CN104529227A - 一种用于矿渣、锰渣粉磨的助磨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于矿渣、锰渣粉磨的助磨剂及其制备方法。本发明以由天然动植物油或地沟油经转酯化法生产脂肪酸甲酯产生的膏状废酸渣为原料，利用消石灰进行中和，脱除甲醇后，掺加适量水泥、矿渣和粉煤灰制得助磨剂，实现废酸渣的资源化清洁利用。该助磨剂使用方便，对矿渣、锰渣体系具有良好的助磨效果。本发明不仅解决了增塑剂生产中产生的废酸渣的处置问题，制备高效助磨剂，还能提高矿渣、锰渣等材料的粉磨效率、降低生产成本。

Description

一种用于矿渣、锰渣粉磨的助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种助磨剂及其制备方法，该助磨剂以生产增塑剂产生的废酸渣为主要材料，用于建材生产时矿渣、锰渣的助磨。

背景技术

我国是一个矿产大国，同时也是固体废弃物排放大国。每年有数亿吨的矿渣、钢渣以及锰渣被排放。目前我国矿渣利用率较高在90%以上，主要是生产矿渣水泥及水泥混凝土掺合料。我国钢渣、锰渣虽然在水泥、建材、道路等领域有所应用，但其综合利用率仅有10%左右。这些矿渣、钢渣、锰渣中金属成分高，导致其易磨性差。在粉磨这些材料时，一般要加入助磨剂，以提高粉磨效率、降低生产成本。

助磨剂主要分为固体助磨剂和液体助磨剂两大类。固体助磨剂用量一般在千分之一以上，分散性好，易运输，但是掺量大，运输成本相对较高。液体助磨剂一般有乙二醇、三乙醇胺、木质素、硬脂酸钠、尿素、纸浆废液等。但这些化工原料价格高昂，导致助磨剂成本较高，这也是目前助磨剂应用受限的一大原因。

针对上述存在的问题，本发明利用增塑剂生产产生的废酸渣，经过改性处理制成助磨剂，该助磨剂具有制备工艺简单、成本低的特点。目前，国内制备脂肪酸甲酯增塑剂主要是采用转酯化法，其工艺过程为：在浓硫酸的催化作用下，天然动植物油或经除杂处理后的地沟油中的脂肪酸三甘油酯与甲醇发生酯交换反应，逐步生成脂肪酸二甘油酯、脂肪酸单酯，同时又生成脂肪酸甲酯和甘油，反应完毕后上层是脂肪酸甲酯（增塑剂），下层是废酸渣。其中废酸渣按质量百分比含有6~8%的甲醇、10~12%的水、36~40%的硫酸以及42~46%的甘油和聚合甘油，其中甘油和聚甘油是助磨的有效成分。该废酸渣中含有对人体有害的甲醇和大量的浓硫酸，另外，其中的部分甘油在浓硫酸与高温的双重作用下还会发生缩聚反应，产生聚甘油。此类废酸渣难于处理应用，这是生产企业急需解决的问题。本发明以上述废酸渣为主要原料制备助磨剂，同时又解决了此类废酸渣的处置问题，一举两得。该助磨剂可用于矿渣、锰渣等材料的粉磨，具有助磨效果好、廉价、易运输等优点，既降低了生产能耗又保护了环境。

发明内容

本发明提供一种用于矿渣、锰渣等材料粉磨的助磨剂，该助磨剂由10份的废酸渣、3~4份的粉状消石灰、39~56份的无机粉料和3~5份的水制成。

所述废酸渣是由天然动植物油或地沟油经转酯化法生产脂肪酸甲酯产生的膏状废弃物；在浓硫酸催化条件下，天然动植物油或地沟油中的脂肪酸甘油三酯与甲醇发生转酯化反应生成脂肪酸甲酯和废酸渣，该废酸渣中含有重量份数为6~8%的甲醇、10~12%的水、36~40%的硫酸以及42~46%的甘油和聚合甘油。

所述消石灰为钙质消石灰，其中CaO和MgO的总含量≥75%、细度为90μm筛余量≤7%。用消石灰中和废酸渣中的硫酸，避免硫酸对设备造成腐蚀，该中和反应产生硫酸钙。

所述无机粉料由1份的水泥和2.5~3份的矿渣和1~1.5份的煤粉炉粉煤灰组成，所述无机粉料的细度为180目方孔筛筛余量≤10%。

一种制备上述助磨剂的方法，其过程为：将10份的所述废酸渣放入反应釜中升温，边搅拌边缓慢加入3~4份的粉状消石灰，在80~89℃条件下进行中和反应；在所述反应过程中，甲醇会从废酸渣中挥发出来，采用冷凝装置进行回收；所述中和反应至反应釜内物料的pH=7且没有甲醇挥发出时停止，将反应物冷却；再往反应物中加入39~56份的无机粉料和3~5份的水进行混合，然后通过成型机压制成颗粒状固体助磨剂。

所述中和反应为放热反应，因此在所述中和过程中，利用中和反应释放的热量和外部供热，将物料的反应温度控制在80~89℃；温度过低甲醇挥发速度缓慢，反应时间延长；温度过高，其中的聚甘油的聚合度增大，物料变稠影响正常搅拌。为了避免物料中甘油的过度缩聚，消石灰应当缓慢均匀加入，升温时间最好控制在5~10分钟，该中和反应时间最好控制在50分钟以内。

所述反应得到的反应物呈膏状，放置一段时间后，其中所含的液态甘油或聚甘油会部分析出，使助磨成分含量减少，造成助磨效果降低。因此，可以在所述方法中加入无机粉料，这有三方面的作用。一方面，可以使上述反应物中的液态甘油或聚甘油附着在无机粉料上不再析出，使助磨剂的成分保持稳定；另一方面，无机粉料中的粉煤灰中含有大量的玻璃质微球，粉煤灰发挥微球作用，对物料粉磨具有助磨作用；第三方面，颗粒状固体助磨剂不会发生粘连情况，比膏状助磨剂更容易运输和使用。除了所述废酸渣中的甘油和一定聚合度的聚甘油为有效助磨成分外，所述中和反应产生的硫酸钙，也具有一定的助磨作用。因此，在本发明的助磨剂制备方法中，通过严格控制工艺条件，减少甘油过度缩聚，充分发挥甘油、聚合甘油、粉煤灰、硫酸钙等多种组分协同作用，对矿渣、锰渣体系产生良好的助磨作用，具有比单一组分助磨剂更好的助磨作用。

本发明的有益效果：本发明以由天然动植物油或地沟油经转酯化法制备脂肪酸甲酯后产生的膏状废酸渣为原料，制备出具有良好助磨效果的助磨剂；该助磨剂能提高矿渣、锰渣等材料的粉磨效率、降低其生产成本。本发明为增塑剂生产中产生的废酸渣提供了一条资源化清洁利用的方法，即有效回收了甲醇，同时又制备出一种高效助磨剂；本发明对减少环境污染、降低生产成本和提高生产效率都具有积极的作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：将10份的废酸渣放入反应釜中，边搅拌边缓慢加入消石灰进行中和反应；物料5分钟升至80℃；反应过程中挥发出来的甲醇用冷凝装置进行回收；该中和反应至反应釜内的物料pH=7且没有甲醇挥发出时停止；将上述反应物冷却，再往反应物中加入39份的无机粉料和3份的水进行混合，然后通过成型机压制成颗粒状固体助磨剂。该反应过程消石灰用量为3份，消石灰中CaO和MgO的总含量为97%，其90μm筛余量为5.1%；所述无机粉料由1份的水泥和2.5份的矿渣和1.5份的煤粉炉粉煤灰组成，所述无机粉料的细度为180目方孔筛筛余量≤10%。

实施例2：将10份的废酸渣放进反应釜中，边搅拌边缓慢加入消石灰进行中和反应；物料10分钟升至85℃；反应过程中挥发出来的甲醇用冷凝装置进行回收；该中和反应至反应釜内的物料pH=7且没有甲醇挥发出时停止；将反应物冷却，再往反应物中加入45份的无机粉料和4份的水进行混合，然后经成型机压制得到颗粒状固体助磨剂。该反应过程消石灰用量为3.7份，消石灰中CaO和MgO的总含量为78%，其90μm筛余量为6.2%；所述无机粉料由1份的水泥和2.7份的矿渣和1.3份的煤粉炉粉煤灰组成，所述无机粉料的细度为180目方孔筛筛余量≤10%。

实施例3：将10份的废酸渣放进反应釜中，边搅拌边缓慢加入消石灰进行中和反应；物料7分钟升至89℃；反应过程中挥发出来的甲醇用冷凝装置进行回收；该中和反应至反应釜内的物料pH=7且没有甲醇挥发出时停止；将反应物冷却，再往反应物中加入56份的无机粉料和5份的水进行混合，然后经成型机压制得到颗粒状固体助磨剂。该反应过程消石灰用量为3.2份，消石灰中CaO和MgO的总含量为89%，其90μm筛余量为5.7%；所述无机粉料由1份的水泥和3份的矿渣和1份的煤粉炉粉煤灰组成，所述无机粉料的细度为180目方孔筛筛余量≤10%。

上述实施例的实施效果如下所述：每组试验中，矿渣和锰渣的重量比例为7:3，其总量为5kg，采用SMΦ500mm×500mm试验磨。下表为本实施例的助磨剂与市售助磨剂的对比试验。其中，本实施例1~3的助磨剂掺量中，各助磨剂所含无机粉料不同，但每一组试验中所含的甘油和聚合甘油的总量均为矿渣和锰渣总重量的0.0034%。其它市售助磨剂的掺加量是经过多次试验确定的该助磨剂的最佳掺量，粉磨时间70min，粉磨后测定粉料的比表面积和粒度分布。

Claims (4)

1.一种用于矿渣、锰渣粉磨的助磨剂，其特征在于，该助磨剂由10份的废酸渣、3~4份的粉状消石灰、39~56份的无机粉料和3~5份的水制成；所述废酸渣为由天然动植物油或地沟油经转酯化法制备脂肪酸甲酯后产生的膏状废酸渣，该废酸渣含有重量份数为6~8%的甲醇、10~12%的水、36~40%的硫酸以及42~46%的甘油和聚合甘油；所述无机粉料由1份的水泥和2.5~3份的矿渣和1~1.5份的煤粉炉粉煤灰组成，所述无机粉料的细度为180目方孔筛筛余量≤10%。

2.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述消石灰为钙质消石灰，其中CaO和MgO的总含量≥75%、细度为90μm筛余量≤7%。

3.一种制备权利要求1所述助磨剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将10份的所述废酸渣放入反应釜中升温，边搅拌边缓慢加入3~4份的粉状消石灰，在80~89℃条件下进行中和反应，并对挥发出的甲醇进行回收；所述中和反应至反应釜内物料的pH=7且没有甲醇挥发出时停止，将反应物冷却；再往反应物中加入39~56份的无机粉料和3~5份的水进行混合，然后通过成型机压制成颗粒状固体助磨剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述废酸渣最好在5~10分钟内升至80~89℃，所述中和反应最好控制在50分钟以内。