国内外专家对水泥助磨机理进行了大量研究,目前有两种代表性的理论。

强度削弱理论:主要依据近代材料科学的材料脆性破坏理论,材料断裂主要原因是裂纹的存在和扩展,材料受力时,裂纹末端处局部应力较集中,大于分子引力时,裂纹扩展。但随着新断面的产生,使表面自由能增加,有愈合裂纹的趋势,当外力产生的弹性变形能大于表面自由能时,裂纹就会进一步扩展,最终产生材料断裂。助磨剂吸附在粉磨物质表面,能降低颗粒物料裂纹的表面自由能,平衡裂纹面的剩余价键和电荷,阻碍裂纹愈合,有利于裂纹的扩展,从而提高粉磨物料易碎性和易磨性。

颗粒分散理论:物料在粉磨过程中,颗粒的化学键被破坏,同时在断面产生大量的不饱和静电电荷,主要是Si-O共价键和Ca-O离子键,造成邻近颗粒间重新黏附和集聚,细粉粘附研磨体、衬板和隔仓板,助磨剂引入的外来离子或分子,可以中和断面上的价键,在颗粒表面形成静电荷屏蔽层,降低颗粒之间静电吸引,将颗粒分散开来,避免颗粒黏附和集聚,并能减少磨内粘球、糊衬板,从而有利于粉磨。

两种理论从不同方面解释了助磨剂的作用原理,但两者观点有所不同,强度理论认为,助磨剂作为促使物料颗粒破裂的一种诱导因素,而颗粒分散理论则认为,助磨剂只是减少颗粒之间重新粘合的分散介质。

试验研究表明,助磨剂掺加有一个最适宜掺加量,对提高粉磨细度而言,掺加少了不起作用或效果不明显,过多掺入不仅成本增加,而且也没有效果,对这一现象的解释,笔者认为:高表面活性化学物质的助磨作用原理应是两种机理综合作用的结果,既可削弱颗粒强度,诱导颗粒破碎,又可分散颗粒,防止颗粒集聚。当助磨剂吸附裂纹面基本饱和后,过多掺入助磨剂对物料强度的削弱作用减少,而对物料颗粒的分散作用增大。当助磨剂掺量过多时,会增加包裹物料颗粒形成的吸附层的厚度,外部施加到物料颗粒的破碎力将被吸附层缓冲,且颗粒越小,吸附层的“保护”作用越大,更难于被磨碎。另外,掺加助磨剂后,物料颗粒被吸附层包裹,分散性增强,便于流动和旋转,容易形成球形颗粒。

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