水泥助磨劑在國際上已有70多年的使用歷史，在國內(nèi)其簡單、高效的特點(diǎn)也已被越來越多的水泥生產(chǎn)企業(yè)所認(rèn)可。一方面，使用水泥助磨劑能夠提高水泥磨機(jī)的粉磨效率，從而直接降低了粉磨電耗；另一方面，因水泥助磨劑還可以激發(fā)水泥熟料和工業(yè)廢渣的潛在活性、減少水泥中的熟料使用量、大比例提高水泥中工業(yè)廢渣的利用率，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。此外，使用水泥助磨劑還可節(jié)省因生產(chǎn)水泥熟料而造成的煤電消耗、天然原料的消耗，降低大氣污染物的排放，在實(shí)現(xiàn)“節(jié)能”效果的同時(shí)，也達(dá)到了“減排”的目的。近20年來，水泥助磨劑在我國得到了快速發(fā)展。
社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的根本動(dòng)力，正如恩格斯所總結(jié)的：“社會(huì)一旦有技術(shù)上的需要，則這種需要就會(huì)比10所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)?！痹谑袌鼋?jīng)濟(jì)制度下，市場需求對資源的配置起著決定性的作用。而我國水泥助磨劑技術(shù)發(fā)展到今天，早強(qiáng)型復(fù)合功能助磨劑已成為行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向。實(shí)踐證明，應(yīng)用早強(qiáng)型水泥助磨劑，在改善水泥顆粒組成、提高水泥強(qiáng)度的同時(shí)，可以多摻混合材料、節(jié)省水泥熟料、降低生產(chǎn)成本。
水泥助磨劑發(fā)展歷史
我國水泥助磨劑的研發(fā)過程，可以劃分為4個(gè)階段：發(fā)展初期、發(fā)展成長期、快速發(fā)展期和穩(wěn)定發(fā)展期。
（一）發(fā)展初期（1950年～1970年）
1950年，我國的水泥年產(chǎn)量只有151萬噸，水泥粉磨設(shè)備以小型球磨機(jī)為主，對水泥助磨劑需求很小，水泥助磨劑研究開發(fā)也剛剛起步。1958年前后，有過少數(shù)水泥廠使用煤、造紙廢液和肥皂廢液試驗(yàn)提高磨機(jī)產(chǎn)量的報(bào)道，但效果不十分理想。
（二）發(fā)展成長期（1971年～1994年）
上世紀(jì)70年代，我國進(jìn)入經(jīng)濟(jì)體制改革初期，從日本等發(fā)達(dá)國家進(jìn)口了數(shù)套先進(jìn)的新型干法水泥生產(chǎn)線，水泥粉磨設(shè)備也引進(jìn)了高細(xì)磨。在對水泥進(jìn)行高細(xì)粉磨過程中，出現(xiàn)了明顯的過粉磨現(xiàn)象，高細(xì)水泥粉容易互相黏聚及黏聚在研磨體上，形成物料緩沖墊效應(yīng)，降低了粉磨效率。要解決這個(gè)技術(shù)問題，在水泥粉磨時(shí)摻加助磨劑，是一個(gè)有效的技術(shù)措施。水泥高細(xì)粉磨設(shè)備的應(yīng)用及推廣，對水泥助磨劑產(chǎn)生了技術(shù)需求，因而拉動(dòng)了對水泥助磨劑的研究。
1971年，原四川水泥研究所對幾十種有機(jī)表面活性劑進(jìn)行了助磨效果的小磨試驗(yàn)與大磨試驗(yàn)，盡管試驗(yàn)取得了一定的效果，但由于助磨劑成本較高、經(jīng)費(fèi)支持不夠等原因，未能得到大面積推廣。
1983年，國家計(jì)委下達(dá)了《水泥研磨助劑研究》的研究課題，承擔(dān)單位在3年內(nèi)，研制成功3個(gè)系列10種助磨劑，并在多家大型水泥廠工業(yè)性試驗(yàn)成功，為我國助磨劑的研發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。
但由于當(dāng)時(shí)是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，水泥屬“統(tǒng)配物質(zhì)”，不存在銷路問題。而生產(chǎn)助磨劑的原材料價(jià)格較貴，供應(yīng)不充足或質(zhì)量不穩(wěn)定，加上國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，水泥產(chǎn)品供不應(yīng)求，工業(yè)用電價(jià)格較低，水泥企業(yè)對節(jié)能增效意識不強(qiáng)、要求不高，致使助磨劑推廣應(yīng)用進(jìn)程緩慢。
（三）快速發(fā)展期（1995年～2007年）
1995年，我國已經(jīng)進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)，而水泥市場由“供不應(yīng)求”變成了“供大于求”，降低水泥生產(chǎn)成本成為廣大水泥企業(yè)在競爭中求生存、求發(fā)展的頭等大事。因此，水泥助磨劑的需求量逐年增加，許多手工作坊式的水泥助磨劑生產(chǎn)廠應(yīng)運(yùn)而生。
這個(gè)時(shí)期，水泥助磨劑的研究開發(fā)進(jìn)入快速發(fā)展。李江等人在2006年匯編的《水泥助磨劑研究及應(yīng)用論文集》中，收集到1996年~2006年10余年間正式發(fā)表的有關(guān)論文100多篇。從國家知識產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)庫能檢索到的水泥助磨劑專利約40件，其中顆粒狀和粉狀助磨劑專利17件，液體助磨劑專利23件。最早的一份水泥助磨劑專利，是1986年申報(bào)的。在這40件水泥助磨劑專利中，絕大多數(shù)是在2007年之前申報(bào)的。這些都說明我國水泥助磨劑技術(shù)在2007年以前，已經(jīng)進(jìn)入了快速成長期。
助磨劑開始是以幫助球磨機(jī)提高粉磨效率、提高產(chǎn)量、降低粉磨電耗而應(yīng)用于水泥工業(yè)的。進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)激烈競爭機(jī)制以后，水泥生產(chǎn)的原材料和煤電能源大幅度漲價(jià)，而水泥價(jià)格卻穩(wěn)中有降，致使水泥企業(yè)經(jīng)營十分艱難，節(jié)約生產(chǎn)成本顯得尤其重要。因而，大多數(shù)水泥企業(yè)用戶希望在確保水泥質(zhì)量的前提下，摻用助磨劑后能夠多摻混合材、少用水泥熟料，要求助磨劑必須同時(shí)具備能激發(fā)活性、提高水泥早期強(qiáng)度等作用。在這種市場需求拉動(dòng)下，同時(shí)具有化學(xué)活性激發(fā)作用的早強(qiáng)型復(fù)合功能水泥助磨劑的研究開發(fā)與應(yīng)用得到了快速發(fā)展，水泥企業(yè)也越來越多地開始使用具有早強(qiáng)型復(fù)合功能的水泥助磨劑。當(dāng)時(shí)，兼有“早強(qiáng)”功能的復(fù)合功能助磨劑成為了助磨劑的主流產(chǎn)品類型，這也體現(xiàn)出我國水泥助磨劑技術(shù)發(fā)展不同于歐美發(fā)達(dá)國家的一個(gè)特點(diǎn)。對于這種現(xiàn)象應(yīng)該給予支持還是應(yīng)該給予限制，在水泥行業(yè)內(nèi)也引起了不同看法，至今也沒有形成共識。
應(yīng)該注意到，為了實(shí)現(xiàn)“早強(qiáng)”功能，當(dāng)時(shí)這類助磨劑中大多摻用了氯化鈉等氯鹽。水泥中摻加過量氯鹽，有可能在鋼筋水泥混凝土中引起鋼筋的銹蝕，混凝土行業(yè)和水泥行業(yè)管理部門對這種問題也產(chǎn)生了擔(dān)憂。而且，有部分小企業(yè)生產(chǎn)的助磨劑并沒有助磨組分，實(shí)際上只是將水泥混凝土早強(qiáng)劑以助磨劑的名義摻加到水泥中。在這種情況下，對水泥助磨劑行業(yè)進(jìn)行規(guī)范勢在必行。
（四）穩(wěn)定發(fā)展期（2007年之后）
2007年7月，中國水泥協(xié)會(huì)助磨劑分會(huì)宣告成立，標(biāo)志著我國助磨劑的研究、開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用，進(jìn)入了一個(gè)嚴(yán)格、規(guī)范的穩(wěn)定發(fā)展時(shí)期。分會(huì)的成立，為助磨劑行業(yè)管理、技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)交流提供了支持和幫助。而國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的頒布實(shí)施，更嚴(yán)格地限制了水泥助磨劑的用量（≤0.5％），且增加了水泥中氯離子限值（≤0.06％）要求，使助磨劑產(chǎn)品中摻加氯鹽這個(gè)問題得到有效遏制，促進(jìn)了我國水泥助磨劑技術(shù)的研究、開發(fā)與應(yīng)用，使其向著更健康、更規(guī)范的方向發(fā)展。在這種政策規(guī)范引導(dǎo)下，科技人員通過研究，以采用高分子有機(jī)化合物為主要原料進(jìn)行了重點(diǎn)研究開發(fā)。2007年后，先研究開發(fā)推廣了以三乙醇胺、改性三乙醇胺等為主要成分的早強(qiáng)型復(fù)合功能助磨劑，近幾年又研究開發(fā)出以二乙醇單異丙醇胺等為主要成分類型的早強(qiáng)型復(fù)合功能助磨劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年，水泥助磨劑傳統(tǒng)的兩大原材料三異丙醇胺、三乙醇胺的使用都有一定幅度下降。其中，三異丙醇胺系列產(chǎn)品從5年前的25%左右的市場占有率下降到10%左右；三乙醇胺從之前的70%左右市場占有率下降至55%左右。而二乙醇單異丙醇胺作為新一代水泥助磨劑原料的應(yīng)用卻異軍突起，從之前不到5%的市場占有率，上升到2014年占35%左右的市場份額。
近年來，因?yàn)樵S多地方水泥產(chǎn)品都出現(xiàn)“量價(jià)齊跌”的現(xiàn)象，水泥已經(jīng)成為一種“利潤微薄”的商品，無論淡季還是旺季，激烈的市場競爭迫使水泥企業(yè)必須進(jìn)行內(nèi)部挖潛，認(rèn)真控制生產(chǎn)成本。隨著水泥助磨劑生產(chǎn)、應(yīng)用技術(shù)水平的逐步提高，助磨劑在水泥企業(yè)的應(yīng)用率逐年上升。
根據(jù)中國水泥協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，2014年，我國水泥總產(chǎn)量已達(dá)到24.76億噸，約占世界水泥總產(chǎn)量的56%。而據(jù)國內(nèi)幾家大型助磨劑生產(chǎn)廠公布的銷售量數(shù)據(jù)估計(jì)，2014年我國水泥企業(yè)使用的粉體助磨劑約60萬噸、液體助磨劑約90萬噸，使用助磨劑的水泥產(chǎn)量16.8億噸，接近全國水泥總產(chǎn)量的70%。如果以助磨劑類型來統(tǒng)計(jì)，則同時(shí)具有提產(chǎn)與早強(qiáng)功能的多功能復(fù)合助磨劑生產(chǎn)量大約占85%以上的份額，這就是市場對助磨劑類型的需求現(xiàn)狀。
水泥助磨劑發(fā)展方向
2016年2月5日，工信部原材料供應(yīng)司公布了2015年我國建材供應(yīng)情況。其中，水泥產(chǎn)量23.5億噸，同比下降4.9%，是25年來首次負(fù)增長，水泥工業(yè)利潤同比下降58%，水泥年平均價(jià)格為270元/噸，是近5年中最低水平，稱水泥行業(yè)為產(chǎn)能嚴(yán)重過剩行業(yè)。
預(yù)測今后水泥助磨劑技術(shù)的發(fā)展方向，其主要影響因素仍然是市場需求、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和政府規(guī)范三大因素。
據(jù)水泥助磨劑分會(huì)統(tǒng)計(jì)，水泥企業(yè)對助磨劑的需求大致分為4類：
1.要求提高磨機(jī)產(chǎn)量15%～20%，以提產(chǎn)為主要目標(biāo)的企業(yè)大約占10%；
2.要求增加混合材6%～8%，提產(chǎn)10%左右，以降低成本為主要目標(biāo)的企業(yè)約占70%；
3.要求提產(chǎn)10%左右，增加混合材2%～4%，水泥性能（需水量、凝結(jié)時(shí)間）基本不變，以降低成本、同時(shí)保證水泥質(zhì)量為前提的企業(yè)約占15%；
4.其他要求：延長凝結(jié)時(shí)間、減少坍落度經(jīng)時(shí)損失等，這類企業(yè)約占5%。
這4類需求實(shí)際上是對兩類助磨劑的需求。提高磨機(jī)粉磨效率、提高磨機(jī)產(chǎn)量、降低粉磨電耗是各類助磨劑共同的功能，“早強(qiáng)型”或“緩凝型”是不同類型的附加功能。前述4種需求中的第2種和第3種需要的都是“早強(qiáng)型”助磨劑，合計(jì)占水泥企業(yè)需求的85%，是對助磨劑類型的最主要需求；前述4種需求中的第1種和第4種需要的都是“緩凝型”助磨劑，合計(jì)占水泥企業(yè)需求的15%，是對助磨劑類型的次要需求。這種市場需求比例結(jié)構(gòu)，對水泥助磨劑今后的技術(shù)發(fā)展方向，起著決定性的引導(dǎo)作用。
水泥助磨劑分會(huì)通過市場調(diào)查統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用助磨劑技術(shù)后能夠?qū)崿F(xiàn)：多消納工業(yè)廢渣5％～10％，從而在水泥生產(chǎn)總量不變的情況下，降低水泥熟料用量5％～10％，同時(shí)還可降低水泥粉磨電耗5％～10%。
按我國水泥工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，降低水泥熟料用量后，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益評估可按下列基本數(shù)據(jù)推算：
1. 每噸水泥的熟料用量按65%計(jì)，為0.65噸；
2.每生產(chǎn)1噸熟料，窯頭、窯尾的廢氣排放總量按3000Nm3計(jì)；
3. 現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物排放限值為：（1）顆粒物：30mg/Nm3；（2）NOX：400mg/Nm3；（3）SO2：200mg/Nm3；
4. 每生產(chǎn)1噸熟料消耗：石灰石1.3噸、黏土0.18噸，排放CO2氣體1噸；
5. 能耗為：熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗110公斤標(biāo)煤/噸熟料，熟料燒成電耗60度/噸熟料，水泥粉磨電耗35度/噸水泥。
2015年我國水泥產(chǎn)量為23.5億噸，如果今后幾年水泥年產(chǎn)量穩(wěn)定在23億噸左右，按水泥助磨劑應(yīng)用率70%計(jì)算，摻用助磨劑后工業(yè)廢渣混合材多摻，取代硅酸鹽水泥熟料7%，每年將節(jié)省水泥熟料1.13億噸，其節(jié)能減排效果十分可觀：
（1）節(jié)煤124.3萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；
（2）節(jié)電128.6億度（含粉磨節(jié)電）；
（3）減少石灰石消耗1.46億噸；
（4）減少黏土消耗0.20億噸；
（5）多用工業(yè)廢渣1.13億噸；
（6）熟料燒成減排廢氣量3390億立方米；
（7）減排CO2氣體1.13億噸；
（8）減排SO2氣體2.2萬噸；
（9）減排NOX氣體4.4萬噸。
由此可見，發(fā)展早強(qiáng)型復(fù)合功能助磨劑，可以在通用硅酸鹽系列水泥生產(chǎn)中，收到明顯的消納利用大量工業(yè)固體廢渣、降低天然原料消耗、降低水泥生產(chǎn)能耗、降低水泥生產(chǎn)廢氣排放量的綜合效果，符合科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，符合加大資源循環(huán)利用的指導(dǎo)方針。今后我國水泥助磨劑技術(shù)的發(fā)展，還將是以發(fā)展新型早強(qiáng)型助磨劑為主。
同時(shí)，水泥助磨劑的研究人員、生產(chǎn)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和水泥企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，也必須重視健康規(guī)范發(fā)展的重要性。國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于水泥助磨劑定義中規(guī)定，助磨劑摻加到水泥中后應(yīng)該“不損害人體健康和水泥混凝土性能”。這是水泥助磨劑研究開發(fā)和應(yīng)用中的政策監(jiān)管底線，也是科研人員和企業(yè)家的道德底線。在今后助磨劑技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用中，應(yīng)該引起高度重視。
現(xiàn)在有些出廠水泥含有明顯的氨氣味，用這種水泥建設(shè)的室內(nèi)建筑，其氨氣味消散前需要較長的時(shí)間，其氨氣味對人體健康有一定損害，這在有關(guān)的建筑施工規(guī)范中也有限制性規(guī)定。出廠水泥有明顯的氨氣味，往往與其摻加的助磨劑中含有尿素原料有關(guān)，水泥助磨劑生產(chǎn)中應(yīng)該限制使用尿素為原料。
此外，現(xiàn)在很多干粉助磨劑中，往往含有一定量的氯鹽，這種助磨劑摻加到水泥中后，如果水泥中氯離子含量超過0.06%，就超過了通用水泥國家標(biāo)準(zhǔn)中對氯離子的限制數(shù)值，也超過了有關(guān)規(guī)范對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土原料中氯離子含量的限制數(shù)值，使用氯離子含量超值的水泥制造預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制品，就有可能導(dǎo)致制品中鋼筋銹蝕，這是很危險(xiǎn)的。水泥助磨劑企業(yè)在助磨劑的生產(chǎn)中，應(yīng)該自覺嚴(yán)格控制氯鹽的摻加量；水泥生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該經(jīng)常檢查所生產(chǎn)的水泥中氯離子的含量，控制其不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)值；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制品生產(chǎn)企業(yè)更應(yīng)該對采購的水泥等原料進(jìn)行氯離子含量的測定，以確保所生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制品的長期耐久性和安全性。
