的差距会逐年缩小，不久就可以赶上或超过世界先进水平。 水泥助磨剂市场空间很大，但应避免一哄而上、打价格战、造成企业利润降低的局面，从而不利于整个行业的发展。 加强助磨剂企业持续的产品研发能力和水泥粉磨系统方面的研究，对我国水泥助磨剂行业的可持续发展及水泥工业的“节能减排”都将具有重要意义。 -16-第三章水泥助磨剂产能现状 一、水泥助磨剂产业总体规模根据中国水泥协会公布的数据，xx年，我国水泥总产量已达到13.8亿吨，约占世界水泥总产量的50%以上。 根据国内几家大型助磨剂生产厂公布的销售量数据估计xx年我国水泥企业使用的粉体助磨剂约80万吨、液体助磨剂约40万吨。 使用助磨剂的水泥产量接近全国水泥总产量的30%。 据查阅的有关文献表明，国外水泥助磨剂专利绝大部分为液体产品。 大部分水泥助磨剂厂家，只生产几个型号，技术相对成熟；其配方也基本固定，不需要像混凝土外加剂产品那样，为了适应水泥和季节的变化，要经常变动配方。 配方组成主要是胺类、多元醇类、醋酸盐等单一或复合品。 由于这些产品掺量少，液体计量添加方便，可提高磨机粉磨效率10%20%，节省单位时间电耗，提高水泥粉体的流动性，有利于散装运输和贮存，故在国外水泥厂使用很普遍。 现在水泥助磨剂研究的重点是高分子合成技术，这也是核心技术。 美国xx年最新的专利中已经有了三乙醇胺的部分或全部替代品。 近10年来，随着国外水泥助磨剂产品的进入、国内水泥企业对助磨剂产品认识的不断提高，使用水泥助磨剂的前景不断向好。 可以预见，随着水泥工业产业结构调整的日趋合理，水泥企业逐步大型化和重组集团化的步伐加快，水泥助磨剂的使用率，将很快达到一个较高的层次。 预计，到xx年，我国大中型水泥企业对水泥助磨剂的应用率将达到60%左右。 以年产17亿吨水泥计，粉体助磨剂掺量按4kg/t、液体掺量按1kg/t计算，市场需求可达200万吨/年，营销产值接近100亿元。 由于助磨剂市场前景广阔，一个初具规模的助磨剂行业基本形成，但目前我国大多数水泥助磨剂企业，都以采用购买化工原料复配的生产工艺为主；随着行业管理力度的加大，市场的逐渐稳定、成熟；企业利润空间将被压缩，市场竞争越来越靠过硬的产品质量和性价比；越来越靠科技的进步和产品的售前研发、售中调试、售后服务水平等立于不败之地。 根据我国国情，目前水泥助磨剂产品主要是粉体和液体两种形态，液体掺量为0.02%0.15%，粉体掺量为0.2%0.5%，南方企业使用液体产品较多，北方部分企业使用粉体产品。 我国水泥助磨剂专利大部分为粉体产品（其中大多数产-17-品含有各种早强剂），液体产品专利很少且大多数为化工原料复配产品，高分子合成的水泥助磨剂产品就更少。 二、水泥助磨剂生产区域分布不同厂家的水泥产品，存在地区的差异，使得助磨剂在有些企业使用非常成功，而在另外一些企业则效果不甚理想，有些甚至没有效果。 这主要是因为不同地域的水泥原料不同所致，因为任何助磨剂在水泥粉磨和水化过程中，要与水泥颗粒发生一系列物理化学发应，水泥颗粒的物质组成不同，结构不同都将影响助磨剂活性的发挥。 在这种情况下，水泥原料的多样性就起到主要作用。 这就要求我们在研发助磨剂时，要针对不同厂家的水泥原料特点合理选取助磨剂配方，进行科学试验，找出适合不同厂家使用的助磨剂来，并加大跟踪服务的力度，及时处理应用中的各种问题，满足市场需求。 因此，我国内地水泥助磨剂生产企业，紧紧跟随着水泥企业的发展区域而分布。 xx年7月成立中国水泥协会助磨剂分会以来，国内具有一定规模的助磨剂生产企业与相关单位，纷纷申请加入该组织、并成为正式会员单位。 据水泥行业官方网站数字水泥网公布的助磨剂分会会员名单，至xx年6月3日为止，正式会员单位已达到115家。 他们代表了我国助磨剂生产企业的主要力量，同时也反映出我国内地助磨剂生产企业基本分布状况。 （见表1）表1我国内地水泥助磨剂生产区域分布序号区域123456东北华北辖区省、市黑龙江、吉林、辽宁北京、天津、内蒙、河北、山西企业比例（%）8.720.039.424.33.54.1华东山东、安徽、江苏、江西、浙江、福建、上海中南西南西北河南、湖北、湖南、广东、广西、海南四川、云南、贵州、西藏、重庆陕西、甘肃、宁夏、青海、 三、水泥助磨剂产品结构及产量变化自从1930年Goddard（高达得）以树脂作为助磨剂在英国首先取得专利以来，先后被用作助磨剂的物质已有几十种。 日本、美国、欧盟、东南亚和原苏联各国已经在水泥磨上几乎普遍采用了助磨剂。 -18-我国在20世纪50年代，一些水泥厂曾