CN103539377B - 一种节能水泥助磨剂母液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能水泥助磨剂母液及其制备方法和应用，所述水泥助磨剂母液由溶剂、尿素、烯醇类化合物、分子筛催化剂组成；将所述的组分按照一定质量百分比加入到反应釜中进行缩合反应，然后降温过滤，减压蒸馏，即得水泥助磨剂母液；使用时将水泥助磨剂母液加水稀释后，在水泥粉磨过程中掺入水泥中使用。本发明与现有技术相比，水泥助磨剂母液使用量低，水泥磨机台时产量提高15%左右，水泥强度明显提高，明显改善了水泥产品的细度，改善了助磨效果，显著降低了能源能耗，提高了产品质量，有效降低了水泥生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥助磨材料，属于水泥生产技术领域。
背景技术
水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性；水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗，使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势，从而有利于水泥的装卸。常见水泥助磨剂有液体和粉体两种，粉体水泥助磨剂的组分常有：元明粉、工业盐、粉煤灰、三乙醇胺、粉体助磨剂母液等；液体水泥助磨剂的组分常有：液体助磨剂母液、三乙醇胺、聚合多元醇、聚合醇胺、三异丙醇胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、脂肪酸钠、氯化钙、氯化钠、醋酸钠、硫酸铝、甲酸钙、木钙、木钠等，按其化学结构可以分为三种：聚合有机盐助磨剂、聚合无机盐助磨剂和复合化合物助磨剂。目前使用的水泥助磨剂产品大都属于有机物表面活性物质，由于单组分助磨剂价格较高，使用效果也不十分理想，近年来，复合化合物助磨剂应用较为广泛。现在，许多厂家生产的水泥助磨剂大多是用多种化工原料复配而成，不但成本高，而且助磨效果不稳定，粉磨出来的水泥细度和比表面积亟须改善，水泥增强效果不理想，特别是对水泥各龄期的强度存在影响。
发明内容
为了降低助磨剂生产成本，提高助磨效果和增强效果，提高水泥产量和质量，本发明提供了一种节能水泥助磨剂母液及其制备方法和应用，旨在于提供一种替代传统材料，可显著降低能源消耗的节能材料—一种新型节能水泥助磨剂母液。使用该工艺方法生产出助磨剂母液，然后根据不同厂家的需求，加一定比例的水稀释，就可直接使用，降低了生产成本，提高了水泥的品质和性能。本发明的技术方案如下：
一种水泥助磨剂母液，由溶剂、尿素、烯醇类化合物、分子筛催化剂组成，各组份质量百分比如下：
所述的烯醇类化合物为乙烯醇、丙烯醇、1,4-丁烯二醇、丁烯醇、2-丁烯醇，优选1,4-丁烯二醇；
所述的分子筛催化剂为HZSM-5、HY或HMCM-22，优选HMCM-22。
其制备方法如下：
将所述的甲醇或乙醇、尿素、烯醇类化合物、分子筛催化剂按照一定质量百分比加入到反应釜中，然后将反应釜密闭，缩合反应温度90-110℃，控制压力在1.0-2.0MPa，缩合反应时间4小时至8小时，然后降温至室温，过滤，然后减压蒸馏，冷却，即得水泥助磨剂母液。
所述的水泥助磨剂母液的应用，是将水泥助磨剂母液按水泥质量的0.005%-0.05%，加入助磨剂母液体积1-3倍的水稀释后，在水泥粉磨过程中掺入水泥中使用，水泥助磨剂母液的最佳使用量为水泥质量的0.03%。
本发明与现有技术相比，水泥助磨剂母液使用量低，水泥磨机台时产量提高15%左右，水泥强度明显提高，明显改善了水泥产品的细度，改善了助磨效果，显著降低了能源能耗，提高了产品质量，有效降低了水泥生产成本。
具体实施方式
以下通过实施例和实验对本发明进行详细说明。
实施例一：在反应釜中加入乙醇2000kg,尿素1800kg，1,4-丁烯二醇4000kg，加入HZSM-5分子筛催化剂200kg，密闭，开始升温；当温度升高到90℃时，停止加热，使其自然升温至105℃，控制反应釜内压力1.5MPa，反应5小时。开启冷却水降温，降温至室温，料液进入压滤机过滤分子筛催化剂，料液进入减压蒸馏釜进行减压蒸馏溶剂，控制温度80℃，低沸物直接进入下一批溶剂使用，高沸物即得水泥助磨剂母液A。
实施例二：在反应釜中加入乙醇2100kg，尿素1500kg，乙烯醇4400kg，加入HMCM-22分子筛催化剂200kg，密闭，开始升温；当温度升高到90℃时，停止加热，使其自然升温至110℃，控制反应釜内压力1.5MPa，反应6小时后，开启冷却水降温，降温至室温，料液进入压滤机过滤分子筛催化剂，料液进入减压蒸馏釜进行减压蒸馏溶剂。控制温度80℃，低沸物直接进入下一批溶剂使用，高沸物即得水泥助磨剂母液B。
实施例三：在反应釜中加入乙醇1500kg，尿素1900kg，丙烯醇4400kg，HMCM-22分子筛催化剂200kg，密闭，开始升温；当温度升高到80℃时，停止加热，使其自然升温至90℃，控制反应釜内压力1.3MPa，反应8小时后，开启冷却水降温，降温至室温，料液进入压滤机过滤分子筛催化剂，料液进入减压蒸馏釜进行减压蒸馏溶剂。控制温度75℃，低沸物直接进入下一批溶剂使用，高沸物即得水泥助磨剂母液C。
实施例四：在反应釜中加入甲醇2200kg,尿素1300kg，丁烯醇4300kg，加入HZSM-5分子筛催化剂150kg，密闭，开始升温；当温度升高到100℃时，停止加热，使其自然升温至110℃，控制反应釜内压力1.5MPa，反应6小时。开启冷却水降温，降温至室温，料液进入压滤机过滤分子筛催化剂，料液进入减压蒸馏釜进行减压蒸馏溶剂。控制温度80℃，低沸物直接进入下一批溶剂使用，高沸物即得水泥助磨剂母液D。
实施例五：在反应釜中加入甲醇3500kg,尿素900kg，1,4-丁烯二醇3480kg，加入HY分子筛催化剂120kg，密闭，开始升温；当温度升高到100℃时，停止加热，使其自然升温至110℃，控制反应釜内压力2.0MPa，反应4小时。开启冷却水降温，降温至室温，料液进入压滤机过滤分子筛催化剂，料液进入减压蒸馏釜进行减压蒸馏溶剂。控制温度80℃，低沸物直接进入下一批溶剂使用，高沸物即得水泥助磨剂母液E。
在使用本发明的水泥助磨剂母液时，根据不同厂家的需要，加入，加入助磨剂母液体积1-3倍的水稀释，即得助磨剂成品。在水泥粉磨时，按照物料比例掺入一定量的助磨剂成品，能显著提高水泥磨机台时产量和水泥的强度。
为证明本发明水泥助磨剂的使用效果，通过以下实验来进一步说明。
1、主要原料：实验用原料选用复合32.5级水泥，其原料配比（质量百分比）如表1。
表1：实验用复合32.5级水泥的熟料成分和各成分含量(质量%)
| 编号 | 硅酸盐水泥熟料 | 石膏 | 粉煤灰 | 矿渣 | 石子 | 炉渣 |
| 样品1 | 58 | 5 | 22 | 15 | ---- | ---- |
| 样品2 | 58 | 5 | 18 | 11 | 8 | ---- |
| 样品3 | 58 | 5 | 15 | ---- | 8 | 14 |
2、物理性能实验
以实施例制备的水泥助磨剂母液A、B、D为实验对象，在实验中，将水泥助磨剂母液分别按水泥质量的0.01%、0.03%和0.05%（质量百分比，下同）加入量掺入实验样品中，实验结果如表2、表3、表4。
表2：实验样品加入水泥助磨剂母液A实验结果
表3：实验样品加入水泥助磨剂母液B实验结果
表4：实验样品加入水泥助磨剂母液D实验结果
结论：通过实验可以看出，不同配比的水泥，分别加入A、B、D三种不同助磨剂母液，随着掺量的变化，其需水量和凝结时间变化不大，但细度降低，早期和后期强度明显提高。各项指标都符合GB/T26748-2011水泥助磨剂国家标准。当助磨剂掺加量为0.03%时，性价比最高。
3、磨机台时产量实验
将加入助磨剂A的实验物料放入磨机中，粉磨后，测定其台时产量。实验结果如表5（以生产复合32.5级水泥为例）。
表5：磨机台时产品实验结果
结论：可以看出，不同规格型号的水泥磨机，加入不同掺量的水泥助磨剂母液A后，台时产量都有较大提高，增幅达10%以上，达到了节能降耗，提高经济效益的目的。但以加入0.03%掺量时，性价比最高。
上述实施例为本发明的进一步说明，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，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 (6)
1. 一种节能水泥助磨剂母液，其特征在于，该助磨剂母液由以下组分及质量百分比组成：
甲醇或乙醇： 15%-45%
尿素： 11%-30%
烯醇类化合物： 40%-55%
分子筛催化剂： 1%-3%
所述的烯醇类化合物选自乙烯醇、丙烯醇、1,4-丁烯二醇、丁烯醇中的任一种；
所述的分子筛催化剂选自HZSM-5、HY或HMCM-22中的任一种；
其制备方法如下：
将所述的甲醇或乙醇、尿素、烯醇类化合物、分子筛催化剂按照上述质量百分比加入到反应釜中，然后将反应釜密闭，缩合反应温度90-110℃，控制压力在1.0-2.0MPa，缩合反应时间4-8小时，然后降温至室温，过滤，然后减压蒸馏，冷却，即得水泥助磨剂母液。
2.根据权利要求1所述的节能水泥助磨剂母液，其特征在于，所述水泥助磨剂母液的组分及质量百分比为：乙醇25%；1,4-丁烯二醇53%；尿素20%；HMCM-22分子筛催化剂2%。
3.一种权利要求1或2所述的节能水泥助磨剂母液的制备方法，其制备方法如下：将所述的组分按照一定质量百分比加入到反应釜中，然后将反应釜密闭，缩合反应温度90-110℃，控制压力在1.0-2.0MPa，缩合反应时间4-8小时，然后降温至室温，过滤，然后减压蒸馏，冷却，即得水泥助磨剂母液。
4.根据权利要求1或2所述的节能水泥助磨剂母液的制备方法，其特征在于，制备方法如下：将所述的组分按照一定质量百分比加入到反应釜中，然后将反应釜密闭，缩合反应温度110℃，控制压力在1.5MPa，缩合反应时间6小时，然后降温至室温，过滤，然后减压蒸馏，冷却，即得水泥助磨剂母液。
5.一种权利要求1或2所述的节能水泥助磨剂母液的应用，其中所述的水泥助磨剂母液，按水泥质量的0.005%-0.05%，加入水泥助磨剂母液体积1-3倍的水稀释后，在水泥粉磨过程中掺入水泥中使用。
6.根据权利要求5所述的节能水泥助磨剂母液的应用，其特征在于：所述的水泥助磨剂母液，按水泥质量的0.03%，加入水泥助磨剂母液体积1-3倍的水稀释后，在水泥粉磨过程中掺入水泥中使用。
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