石灰石是水泥制造企业使用量最多的原材料。每生产一吨水泥熟料约需使用一吨左右的石灰石。因此现代大型水泥企业均有自备石灰石矿山，并尽可能靠近石灰石矿山建厂以降低建设费用和运输成本。但石灰石矿山在开采过程中往往会有一些盖层或夹层因CaO 含量过低而被废弃或加工成建筑石料或少量用作水泥混合材(掺加量一般不超过6%)。如能将石灰石在开采过程中的低品位石灰石大量用作水泥混合材，不仅可以大幅降低水泥制造成本，克服炉渣、粉煤灰等原材料愈来愈难以采购的困境，还可以有效利用废弃资源，保护环境并享受到国家资源综合利用减免所得税政策。

近几年来，国内一些知名助磨剂生产企业和研究结构在大量利用石灰石做水泥混合材方面做了深入研究，并取得了可喜成果。在保证水泥性能基本不变的前提下，石灰石掺量可达到20%-30%，也为水泥企业带来了可观效益。但普遍存在配方与加工工艺复杂，应用成本过高等不足。作为水泥企业和合作单位，能开发一种配方简单、加工方便、成本更低的高掺石灰石助磨剂对水泥企业将更为有益。

实验研究

1.实验原材料

P1 型助磨剂：属普通型助磨剂，符合JC/T 667-2004《水泥助磨剂》行业标准。适用于以粉煤灰、炉渣或其它他火山灰质材料和少量非活性材料作为混合材的通用水泥品种。掺加量0.10%。

ZW-7 型助磨剂：一种能大量掺加石灰石作为水泥混合材的以醇胺类和激发材料为主的低成本型助磨剂。符合JC/T 667-2004《水泥助磨剂》行业标准。掺加量0.10%。

其他：熟料、脱硫石膏、炉渣、粉煤灰、石灰石。

2. 实验方法

将实验用熟料、石灰石分别破碎至粒径小于7mm，炉渣、脱硫石膏晾干。按照表1 中的配比，每次配料5kg，将各种实验材料分别准确称量后加入Φ500×500水泥试验小磨中。再按实验方案分别加入P1 型助磨剂和ZW-7 型助磨剂，开机粉磨35min。

经粉磨后的水泥，分别按照相应国家标准和行业标准进行MgO、SO3、CI-、安定性、细度、比表面积、标准稠度用水量、凝结时间、胶砂强度、水泥颗粒粒度分布状况等检验。

实验结果及分析

1.实验结果分析

(1)不论是不掺助磨剂的1-3 号样品和掺加助磨剂的4-9 号样品，随着石灰石掺加量增加和熟料掺加量减少，45μm 筛余降低，比表面积增加。这是由于石灰石的易磨性好于熟料。而掺加两种助磨剂后，45μm 筛余明显低于1-3 号样品，比表面积同样增加明显。掺加P1型助磨剂的4-6 号样品比1-3 号样品45μm 筛余降低1.6%，比表面积增加8m2/kg;掺加ZW-7 型助磨剂的7-9号样品比1-3 号样品45μm 筛余降低2.2%，比表面积增加14m2/kg。说明ZW-7 型助磨剂助磨效果显著，能有效提高粉磨效率。

(2)掺加ZW-7 型助磨剂的7-9 号样品明显改善了水泥的颗粒粒度分布状况，< 3μm 颗粒比1-6 号样品均明显减少，3μm-32μm 颗粒比1-3 号样品增加9.3%，比掺加P1 型助磨剂的4-6 号样品增加5.3%，32μm-65μm 颗粒和> 65μm 颗粒分别比1-3 号样品降低5.8%和1.7%，比掺加P1 型助磨剂的4-6 号样品降低3.0%和0.8%。一般认为，在水泥颗粒级配分布中，< 1μm和> 65μm 的颗粒最好为0%，< 3μm 和> 45μm 的颗粒最好< 10%，3μm-32μm 颗粒应> 65%。掺加ZW-7 型助磨剂的7-9 号样品，3μm-32μm 颗粒达到63%-64.4%，< 3μm 颗粒处于10% 左右。

(3)随着熟料用量减少和石灰石用量增加，1-3 号样品水泥标准稠度用水量加大。掺加两种助磨剂后，水泥标准稠度用水量均稍有降低。说明两种助磨剂均有一定的减水功效，ZW-7 型稍好。

(4)掺加助磨剂的4-9 号样品比1-3 号样品凝结时间缩短。掺加P1 型助磨剂的4-6 号样品变化不太明显。而掺加ZW-7 型助磨剂的7-9 号样品比1-3 号样品初凝缩短11min，终凝缩短12min。说明ZW-7 型助磨剂具有促进水泥凝结作用。

(5)掺加助磨剂的4-9 号样品比1-3 号样品明显提高了水泥3d 和28d 强度。掺加P1 型助磨剂的4-6 号样品比1-3 号样品3d 和28d 抗压强度分别提高1.0MPa和 1.2MPa ;抗折强度分别提高0.1MPa 和 0.4MPa。掺加ZW-7 型助磨剂的7-9 号样品比1-3 号样品3d 和28d 抗压强度分别提高3.1MPa 和4.2MPa ;抗折强度分别提高0.4MPa 和 0.9MPa。说明ZW-7 型助磨剂对高掺石灰石水泥3d 和28d 强度具有良好的活化激发作用。

2. 机理分析

众所周知，石灰石属非活性混合材，其易磨性优于水泥熟料。大量掺加石灰石水泥在研磨过程中，石灰石颗粒先与熟料颗粒磨细。由于系统中微细粒子表面能很高，具有自动降低表面能的趋势或同时存在正负电荷吸引而使粒子团聚变大，从而阻碍了熟料与研磨体的接触，影响了熟料的粉磨。ZW-7 型高掺石灰石助磨剂的加入，使其中更为有效的阴离子分散剂包围于微细粒子表面或渗透于物料裂隙，进而降低了粒子的表面能，减少了粒子的团聚现象，改善了粉磨条件，使粉磨效率大幅提升。由于石灰石易磨，< 3μm 颗粒多为石灰石微粉，有利于降低水泥的孔隙率，减少水泥的需水量，提高水泥的密实度。而熟料颗粒则主要集中在3μm-32μm 区间，克服了熟料粉磨过细带来的早期水化过快而产生的强度损失，有利于水泥3d 和28d 强度的增长。

生产应用

2012 年始，河南某水泥公司通过实验室和大磨实验后，将低成本高掺石灰石助磨剂(ZW-7 型)投入了生产应用。生产的P.C 32.5 级水泥配比为：熟料52%，低品位石灰石25%，粉煤灰18%，脱硫石膏5%。助磨剂掺加0.1%。出磨水泥再掺入S 95 级矿渣微粉10%。4-9月份累计生产P.C 32.5 级水泥45.3 万吨，使用低品位石灰石10 万吨，磨机台时产量提高17%，水泥综合制造成本降低8.9 元/ 吨，取得了显著的经济效益和环境效益。

结论

1.ZW-7 型助磨剂能有效提高粉磨效率，助磨效果显著。应用证明，可提高磨机台时产量17%。

2. ZW-7 型助磨剂在掺加石灰石25% 的情况下，3μm-32μm 颗粒达到64.4%，< 3μm 颗粒处于10%左右，有利于减少水泥需水量和混凝土坍落度经时损失。

3. ZW-7 型助磨剂具有一定的减水和促凝作用。

4. ZW-7 型助磨剂具有良好的增强效果，3d 和28d抗压强度分别提高3.1MPa 和4.2MPa，抗折强度分别提高0.4MPa 和 0.9MPa。

5. ZW-7 型助磨剂能大量利用低品位石灰石作水泥混合材，变废为宝。

 摘自——《水泥人网》

王智祥、陈新中等