整编高效水泥助磨剂生产应用项目可行性研究报告Word格式文档下载.docx
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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。
到了70年代，不少水泥企业和研究部门对助磨剂开展了广泛的研究和应用工作。
武汉理工大学、同济大学、华南理工大学等高校研究单位和四川资中、陕西汉中、山东枣庄、广西玉林等水泥厂，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，所采用的助磨剂一般是化工厂的副产品或下脚料以及废液、废渣等，均收到较好的效果，但由于废料来源不充足或质量不稳定而无法推广应用。
近年来，水泥助磨剂的研究得到有关高等院校、科研院所和科技开发公司的高度重视，取得多项成果。
目前，国内研究及应用的水泥助磨剂，有液体助磨剂和固体助磨剂，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、尿素、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；
二是化工厂等的废料。
水泥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复合助磨剂。
高效水泥助磨剂是一种由非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及盐类，经特殊工艺复配制成的助磨、增强型液体助磨剂。
本产品无毒、无腐蚀。
不易燃不易爆，氯离子成分不超标，符合《水泥助磨剂》国家标准要求。
该产品质量可靠稳定，对提高水泥磨机台时产量显著，降低水泥生产成本，可广泛用于水泥企业的各类水泥粉磨工艺。
一、产品性能特点
1、本产品外观为棕褐色液体，比重1.18~1.22，PH值8~10。
2、使用水泥助磨剂，能提高磨机台时产量10%-20%。
3、水泥助磨剂对水泥各龄期强度提高显著，水泥3天强度可增加2-4MPa，28天强度可增加4-8MPa。
4、使用水泥助磨剂，复合水泥在生产过程中可以多掺混合材4%-10%。
5、水泥助磨剂可使吨水泥降低电耗4-10KWh。
节约成本6-15元，综合效益节约9-20元，显著提高企业的经济效益和社会效益。
6、水泥助磨剂同时适用于开路粉磨系统和闭路粉磨系统。
二、使用方法：
1、助磨剂建议掺量0.5%（水泥重量百分比）。
由于熟料矿物组分及其入磨温度的不同、磨机型号的不同、使用后效果的目标值和工作环境的不同，具体掺量可作适当调整。
2、为了取得最佳使用效果，入磨的助磨剂应使用经校准的液体计量泵准确控制掺量。
3、
稳定加入2--3小时作为洗磨过程，之后注意观察测量细度或比表面积变化情况，然后逐渐提高产率。
一、国家相关政策支持助磨剂技术的发展助磨剂是服务于水泥工业的产品。
水泥工业告别高能耗、高资源消耗、高污染的进程，需要助磨剂的一份贡献。
水泥助磨剂生产企业所承担的节能减排重任，是这个行业的发展方向所决定的。
水泥在混凝土生产过程中占主导地位，而优质的助磨剂能改善水泥的性能，为高性能混凝土的应用打好坚实的基础。
因此，助磨剂是国家有关产业政策支持的高科技产品。
水泥助磨剂的发展趋势是以节能化、减量化、资源化及环境保护为中心，实现清洁生产和高集约化生产。
国家“十一五”规划明确指出，积极推进以节能减排为主要目标的设备更新和技术改造，引导企业采用有利于节能环保的新设备、新工艺、新技术，加强资源综合利用和清洁生产，大力发展循环经济和节能环保产业。
使用水泥助磨剂是水泥企业节能减排、环保利废的一项有效措施，也是水泥工业可持续发展的重要途径之一。
二、在相当长的一段时期内助磨剂有广阔的市场人类的生存离不开“衣、食、住、行”，水泥就是其中“住”和“行”的重要物质资源。
我国是世界上水泥生产和消费的大国，水泥产量占世界水泥总产量的50％以上，位居世界第一。
2008年，我国水泥生产能力已经达到21亿吨，可年产量仅为13.8亿吨，这意味着水泥的年产量在今后几年还有增加的余地。
水泥产量的增加，给助磨剂的发展提供了稳定的市场。
在欧美等发达国家，助磨剂在水泥工业中的应用率已超过90％，而我国目前仅达到45％，这里还有很大的提升空间。
随着助磨剂市场的“用户满意度”越来越高，助磨剂在水泥生产中的节能降耗作用也越来越显著；
同样的，助磨剂的生产与应用前景也会越来越广阔。
三、行业协会为助磨剂生产规范化提供保证2007年7月中国水泥协会水泥助磨剂分会成立以来，为有关助磨剂的国家标准、行业标准的修订、完善，做了大量有实质性贡献的工作。
一是为进一步提高水泥助磨剂各项技术性能指标、规范水泥助磨剂市场、提高企业服务水平，创造了有利条件。
二是为维护水泥助磨剂企业的合法权益、维护市场公平竞争秩序，提供了支持和帮助。
三是使水泥助磨剂企业有了一个温馨的家，帮助助磨剂企业逐步走上发展快车道。
四、专家团队为助磨剂产业提供强有力的技术支持2000年以来，许多大专院校、省部级科研单位的水泥专家们，纷纷应聘于助磨剂企业的研发中心，或加盟助磨剂企业的顾问团队，为我国助磨剂产业的快速发展，起到了积极的推动作用。
有了专家们的指导，助磨剂企业在新品种研制、生产技术及装备水平的提高、质量保证体系的完善与健全、市场跟踪服务的科技含量及业务人员的技术培训等方面，都迅速提升到一个新的高度。
强有力的技术支持，使助磨剂产品的质量更加稳定，水泥用户的各种需求都得到了充分的满足。
五、技术已成熟的“环境无害化”生产模式助磨剂技术的发展已有百年的历史，在我国也已经有50多年了。
近年来，助磨剂产品创新速度加快，生产技术突飞猛进。
目前，我国已经开展了合成高分子水泥助磨剂的研究并取得了重大进展。
我们国内产品与国外同类型产品相比，差距越来越小，进入世界一流先进水平，指日可待。
在助磨剂生产过程中，大部分是将袋装或罐装的化工原料（或下脚料），在密闭的设备（或容器）内进行混合、搅拌和均化，基本上没有“三废”污染物排放，少量的低浓度含尘气体可以用袋收尘器进行粉尘治理，达标排放十分容易。
此外，在其洗刷包装罐的废水中，有害化学物质或重金属，都远远低于国家标准中的水污染物排放限值。
总之，我国生产助磨剂的原料非常丰富，工业废弃物的再生资源较多，生产设备配套，工艺技术成熟，具备“环境无害化”的生产模式。
随着水泥助磨剂需求量的逐年增加，助磨剂产品的竞争优势越来越明显，助磨剂产业将迎来更好的发展机遇。
六、助磨剂市场容量分析
1.助磨剂市场的拓展水泥助磨剂不仅仅适用于水泥工业，在工业废渣综合利用（再造资源）和非金属矿深加工方面也起着同样重要的作用。
粉煤灰、矿渣与钢渣等工业废渣粉磨之后，不仅可以作为水泥原料或混合材料，同时也可以直接作为掺和料、填充料、路基料等，用于多项工程建设。
而磷矿石、滑石、石英、水镁石、白土矿、氧化铝、硅酸锆等粉体材料的深加工，都离不开助磨剂的帮助。
据不完全统计，这一部分助磨剂的市场容量，约占水泥助磨剂需求量的30％，亟待助磨剂生产企业的进一步拓展开发。
粉体的制备，尤其是超细粉体的制备，在现代材料产业中发挥着越来越重要的作用。
而材料的破碎对能源的消耗非常大。
据统计，在现代工业中，约80％的能源被用于材料的破碎和粉磨。
实践证明，在对材料进行粉碎和破碎时，采用适当的助磨剂可以提高研磨产量、降低能耗。
前人已对助磨剂在粉体粉碎中的作用效果、作用机理进行了大量的研究，但是，由于助磨剂的作用效果具有明显的选择性，不同种类的物料所需要的助磨剂的种类、用量和用法均有所不同。
所以，助磨剂的研发任务还十分繁重。
2．助磨剂应用的提升空间目前，国内新型干法水泥生产技术越来越成熟，生产线建设规模日益扩大，市场竞争不断加剧。
这些大型水泥企业使用助磨剂，已逐步成为进一步降低制造成本、提高水泥产质量的有效途径，也成为企业增加市场竞争力、适应混凝土商品化的重要手段。
虽然水泥助磨剂是水泥产业链中的一个小产品，但是它在水泥生产中却起着十分重要的提产降耗作用，给水泥企业带来了实实在在的经济效益。
目前，世界发达国家在水泥工业中的助磨剂应用率已经超过90％，而我国2008年才接近30％，2010年达到45％，2012年可望实现70％。
但这毕竟还没有达到世界发达国家的水平，还蕴含着较大的提升空间，其中的市场容量还有待开发。
因为我国的水泥产能过剩，水泥产量还会逐年增加。
这就需要助磨剂企业加大规范生产的力度，进一步稳定助磨剂产品的质量，研发市场急需的产品，提供及时周到的售后技术服务；
在行业协会的管理和帮助下，真心实意地成为水泥企业可以信赖的朋友，力争2015年实现水泥助磨剂应用率提前突破90％的目标。
3.国产助磨剂走向世界我国已经成为世界水泥助磨剂生产和消费大国，助磨剂研发技术和产品质量已接近或达到国际先进水平，而且还在不断的进步，已经具备“走出国门、到国外去建设生产基地、占领部分世界市场”的能力和条件。
如今，加强国际间的技术交流和产品交流，无疑是对我国助磨剂行业技术进步的一大促进。
中国2011年水泥达到18亿吨，助磨剂市场容量达到200-300亿。
相信我国助磨剂产品出口的数量将会逐年增加，国产助磨剂的整体市场容量，将会出现一个新的增长点。
高效水泥助磨剂产业的发展现状和趋势，市场的供需现状、市场规模和发展潜力，高效水泥助磨剂技术与研发状况，高效水泥助磨剂产业链，包括生产商、供应商、服务商和终端用户等进行了系统、全面的调查、分析和预测，确定生产规模为：
高效水泥助磨剂100,000～200,000吨/年。
结合本项目生产设计规模，需要建设用地50亩，新建厂房及办公楼35000M2.
复合型的助磨剂的组分大体分为离子型助磨成分和非离子助磨成分，属于离子型助磨剂的主要有醇胺类化合物、聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、木质素磺酸盐等；
属于非离子型助磨剂的有多元醇等。
助磨剂一般多为表面活性物质，其组成基团的类型、分布和分子量对其吸附分散性能的影响非常显著，从而影响着助磨剂的性能。
一般而言，离子型化合物在粉磨中自身的电性会使其吸附到具有相反电荷的水泥颗粒上，中和水泥颗粒的新电场，避免其重新愈合；
非离子型化合物在粉磨中大多是起到一个加速流动润湿新鲜界面、避免过粉磨的作用，大多数的非离子型助磨剂是以碳链或碳氧链为主，拥有羟基、羧基侧链甚至聚氧烯长侧链。
多羟基低分子化合物对水泥颗粒的软化作用是比较好的，当羟基和非亲水类基团如烃基类分布恰当时对水泥粉体的流动性具有突出的作用，因此助磨剂分子上的活性基团和非活性基团要有一个恰当的分布比例，使其既能起到活性分散作用，又可以使粉料得到充分的粉磨，避免粉料跑粗。
有国外学者研究了系列多元醇类化合物对水泥粉磨的作用，测试结果表明：
低分子量的1,2-二醇，才能实现流动性很大的提高，这种效果强烈地依赖于二元醇分子的脂肪烃基（脂族基）。
这种分子可以促进水泥颗粒的分散，以达到提高熟料粉磨加工效率的要求。
在水泥水化热测量中，通过对多元醇的测试还表明，其还可给予水化反应一个适度的加速度。
因此，选择的多元醇型化合物，对于水泥助磨剂的配制很有用，同时还能达到提高粉磨效率和控制水泥水化行为的目标。
在分子结构式中，乙二醇和甘油一类分子，因为无独立的伸展在外的疏水基团，因而很明显在水泥颗粒之间其吸附形式大而排斥作用小的，因而不易于增加水泥颗粒的流动性的，而1，2-丙二醇、2，3-丁二醇及1，2-己二醇因有独立的疏水基团在其外，因而相对会给水泥粉体带来优异的流动性能。
以高分子合成物为主要成分的助磨剂，依靠其表面活性分散性能和功能基团的作用达到对水泥颗粒的粉磨分散及水化诱导作用，其应用性能稳定，是现代水泥助磨剂发展的主流。
助磨剂的用量对助磨剂的作用效果也有重要的影响，每种助磨剂都有其最佳掺量，少了则达不到助磨效果，用量多会造成浪费，甚至造成生产事故，影响水泥的质量，后果是非常严重的。
从物料本身的特性来说，助磨剂的最佳用量与水泥所需求的细度及助磨剂组分本身的分子大小、功能基团类型、基团数量、基团分布都有关联；
对于粉磨的熟料而言，助磨剂的作用效果与熟料的矿物组成也有很大的相关性。
熟料中含量最多的主要是C3S、C2S，其中C3S一般比C2S易于粉磨，在粉磨中C3S要求是解聚作用，C2S则要求有软化作用，进行裂纹应力腐蚀，因此对于同一种被粉磨的物料在成分协调上应有一种助磨剂是最好的。
相对于空白水泥，在合适的掺量下，各助磨成分都表现出一定的助磨性能，但各种助磨成分的助磨作用又有较大差别。
从表中数据分析，在改善细度和增加比表面积方面的作用大小分别是：
丙二醇＞三异丙醇胺＞三乙醇胺＞乙二醇。
从助磨剂分子结构上分析认为丙二醇之所以较其它化合物有较好的助磨性，是因为丙二醇的端基是一个脂肪烃基，具有较好的分散性，有利于水泥的流动，三异丙醇胺的助磨性好于三乙醇胺也有这种因素。
但因为醇胺类化合物尤其是三乙醇胺，在水泥水化诱导方面有着较显著的作用，因而能提高水泥的早期强度，所以综合而言，水泥的助磨剂中多以醇胺类化合物为主导。
当各助磨剂掺量增加幅度较大时，粉磨的水泥细度和比表面积都有减少的现象，分析原因认为用有机类表面活性剂作为助磨剂，当其掺量增加到一定幅度时会导致研磨钢球和水泥粉体颗粒表面过分润滑，无法得到充分的粉磨，导致粉体跑粗。
因而对于纯熟料或物质表面较光滑的原料（如：
矿渣），在应用简单小分子表面活性剂作为助磨剂时，掺量的敏感性需要重点考虑。
但若待粉磨的物质是表面粗糙多孔的物质时，则掺量的敏感性会大大降低，因为多孔状的物质会吸收多余的助磨剂，进而避免粉体跑粗的现象。
我国目前的32.5型的水泥产量仍然巨大，混合材多为炉渣、粉煤灰等粗糙多孔物质，因而也相应诞生了众多以大掺量三乙醇胺和饱和盐类为主要成分的液体助磨剂，但这种助磨剂的早期强度基本依赖于三乙醇胺和盐类的早强作用，而不是助磨剂在优化颗粒级配方面的优势，因而其应用和发展是有局限的，并且对水泥的后期强度和长远的耐久性会产生一定的负面影响。
三乙醇胺（TEA）和TEA改性物在42.5和32.5水泥中的力学性能分析
在表2中，由于42.5的水泥是由熟料和矿渣组成的，因其表面的光滑性，纯粹用TEA时，42.5水泥的比表面积随TEA掺量的增加而减少（见表1），在早后期强度上也非常不理想，随掺量的增加强度逐步减小。
TEA+TEA改性物对42.5水泥的早后期强度的提高非常明显，如0.02%掺量的3d提高4.4MPa，28d提高9.2MPa。
且随着掺量的增加，3d早期强度还表现出逐次增加的趋势。
因而我们认为在对TEA的改性上是非常有成效的。
合成的TEA改性物能适当降低自身的表面活性，且能很好地诱导水泥水化反应，提高胶凝材料的强度。
在表3中，32.5水泥是由熟料和炉渣组成，炉渣的表面粗糙多孔，因而在使用TEA粉磨时，随TEA掺量的增加早后期强度都表现出逐次增加的趋势；
使用TEA+TEA改性物粉磨时也表现出与TEA相似的情况。
此结果表明：
在粉磨粗糙不光滑的材料时，TEA可以进行大掺量的使用，进而达到较好的粉磨效果。
合成型高分子水泥助磨剂的研究应用
合成的高分子助磨剂根据不同分子结构设计分为四种类型分别为Z1、Z2、Z3、Z4
将合成后的助磨剂分别按粉磨物总质量的3/万、6/万、1/千的掺量加入到水泥熟料中进行粉磨。
其中，水泥的配比为熟料95%+石膏5%，每次粉磨3kg，粉磨时间为29分钟，出磨时间为5分钟。
由表5可以看出，合成型的Z系列助磨剂（属于改性聚羧酸类的助磨剂）助磨作用非常明显，助磨效果和对水泥力学性能等都有较大的提高。
其中，综合效果最好的是合成的Z3-0.03%。
助磨效果分析
由图2看出，Z系列助磨剂的助磨效果较显著，整体呈正面效应，明显优于空白。
其中实验测定，Z系列能显著降低筛余量和增加比表面积，筛余降低14.3%，比表面积提高6.6%。
综合以上数据分析，合成的Z系列助磨剂在降低筛余和提高比表面积方面总体上都表现出明显的效果。
分析原因，作者认为引入的功能基团有利于水泥粉体之间相互排斥作用的发挥，并与高分子结构上的阴离子官能团相互协调作用，利于消除粉料、钢球等之间的静电斥力，从而提高助磨能力。
但是当Z系列助磨剂超出某一定的掺量时都有比表面积降低的趋势，分析原因，作者认为是因掺量增大导致粉体本身的表面活性增强，导致粉体跑粗，因而在实际生产中助磨剂的添加量是非常重要的，因熟料不同都会有一个最佳值。
在本文的试验中，Z系列助磨剂中Z3的最佳掺量为0.03%。
力学性能分析
对于聚羧酸盐类高分子化合物，其分子结构的侧链主要以羧基和聚乙二醇长链为主。
而合成的Z系列高分子助磨剂，属于一种改性聚羧酸盐类的高分子助磨剂。
从分子结构上分析，其改变了分子的结构分布（羧基等的结构分布，），增加了功能基团，使助磨剂分子附着在颗粒的界面上，改变颗粒界面上的物理化学性质，其中的带电官能团起到中和颗粒新鲜界面电荷的作用，防止新的界面重新愈合，改善水泥粉体的流动性，从而提高粉磨效率，同时也促进水泥的水化进程，改善水泥硬化后的结构特征[4]，增强水泥早后期强度，见图3。
从图4中的数据可以分析出，掺Z1、Z2、Z3和Z4助磨剂水泥砂浆的早期强度都较基准砂浆有非常明显的优势。
Z1和Z2助磨剂随着掺量的增加3d抗压强度不断增加，0.01%掺量的Z1强度甚至增加16.6%，Z3和Z4未表现出如此规律，0.03%掺量的Z3强度增加15.6%，0.06%掺量的Z4强度提高11.53%。
这些结果从分子结构上分析，认为随着马来酸酐和功能基团比例的增加一方面对粉磨和水泥强度的发展有很大的促进作用，另一方面因助磨剂增加超过所需要的掺量后，导致粉体有一定程度的跑粗现象（比表面积下降，如图2），但又由于该助磨剂自身具有一定程度的诱导催化水泥水化的能力（比表面积低但强度高），一定结构的助磨剂随用量的增加催化能力增强，使早期强度表现各异。
就早期性能的优越性而言，Z3助磨剂0.03%掺量的性价比表现是最佳的。
在后期强度发展方面，Z1和Z2的后期强度随掺量的变化不很明显，Z3和Z4其28d强度发展随掺量的增加变化显著，其中0.03%掺量的Z3强度增加7.7%，0.10%掺量的增加12.5%，因而在性价比分析上认为，不论是早期还是后期，0.03%掺量的Z3表现是最佳的，掺量低，强度发展良好。
粒度分布分析
为更好地研究合成型的Z系列助磨剂的助磨效果，我们选取强度较好的从微观粒度上对其进行分析，如表6所示。
从表6可知，Z系列对粉磨后水泥的粒度分布有显著的改善，尤其是Z3助磨剂在掺量为0.03%时就发挥出卓越的助磨功效，使粉磨粒径大大细化，表现出优异的效果，这与所测强度的发展是一致的。
因而认为对聚羧酸类的改性是成功的，所合成的Z型高分子化合物对于水泥熟料粉磨的改善方面是非常优异的，尤其是Z3助磨剂的效果最为突出。
项目投资设备清单
设备
单价（万）
总价（万）
特制合成器（10个）
80
800
自动配料系统（4套）
40
240
原料仓（3个）
120
成品仓（3个）
100
300
自动进料系统（4个）
50
200
实验设备
其他费用
运输车（5辆）
20
流动资金
3000
厂房建设
2000
合计
6860万
高效水泥助磨剂项目投资经济效益情况：
生产销售15万吨高效水泥助磨剂，产品成本800元/吨，售价1000～1200元/吨，利税约4000万元。
高活性掺合料项目投资社会效益情况：
我国在快速发展经济的同时，伴随的是在环境保护和资源利用方面付出的沉重代价。
坚持经济的可持续发展之路，必须大力倡导和发展环境保护与节能减排。
水泥助磨剂的生产过程，主要是将合格的化工原料或下脚料，按一定的配比，在密闭的容器或设备内混合、搅拌，复配成合格的助磨剂产品。
一条完整的助磨剂生产线，基本上不产生“废气、废水、废渣”等“三废”污染物，属于“无害化排放”的清洁生产系统正迎合了世界绿色低碳的发展理念，响应了国家科技创新的发展战略。
我国水泥助磨剂技术发展的趋势是：
以节能化、减量化、资源化、环境保护为中心，实现清洁生产和高集约化生产。
应用水泥助磨剂技术及产品是水泥企业“节能降耗、减排利废”的有效途径之一。
该项目若顺利投产，能创造80～120人的就业机会。
一、该项目完全符合国家相关法律法规，以及国家对建筑行业提出高标准要求的政策精神，为建设行业的发展创造良好的环境，将成为建筑材料高新技术、绿色环保技术推广的平台。
二、该项目立论充分，建设方案和技术路线先进可靠，利国、利民，绿色环保无污染，因此项目前景广阔、生命力强。
三、我国生产助磨剂的原料丰富，工业废弃物的再生资源较多；
生产设备配套、工艺技术成熟、专业技术力量雄厚、具备环境无害化的生产模式；
加之水泥助磨剂需求量逐年增加、市场前景广阔，这表明：
水泥助磨剂产品竞争力优势十分明显，给助磨剂产业的发展带来极好的机遇。
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