CN101898878B - 水泥助磨剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥助磨剂，该助磨剂由甲酸钙溶液、复合甘油蒸馏残渣溶液、三乙醇胺、二醇和糖蜜组成。该产品对工业废料重新利用的同时，各组分的协同作用达到粉磨过程的效能最优化和对水泥颗粒的改性结合在一起，使其达到在提高水泥产量、节省电耗的同时提高水泥的质量和性能，而不仅仅是一种助磨作用。

Description

水泥助磨剂
技术领域
本发明属于水泥生产领域，具体涉及一种水泥助磨材料。
背景技术
自二十世纪30年代，英国人Goddard以树脂作为助磨剂并取得专利。随后人们又先后试验了醋酸、磷酸盐、木质素磺酸盐、乙二醇、酚、三乙醇胺、桐油和沥青等助磨剂。到了60年代，工业发达国家如日本、美国、德国、前苏联，对助磨剂的研究和应用越来越广泛，在一些发达国家几乎所有的水泥厂都使用助磨剂，相比较我国对助磨剂的研究和利用起步较晚，50年代后期，只有少数水泥厂试验过用煤、纸浆废液、肥皂废液，效果不甚明显；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、二乙二醇、乙二醇、木质素磺酸盐、甲酸，硬脂酸、油酸、十二烷基苯磺酸钠等。
国内大多采用工业纯聚合有机盐和无机盐为助磨剂的主要成分，成本较高，技术经济指标不适应实际生产情况，产品适应面较窄，特别对于温度较高的物料还没有合适的产品。即使对于不同生产厂家的同种产品应用于不同厂家，也存在效果差异较大的情况。现有产品无法充分发挥该产品改善粉磨物料粘附效果，且未能将多种有效助磨成分配合在一起，从而发挥最佳粉磨效果，同时现有助磨剂中的氯或碱会对水泥或混凝土带来危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能降低粉体表面自由能，又能普遍适用，能改善粉体颗粒分布和形貌的水泥助磨剂。该水泥助磨剂在做到在节省电耗的同时，提高水泥的品质和性能，如与外加剂的适应性、水泥的强度、水泥的需水量等，并在性能上达到国外同类产品的水平，在成本、价格上低于国外同类产品的水平。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种水泥助磨剂，该助磨剂包括以下质量含量的组分：
甲酸钙溶液              25～45％
复合甘油蒸馏残渣溶液    20～30％
三乙醇胺                2～10％
二醇                    2～8％
糖蜜                    20～30％；
其中所述复合甘油蒸馏残渣溶液中含有质量含量20～40％的木质素磺酸钠(以复合甘油蒸馏残渣溶液的质量为100％计)。助磨剂各组分之和为100％。
本发明的助磨剂优选组成为：甲酸钙溶液25～45％，复合甘油蒸馏残渣溶液20～30％，三乙醇胺2～10％，二醇2～6％，糖蜜20～30％。该助磨剂进一步优选的组成为：甲酸钙溶液40％，复合甘油蒸馏残渣溶液23～27％，三乙醇胺4～8％，二醇4％，糖蜜25％。前述各组分之和为100％。
甲酸钙溶液为质量浓度为20～40％的甲酸钙水溶液，其质量浓度优选为30～40％，最优选为30％。
甘油蒸馏残渣溶液一般是由甘油车间蒸馏釜排渣口排出的由聚合甘油、甘油、水等混合物，本发明中的复合甘油蒸馏残渣溶液中除了甘油蒸馏残渣溶液外还含有20～40％的木质素磺酸钠。复合甘油蒸馏残渣溶液的质量浓度优选为40～60％，进一步优选为50％。
本发明中的二醇可以选自乙二醇、二乙二醇或丙二醇中的一种或几种。
本发明的助磨剂以0.01～0.15wt％的掺杂量加入水泥粉磨过程中，可以起到增强水泥性能、降低粉磨电耗以及节约水泥熟料降低成本等优点，其掺杂量优选为0.05～0.10％，最优选为0.08％。
本品是一种能显著降低粉体表面自由能、防止粉体再聚集的表面活性剂，需经过大量的生产试验及实验室的科学验证，并得到市场认可。经过对粉磨效果的影响，对水泥粒度分布的影响，对水泥、混凝土性能的宏观与微观影响(如需水性、凝洁时间、安定性、强度、干缩率、水泥与减水剂的适应性，混凝土的耐久性等)等进行测试，发现该产品具有总碱含量小、能耗低、污染少、性能优异等优点，并达到环境友好标准。
该产品对工业废料重新利用的同时，各组分的协同作用达到粉磨过程的效能最优化和对水泥颗粒的改性结合在一起，使其达到在提高水泥产量、节省电耗的同时提高水泥的质量和性能，而不仅仅是一种助磨作用。使对水泥强度起主要作用的粒径(30μm以下)颗粒显著增加、减少过粗颗粒(＞60μm)，对需水量起主要作用的10μm以下的颗粒基本不变，保持水泥有较高的流动性和较低的需水量。
具体实施方式
实施例1
A剂配方：甲酸钙溶液(质量浓度30％)40wt％，复合甘油蒸馏残渣溶液(质量浓度50％)23wt％，三乙醇胺8wt％，乙二醇4wt％，糖蜜25wt％。复合甘油蒸馏残渣溶液中含有30wt％的木质素磺酸钠。
将上述各配方混合成助磨剂。
实施例2
B剂配方：甲酸钙溶液(浓度30％)40％，复合甘油蒸馏残渣溶液(浓度50％)23％，三乙醇胺8％，二乙二醇4％，糖蜜25％。复合甘油蒸馏残渣溶液中含有30％的木质素磺酸钠。
实施例3
C剂配方：甲酸钙溶液(浓度30％)40％，复合甘油蒸馏残渣溶液(浓度50％)23％，三乙醇胺8％，丙二醇4％，糖蜜25％。复合甘油蒸馏残渣溶液中含有30％的木质素磺酸钠。
实施例4
D剂配方：甲酸钙溶液(浓度30％)40％，复合甘油蒸馏残渣溶液(浓度50％)27％，三乙醇胺4％，乙二醇4％，糖蜜25％。复合甘油蒸馏残渣溶液中含有30％的木质素磺酸钠。
对比例1
E剂配方：氯化钠溶液(浓度26％)63％，三乙醇胺8％，二乙二醇4％，糖蜜25％。
对比例2
F剂配方：氢氧化钠溶液(浓度30％)63％，三乙醇胺8％，二乙二醇4％，糖蜜25％。
性能试验
采用实施例及对比例中的助磨剂(A剂、B剂、C剂、D剂、E剂、F剂、G剂)掺入水泥粉磨过程中，对各助磨剂进行性能测试。
1.1主要原料
熟料采用旋窑生产，二水石膏，三级粉煤灰，宝钢矿渣，石灰石，其化学成分见表1.
表1主要原料化学成分
  成分   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   MgO   SO3
  熟料   21.56   6.75   5.34   64.54   2.15   /
  粉煤灰   42.62   24.93   16.45   3.42   2.15   3.35
  矿渣   35.65   14.56   2.36   41.21   3.23   /
  石灰石   7.18   1.94   0.82   48.89   1.45   /
  二水石膏   18.13   4.35   2.26   32.12   0.85   39.45
1.2试验方案、方法
1.2.1试验方法
先将各组分物料经过破碎机破碎，再经过0.63Cm振动筛筛分，留取粒径在0.63Cm以下的物料。随后根据水泥品种将各物料按制定的比例配比拌匀，加入指定掺量的助磨剂。最后将物料放入￠500mm×500mm试验磨机中，粉磨28min后，测定其细度指标，衡量助磨剂的助磨效果，通过物理性能测定，综合评价助磨剂的其它效果。
1.2.3试验仪器及相关试验规范
￠500mm×500mm、FSY-150负压筛、颗粒级配分析仪、净浆搅拌机，稠度凝结时间仪、砂浆搅拌机、胶砂振实台、恒温恒湿养护箱、压折一体机
1.2.4粉磨水泥品种(P.O42.5)
表2：水泥物料配比
  熟料   石膏   粉煤灰   矿渣   石灰石
  73％   5％   8％   6％   8％
2单组分助磨剂掺量的选择
2.1试验结果
表4：物理性能测定结果
表5：不同掺量时水泥的颗粒分布情况
Figure BSA00000195664600052
2.2试验分析
根据试验分析，A剂在掺量为0.08％时各方面的性能是最佳的。
3助磨剂成分的选择
3.1试验结果
表6：物理性能测定结果
Figure BSA00000195664600061
表7：不同掺量时水泥的颗粒分布情况
Figure BSA00000195664600062
3.2试验分析
根据试验分析，A剂在掺量为0.08％时各方面的性能是最佳的，复合甘油蒸馏残渣取代4.0％三乙醇胺时，性能变化不大。从性价比来看的话，D剂在掺量为0.08％时各方面的性能是最佳。
4与传统助磨剂之间的对比
4.1试验结果
表8：物理性能测定结果
Figure BSA00000195664600063
 D剂 0.08％     2.74     5.6   30.2   8.4   53.9   2:36   4:32     27.2
 E剂 0.08％     2.89     5.2   27.6   8.0   50.8   2:34   4:30     27.0
 F剂 0.08％     2.92     5.1   27.3   7.9   50.1   2:38   4:32     27.1
表9：不同掺量时水泥的颗粒分布情况
Figure BSA00000195664600071
5调节甲酸钙溶液浓度，进行对比
表10：物理性能测定结果
表11：不同甲酸钙溶液浓度时水泥的颗粒分布情况
Figure BSA00000195664600073
5结论
上述试验表明水泥助磨剂改善了水泥的颗粒级配，适当降低了水泥的细度。本发明的产品取代了常规含氯及含碱产品，减少对混凝土的危害，采用复合甘油蒸馏残渣取代部分的三乙醇胺，提高助磨剂的性价比，甲酸钙溶解度大，可以调节其掺量改善助磨剂的性能，具有较好的灵活性。各组分之间的协同作用使泵发明的助磨剂在各个方面均具有优异的效果。

Claims (5)

1.一种水泥助磨剂，其特征在于该助磨剂由以下质量含量的组分组成：
Figure FSB00000727265300011
其中所述复合甘油蒸馏残渣溶液中含有质量含量20～40％的木质素磺酸钠；所述二醇选自乙二醇、二乙二醇或丙二醇中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于该助磨剂由以下质量含量的组分组成：
Figure FSB00000727265300012
3.根据权利要求2所述的水泥助磨剂，其特征在于该助磨剂由以下质量含量的组分组成：
Figure FSB00000727265300013
4.根据权利要求1～3中任一项所述的水泥助磨剂，其特征在于所述甲酸钙溶液为质量浓度为20～40％的甲酸钙水溶液。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的水泥助磨剂，其特征在于所述复合甘油蒸馏残渣溶液的质量浓度为40～60％。
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