CN102060459B - 一种水泥助磨剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥外加剂技术领域，特别涉及一种水泥助磨剂。所用原料包括以下重量份的组分：三乙醇胺100份，马来酸酐或马来酸60-90份。所述的水泥助磨剂，优选马来酸酐或马来酸的重量份为75-85份。通过以下步骤制得：向反应器中加入三乙醇胺，用乙酸或丙酸调节pH值至中性；加入马来酸酐或马来酸，搅拌并升温至60-105℃，反应2-5h，冷却至室温，用氢氧化钠溶液调节pH值至中性。有益效果：本发明水泥助磨剂均一稳定、久置不分层，碱含量低不含氯离子；掺入量低，仅为水泥用量的0.01-0.03%；配方设计简单、生产步骤简化，生产的水泥助磨剂助磨效果好、增强效果佳，促进水泥工业节能减排，完全能满足市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及水泥外加剂技术领域，特别涉及一种水泥助磨剂。
背景技术
水泥助磨剂又称水泥工艺外加剂，是在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂，其加入量不超过水泥质量的1%。水泥粉磨过程中95%的能量作为热能被消耗，同时随着水泥粉磨细度的增加，细颗粒聚集现象导致粉磨效率急速下降，改善上述状况的最好方法之一就是在粉磨过程中添加水泥助磨剂。
三乙醇胺是水泥助磨剂的主要原料之一，约占助磨剂配方总量的70%左右，目前市售复配水泥助磨剂掺量大，粉体类掺量为0.5-1%，液体类掺量为0.03-0.1%，且液体类水泥助磨剂还存在分层沉降等不足，致使产品性能波动大，而影响了助磨增强性能的发挥；同时随着石油等化工原材料的价格上涨，三乙醇胺的价格也不断上涨，严重制约了水泥助磨剂的推广和应用。
《硅酸盐通报》于第28卷第6期中有一篇文章《改性三乙醇胺化合物的合成及其对水泥助磨性能的影响》，是山东大学化学与化工学院和山东山水集团有限公司中心实验室联合发表的，文章中合成了三乙醇胺马来酸酯和马来酸三乙醇胺盐，并分别与三乙醇胺做对比，研究了它们对水泥助磨增强的效果，此论文的结论为马来酸三乙醇胺盐的助磨增强效果最好。文中仅公开了三乙醇胺马来酸酯的合成中三乙醇胺与马来酸酐的摩尔比为1:1.1时的助磨性能，三乙醇胺马来酸酯的优良的改性作用并没有挖掘出来。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种综合成本比三乙醇胺低、助磨增强性能比马来酸三乙醇胺盐更加优异、贮存稳定性好的马来酸或马来酸酐改性的三乙醇胺助磨剂。
本发明在寻找具有优异的助磨效果水泥外加剂的过程中，首先注意到的事实是，三乙醇胺具有显著的助磨增强作用，然而其价格昂贵限制了水泥助磨剂的推广与应用。因此在保持其助磨增强性能的同时，通过三乙醇胺的改性来降低其成本，经过初步实验发现，用马来酸酐或者马来酸来改性三乙醇胺，其同时具有助磨增强效果。因此，经过大量实验制备了具有最佳助磨效果的一种改性三乙醇胺水泥助磨剂。
本发明是通过以下方式实现的：
一种水泥助磨剂，其特征在于所用原料包括以下重量份的组分：
三乙醇胺 100份，
马来酸酐或马来酸 60-90份。
所述的水泥助磨剂，优选马来酸酐或马来酸的重量份为75-85份。
所述的水泥助磨剂，是通过以下步骤制得：
（1）向反应器中加入三乙醇胺，调节PH值至中性；
（2）加入马来酸酐或马来酸，搅拌并升温至60-105℃，反应2-5h，冷却至室温，
（3）用氢氧化钠溶液调节PH值至中性。
制得的水泥助磨剂分子式如下所示：
步骤（1）中用乙酸或丙酸调节PH值至中性。
所述水泥助磨剂用量占水泥总量的0.01-0.03%。
优选所述水泥助磨剂用量占水泥总量的0.02%。
该水泥助磨剂应用于水泥生产中，具有显著的助磨效果，同时还显著提高硬化产品的强度和耐久性。
本发明与现有技术相比具有如下突出的优点及有益效果：
1、本发明水泥助磨剂为淡黄色透明液体，均一稳定、久置不分层，同时碱含量低且不含氯离子；
2、掺入量低，仅为水泥用量的0.01-0.03%；
3、具有良好的助磨增强效果，即可提高产量10-20%；并能有效提高水泥强度，在工艺条件保持不变的情况下，3天抗压强度最高提高3-6MPa，28天抗压强度最高提高5-8MPa；如果维持水泥标号不变，可以减少水泥熟料10-15%，多消纳混合材10-15%，适合于各种不同混合材的水泥使用，具有良好的经济和社会效益，将有助于我国水泥助磨剂行业的发展；
4、本发明配方设计简单、生产步骤简化，生产的水泥助磨剂助磨效果好、增强效果佳，促进水泥工业节能减排，完全能满足市场需求。
具体实施方式
实施例1
在反应器中加入100kg三乙醇胺，再加入40kg乙酸，调节溶液至中性，然后加入60kg马来酸酐，搅拌并升温至60℃，反应5h，冷却至室温，然后用500kg 20%的氢氧化钠溶液调节PH至中性，即得水泥助磨剂。
实施例2
在反应器中加入100kg三乙醇胺，再加入40kg乙酸，调节溶液至中性，然后加入70kg马来酸酐，搅拌并升温至80℃，反应4.5h，冷却至室温，然后用535kg 20%的氢氧化钠溶液调节PH至中性，即得水泥助磨剂。
实施例3
在反应器中加入100kg三乙醇胺，再加入40kg乙酸，调节溶液至中性，然后加入75kg马来酸，搅拌并升温至85℃，反应4h，冷却至室温，然后用550kg 20%的氢氧化钠溶液调节PH至中性，即得水泥助磨剂。
实施例4
在反应器中加入100kg三乙醇胺，再加入40kg乙酸，调节溶液至中性，然后加入80kg马来酸酐，搅拌并升温至90℃，反应3.5h，冷却至室温，然后用563kg 20%的氢氧化钠溶液调节PH至中性，即得水泥助磨剂。
实施例5
在反应器中加入100kg三乙醇胺，再加入40kg乙酸，调节溶液至中性，然后加入85kg马来酸，搅拌并升温至95℃，反应3h，冷却至室温，然后用5720kg 20%的氢氧化钠溶液调节PH至中性，即得水泥助磨剂。
实施例6
在反应器中加入100kg三乙醇胺，再加入40kg乙酸，调节溶液至中性，然后加入90kg马来酸，搅拌并升温至105℃，反应2h，冷却至室温，然后用585kg 20%的氢氧化钠溶液调节PH至中性，即得水泥助磨剂。
助磨效果对比实验
使用生产32.5等级的水泥粉磨工艺条件、原材料种类及配比保持一致的情况下，分别加入三乙醇胺、马来酸三乙醇胺盐和上述实施例1-6制备的本发明的水泥助磨剂，与孰料、石膏及混合材一起粉磨，测试结果如下表1所示。
表1本发明助磨剂与三乙醇胺、马来酸三乙醇胺盐助磨剂性能比较表
从上表可以看出，本发明的助磨剂比三乙醇胺、马来酸三乙醇胺盐的综合效果更好一些，且加入量占总量的0.02%时，综合效果最好。本发明的助磨剂在成本方面也很具有优势，比三乙醇胺成本降低20-25%。
贮存稳定性实验
将本发明实施例4的助磨剂分别贮存3个月、6个月、9个月、1年、1年半、2年，按0.02%的掺量使用之后助磨效果如下表2所示。
表2本发明助磨剂经过贮存之后使用效果对比表
| 未贮存 | 6个月 | 12个月 | 18个月 | 24个月 | |
| 用量（%） | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| 提高产量（%） | 18 | 18 | 18 | 17 | 17 |
| 节电（%） | 15 | 15 | 15 | 14 | 15 |
| 筛余（%） | 3.23 | 3.20 | 3.21 | 3.20 | 3.20 |
| 比表面积（m2.kg-1） | 433 | 434 | 433 | 430 | 432 |
| 3天抗压强度提高量/MPa | 3～6 | 3～6 | 3～6 | 3～6 | 3～6 |
| 28天抗压强度提高量/MPa | 5～8 | 5～8 | 5～8 | 5～8 | 5～8 |
从表2可以看出，本发明的助磨剂贮存6个月、12个月、18个月、24个月后助磨效果基本不变。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种水泥助磨剂，其特征在于所用原料包括以下重量份的组分：
三乙醇胺 100份，
马来酸酐或马来酸，
其中，马来酸酐为60、70或者80份，马来酸为75、85或者90份；
是通过以下步骤制得：
（1）向反应器中加入三乙醇胺，调节PH值至中性；
（2）加入马来酸酐或马来酸，搅拌并升温至60-105℃，反应2-5h，冷却至室温，
（3）用氢氧化钠溶液调节PH值至中性。
2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于步骤（1）中用乙酸或丙酸调节pH值至中性。
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