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水泥助磨剂行业深度研究分析报告(一)

水泥助磨剂行业深度研究分析报告(一)

发布时间:
2016/01/13
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  20151229 陈绍龙 水泥助磨剂分会 水泥

  水泥工业是国民经济发展、基本建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业。目前,我国已成为世界第一水泥强国。

  助磨剂是水泥工业的好帮手。助磨剂能提高水泥粉磨效率、改善水泥产品性能、提高磨机台时产量、降低水泥粉磨电耗。它不仅节约水泥生产成本、增加企业经济效益,而且有利于工业废弃物的综合利用,实现低碳、循环经济生产,加速水泥工业节能减排、绿色革命的进程。

  上世纪末,我国水泥助磨剂行业迅速发展,研发、生产的助磨剂相关企业,已发展到数百家。在这快速发展的过程中,技术水平参差不齐,产品质量还不能满足市场多元化的需求。如何在水泥工业“转型、升级、兼并、重组”发展的新形势下,使广大助磨剂企业认清形势,严格自律,规范化发展,把握国内外助磨剂生产的前沿技术,争取国家政策支持,中国水泥协会助磨剂分会组织专家委员会及会员单位,对本行业今后的可持续发展,进行了全面认真地深度研究和分析,特提出此报告。

  一、水泥助磨剂定义

  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。

  在我国国家标准《水泥的命名,定义和术语》(GB/T41311997)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又不损害水泥性能的外加剂”;

  2012年3月1日实施的我国国家标准《水泥助磨剂》(GB/T267482011)中对水泥助磨剂的定义是:在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害人体健康和水泥混凝土性能的外加剂,分为液体和粉体两种。

  二、水泥助磨剂低碳环保节能减排作用

  生产低碳、绿色、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,适应社会对材料使用性能越来越高的要求。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,要获得不同性能的特种水泥,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。

  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,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,可以实现绿色、低碳水泥工业生产。

  (二)利用水泥助磨剂加大资源综合利用力度

  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,还可进一步激发低活性工业废渣的潜在水硬性,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资源、能源负荷。在保证各品种水泥质量的前提下,多用工业废渣及再造资源,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

  应用水泥助磨剂的节能高产效果,主要体现在两个方面:

  一是:应用水泥助磨剂,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,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。

  通过市场调查、统计的数据表明,应用助磨剂技术后能够实现:

  1.降低熟料用量5%~10%;

  2.降低水泥粉磨电耗5%~10%;

  3.多消纳工业废渣5%~10%。

  按我国水泥工业生产现状,环保、经济效益评估可按下列基本数据推算:

  1.每吨水泥的熟料用量按65%计:0.65吨;

  2.每生产一吨熟料,窑头、窑尾废气排放总量按3000Nm3计;

  3.现行环保标准大气污染物排放限值:

  (1)颗粒物:30mg/Nm3;(2)NOx:400mg/Nm3 ;(3)SO2:200mg/Nm3;

  4.每生产一吨熟料消耗:石灰石1.3吨、粘土0.18吨;排放CO2气体1吨。

  5.能耗:熟料标准煤耗110公斤标煤/吨熟料;熟料烧成电耗60度/吨熟料;水泥粉磨电耗35度/吨水泥;

  2014年我国水泥产量为24.76亿吨,据中国水泥协会预测:今后几年水泥年产量将稳定在24亿吨左右;按水泥助磨剂应用率70%计算,每年将节省熟料0.82亿吨,其节能减排效果十分可观:

  (1)节煤90.2万吨标准煤;

  (2)节电93.3亿度;(含粉磨节电)

  (3)减少石灰石消耗1.06亿吨;

  (4)减少粘土消耗0.15亿吨;

  (5)多用工业废渣0.82亿吨;

  (6)熟料烧成减排废气量2460亿m3;

  (7)减排CO2气体0.82亿吨;

  (8)减排SO2气体1.6万吨;

  (9)减排NOX气体3.2万吨。

  据市场调查,使用水泥助磨剂的企业生产成本普遍降低2~5元/吨,全国掺助磨剂的水泥产量约为:16.8亿吨,每年为企业节省水泥生产成本超过33亿元人民币。

  水泥助磨剂的应用,简化了特种水泥的生产工艺过程、提高了水泥产品质量、降低了水泥生产成本、在满足社会对水泥需求的同时,加快了工业废弃物的综合利用、减少了水泥生产对不可再生资源、能源的依赖和消耗,同时大幅度地减少了水泥生产过程中污染物的排放、更有效地保护了生态环境。

  三、水泥助磨剂研究现状

  助磨剂是在水泥粉磨过程中添加的一种表面活性物质,其一方面在水泥粉磨中起分散助磨作用,另一方面,在水泥水化时影响水泥水化的进程,能够促进或延缓水泥水化的趋势,改善水泥石的密实性。

  1. 助磨剂助磨性能的研究

  研究水泥助磨剂的助磨性能,主要有两个方面,一个是助磨剂与水泥的吸附性;另外一个方面是助磨剂对水泥的分散性。

  2.助磨剂对水泥水化进程的影响研究

  水泥助磨剂多为极性有机物。极性有机物在较低掺量下,会对水泥水化进程产生影响;包括:促进水泥水化、延缓水泥水化和促进水泥早期后期强度等。多元醇胺和多元醇是助磨剂最主要的成分,其中对水泥水化进程有显著影响的是多元醇胺,以三乙醇胺(TEA)、乙二醇单异丙醇胺(DEIPA)和三异丙醇胺(TIPA)为代表,目前研究助磨剂对水泥水化进程的影响,多从这两种物质出发,但也有从脂肪酸和无机盐等其它物质着手研究的。

  3. 助磨剂的合成研究

  由于助磨剂发展的需要,最近几年,随着国内技术进步不断创新,对于助磨剂的研究也越来越深入细致,研究对象除复配型助磨剂之外,合成型助磨剂已渐渐成为研究重点。

  总体来说,助磨剂合成工作大多是处于初级阶段,大多是以TEA为基础的酯化合成和合成聚羧酸减水剂的模式来合成水泥助磨剂,没有清楚的理论作为指导,更没有深入系统的研究。但这些研究也表明,合成助磨剂表现出了较好的分散助磨效果。(未完待续)