新型高抗压高抗凝性多类醇胺复配水泥助磨剂的研发与产业化

引言

水泥工业作为典型的高能耗行业，其生产过程约占全球二氧化碳排放的 7%-8% 。在水泥生产的诸多环节中，粉磨环节能耗占比高达 40% 以上，是实现节能减排的关键节点。助磨剂的引入在提升粉磨效率、降低能耗、改善水泥性能方面发挥了重要作用。然而，市场上现有的助磨剂大多为单一成分，主要以三乙醇胺、二异丙醇胺等醇胺类化合物为主，这类产品虽能改善颗粒分散与粉磨效率，但在提升水泥抗压强度与抗凝性方面仍显不足。随着绿色建材与高性能混凝土的需求增长，开发具备复合功能的新型助磨剂成为行业发展的必然趋势。本文将系统阐述新型多类醇胺复配助磨剂的研发思路、性能表现与产业化路径，探索其在节能环保与产业升级中的应用价值。

一、研发背景与原理分析

传统助磨剂在实际应用里，常常暴露出三方面的短板。一是成分单一，很难做到粉磨效率和水泥性能改善两头兼顾，就像鱼和熊掌难以兼得，使得生产效果大打折扣。二是对水泥颗粒分散的推动作用不够强劲，导致水泥早期强度增长缓慢，难以满足一些对施工进度有较高要求的项目。三是在高温高湿的恶劣环境下，稳定性欠佳，凝结时间容易出现波动，给施工带来诸多不确定因素。

为了攻克这些难题，研发团队另辟蹊径，采用多类醇胺复配的设计思路。由于不同醇胺在分子结构上存在差异，通过巧妙复配就能实现优势互补。多类醇胺复配助磨剂发挥作用有着独特的原理。醇胺分子里的羟基和氨基能与水泥颗粒表面的Ca²⁺ 离子发生络合反应，削弱颗粒间的静电吸引力，让水泥颗粒更好地分散，进而降低粉磨能耗。而且，复配体系里部分分子链较长的醇胺具备缓释特性，能在水化过程中持续发挥作用，优化水泥浆体结构，提升抗压强度。此外，复配时加入适量的无机盐稳定剂和有机表面活性剂，可有效延缓凝结，增强抗凝性能。凭借这种分子间的协同效应，新型助磨剂成功兼顾节能与性能提升，实现了对传统产品的重大突破。

二、实验研究与性能验证

在实验研究阶段，研发团队着眼于多类醇胺的复配探索，精心挑选三乙醇胺、二异丙醇胺、二乙醇异丙醇胺等，依据不同配比设计出一系列样品。为全面评估这些样品的性能，实验采用对比试验的方式，从粉磨效率、水泥抗压强度、凝结时间以及浆体流动性等多个关键指标展开测试。

实验结果令人欣喜。当新型助磨剂掺量为 0.05%H_Y ，水泥比表面积显著提升，提高幅度超过 10% ，颗粒分布也更加均匀，同时粉磨电耗下降约 8% ，有效降低了生产成本。在力学性能上，其表现同样出色，3 天抗压强度相较于对照组提高 15% ，28 天强度提升约 12%, ，展现出良好的早强和后期强度发展态势。在凝结性能方面，新型助磨剂优势明显，初凝与终凝时间均比传统产品延长 10%-15% ，这能有效避免快速凝结带来的施工风险。而且，浆体流动性保持良好，说明该产品在改善施工性能上也有积极作用。

为深入探究其作用机理，团队借助扫描电子显微镜（SEM）与X 射线衍射（XRD）进行分析。结果显示，新型助磨剂能在水泥水化过程中促进水化硅酸钙（C-S-H）凝胶的生成，减少针状氢氧化钙晶体的析出，使水泥微观结构更为致密，这也从微观层面验证了其对强度和抗凝性的提升作用。

三、产业化工艺与生产应用

新型助磨剂的产业化生产采用模块化工艺流程，主要包括原料配制、复配反应、稳定化处理和产品检测四个环节。在生产过程中，通过精准控制醇胺类原料比例和反应温度，保证复配体系的稳定性和产品性能的一致

性。

产业化应用试验选择某大型水泥厂的 Φ4.2m×13m 水泥粉磨生产线进行验证。在连续生产条件下，新型助磨剂的掺加量保持在 0.05%-0.08% ，粉磨电耗平均下降 7.5% ，吨水泥电耗降低2.3kWh。 品质量方面，熟料活性指数提高明显，水泥强度等级均达到或超过国家标准。在应用过程中，新型助磨剂表现出良好的适应性，未出现设备结块或堵塞问题，说明其产业化条件成熟，具备大规模推广的可行性。

同时，产业化过程中还注重环境友好性与成本控制。原料选取过程中尽量减少高污染物质的使用，配方中兼顾低毒性与低挥发性，降低对操作人员与环境的影响。生产环节通过循环水冷却与废气回收系统，实现节能与环保的双重目标。

四、推广应用与经济社会效益

新型多类醇胺复配助磨剂的推广应用，犹如一颗投入行业湖面的巨石，激起了技术、经济、社会等多方面的涟漪，展现出显著的综合效益。从经济效益层面审视，其优势一目了然。粉磨电耗的降低，直接促使企业能耗成本下滑。以年产200 万吨水泥的企业为例，每年可节约电费约 450 万元，这无疑为企业减轻了沉重的成本负担。而且，水泥强度的提升使得水泥用量得以减少，进一步压缩了综合生产成本，增强了企业在市场中的竞争力。

社会效益同样不可小觑。该助磨剂积极响应节能减排号召，以实际应用数据为依据，每年可减少二氧化碳排放约1 万吨，为绿色建材发展注入强大动力，助力行业向环保、可持续方向迈进。在产业协同发展方面，其推广过程成为上下游产业链升级的催化剂。原料供应环节得到优化，生产装备与检测技术不断升级，为化工与建材行业的深度融合树立了典范，促进了产业间的良性互动与共同发展。

此外，该助磨剂的研发还为教育与科研领域带来了新的契机。它为高校与科研机构提供了跨学科研究案例，推动了新型外加剂领域的理论创新，为培养专业人才提供了实践土壤，促进了产学研的深度融合，为行业的长远发展奠定了坚实基础。

五、结语

新型高抗压高抗凝性多类醇胺复配水泥助磨剂的研发与产业化实践表明，该产品在粉磨效率提升、水泥性能改善与节能环保方面均表现出显著优势。 胺助磨剂的局限，实现了粉磨效率、抗压强度与抗凝性能的平衡统 展现出良好的适应性和稳定性，为水泥行业的绿色转型与高质量发展提 材需求的不断提升，该助磨剂的应用范围将进一步扩大，并可能成为行业标准化产品的 要组成部分。通过持续的技术迭代与产业推广，该产品有望在水泥工业的可持续发展中发挥更大作用。

参考文献

[1]王诗晴,孙斌,赵俊琦,等.脂肪醇胺化反应非均相催化剂研究进展[J].石油炼制与化工,2023,54(07):137-144.

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[3]杨冶萍.复合有机醇胺提取煤焦油中酚类化合物的研究[D].湘潭大学,2023.

项目名称：:新型高抗压高抗凝性多类醇胺复配水泥助磨剂的研发与产业化，项目来源：泰安市岱岳区科技合作专项计划，项目编码：HZXM2023003