CN1037764C - 水泥生料高效稀释助磨剂 - Google Patents
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Abstract
水泥生料高效稀释助磨剂。采用泥炭、褐煤或风化煤为原料，粉碎后，经氧化、过滤，对滤渣进行碱化，或碱化与磺化，除杂即得到所需的高效稀释助磨剂。本发明原料易得，成本低，褐煤中的腐植酸经氧化后，对水泥生料浆稀释作用最强，因此用量小而效果明显，碱化与磺化可一步进行，节约能源，缩短了工艺步骤，引入亲水基团，使腐植酸的助磨稀释功能得到有效的增强。可利用烟道气中的二氧化硫和纸厂黑液，有利于环境保护，变废为宝。
Description
本发明属于水泥添加剂的技术领域，具体是一种用于湿法生产水泥时，能对水泥生料浆起稀释助磨作用的高效添加剂。
湿法水泥生产有许多优点，如料浆用管道输送方便，湿法粉磨粉尘少，产品质量均衡等，但湿法水泥生产的一个最大缺点就是能耗高，而所耗热量中有35-38％是用于料浆的水份蒸发，一般料浆水份每降低1％(湿基)，单位热耗可降低1-2％，窑产量可增加2％，因此，在水泥的湿法生产中应尽可能的减少料浆的水份。为了减少料浆的水份，人们采用了一些物质作添加剂，但是现有的添加剂如三聚磷酸钠、水玻璃等由于效率低，成本高，未能在工业上推广应用。
为了寻找一种高效的添加剂，发明人对采用腐植酸作为水泥稀释助磨剂进行了深入的研究。褐煤、泥碳(草煤)、风化煤中含有10-80％的腐殖酸，腐殖酸不是单纯化合物，而是分子大小不同和结构组成不一的多种化合物的混合物，这些化合物含有氮、氧、碳等元素，它们是含芳香环和烯键的多官能团链状高分子化合物，这些官能团有羧基、醇羟基、酚羟基、甲氧基等，其中，主要起稀释作用的是羧基、酚羟基和甲氧基等。腐植酸分黑腐酸、棕腐酸和黄腐酸。试验证明，稀释作用最强的为棕腐酸，而氧化能使黑腐酸转化成棕腐酸和腐植酸。羧基、酚羟基甲氧基增加，磺化或磺甲基化使腐植酸内引入亲水基团-CH-SO使腐植酸改性生成高效稀释剂。烟道气中的二氧化硫、造纸厂排放的黑液严重污染环境，在黑液中含有碱、亚硫酸钠和木质素，如能利用烟气中的二氧化硫和纸厂黑液生产稀释助磨剂，既有利于环境保护，又可降低生产成本，变废为宝。
本发明的目的是提供一种原料易得、成本低，而稀释助磨效果好的水泥生料高效稀释助磨剂。
本发明的技术内容为：
水泥生料高效稀释助磨剂，主要成分是一种经氧化和磺化的改性腐植酸，可采用下述方法制造：
本发明以泥炭、褐煤或风化煤为原料，粉碎后，经氧化、过滤，对滤渣进行碱化与磺化，或碱化与磺化同时进行，除杂，即得到所需的高效稀释助磨剂。粉碎粒度为20-200目，氧化时采用硝酸或硝酸+高锰酸钾作氧化剂，配料比(重量百分比)为褐煤∶硝酸(或硝酸+高锰酸钾)∶水＝1∶0.05-3∶1-10(或水＝1∶0.05-3∶0.001-0.02∶1-10)，氧化温度75-100℃，加热1.5-2.5小时。对滤渣加碱(或黑液)碱化，配料比为滤渣∶碱∶水＝1∶0.05-2∶1-10(或滤渣∶碱∶黑液＝1∶0.05-2∶0.5-10)碱化温度为70-95℃，加热1-2小时。采用的磺化剂为亚硫酸钠或焦亚硫酸钠或二氧化硫，配料比为，滤渣∶亚硫酸钠∶碱∶水＝1∶0.05-2∶0.05-2∶0.05-10，磺化温度为75-100℃，加热时间1-2小时。所述的二氧化硫可为烟道气中的二氧化硫。本发明制造的稀释助磨剂，还可用作水泥减水剂或水煤浆的添加剂。
图1为本发明的工艺流程示意图。
实施例1：以褐煤(含HA62％)为25克为原料，加入10％的HNO3 200毫升，加热1小时，过滤。滤渣20克加入5克NaOH5克NaSO3，加水200毫升，煮沸2小时，烘干得到稀释助磨剂产品29.5克；滤液用NaOH调整pH为9，加入活性炭10克，吸附过滤，再用pH为10的碱水清洗，蒸于得黄腐酸钠1.5克。
使用时，在水泥生料浆中加入0.3％上述的稀释助磨剂，水泥生料浆含水18％时，流动度为170mm。
实施例2：用褐煤25克，加入5％的HNO3200毫升，KMnO42.5克，煮沸1小时，过滤，得滤渣19.8克，加入纸浆黑液100毫升，加入5克NaOH，5克NaSO3煮沸2小时，烘干得产品22克。
使用时，在水泥生料浆中加入0.3％的该稀释剂，料浆水份18％时，流动度为210mm。
实施例3：用褐煤25克，加入工业硝酸50毫升，煮沸2小时，过滤得滤渣24克，加入NaOH7.5克煮沸1小时，得31.3克的稀释助磨剂产品。
使用时，在水泥生料浆中加入0.3％的该稀释助磨剂，料浆含水18％时，流动度为190mm。
实施例4：用褐煤25克，加入5％的硝酸200毫升，煮沸1小时，过滤，滤液经活性炭吸附返回用，用碱液洗涤活性炭，干燥得黄腐酸钠1.3克，滤渣加入氢氧化钠7.5克，再加入黑液100毫升，400℃气体干燥，得产品33.4克。
使用时，按0.3％加入水泥生料中，料浆水份18％时，流动度160mm。
实施例5：用褐煤25克，加入5％硝酸100毫升，加入氯酸钾2克，煮沸1小时，过滤与实施例4相同；滤渣加入7.5克氢氧化钠，加水100毫升，通入二氧化硫气体20分钟，干燥得稀释助磨剂产品32.6克。
在水泥生料浆中加入0.3％的稀释助磨剂，水泥生料水份18％，流动度165mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、自然界中的褐煤等储量丰富，因此本发明原料易得，成本低，褐煤中含有的腐植酸经氧化后使黑腐酸断链，棕腐酸含量大大增加，棕腐酸对水泥生料浆稀释作用最强，因此用量小而效果明显。本发明同时又可从褐煤中提取出价值很高的黄腐酸作为副产品。
2、碱化与磺化一步进行，节约能源，缩短了工艺步骤，引入亲水基团，使腐植酸的助磨稀释功能得到有效的增强。
4、碱化后液体产品可以经干燥后使用，如采用烟道气进行干燥，既可以节约热能，干燥磺化产品，又可吸收烟道气中的二氧化硫，为减少二氧化硫对环境的污染提供了一条新途径；本发明还可利用纸厂黑液也是变废为宝，有利于环境保护。因此，本发明具有良好的社会效益和经济效益。
Claims (3)
1、一种主要成分是改性腐植酸的水泥生料稀释助磨剂，其特征在于以泥炭、褐煤或风化煤为原料，经粉碎，氧化，过滤，对滤渣进行碱化与磺化，或碱化磺化同时进行，除杂，即得成品，各步骤的工艺条件如下：
①粉碎，以泥炭、褐煤或风化煤为原料进行粉碎，粉碎粒度为20-200目；
②氧化，采用硝酸或者硝酸+高锰酸钾作氧化剂，配料重量百分比为褐煤∶硝酸∶水＝1∶0.05-3∶1-10，或者褐煤∶硝酸∶高锰酸钾∶水＝1∶0.05-3∶0.001-0.02∶1-10，氧化温度75-100℃，加热1.5-2.5小时；
③过滤、碱化，对滤渣加碱或黑液碱化，配料比为滤渣∶碱∶水＝1∶0.05-2∶1-10或者滤渣∶碱∶黑液＝1∶0.05-2∶0.5-10，碱化温度为70-95℃，加热1-2小时；
④磺化，可采用亚硫酸钠或焦亚硫酸钠或二氧化硫为磺化剂，配料比为滤渣∶亚硫酸钠∶碱∶水＝1∶0.05-2∶0.05-2∶0.05-10，磺化温度为75-100℃，加热时间1-2小时。
2、根据权利要求1所述的稀释助磨剂，其特征是所述的二氧化硫可为烟道气中的二氧化硫。
3、应用权利要求1所述的稀释助磨剂，还可作为水泥减水剂或水煤浆的添加剂。
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