CN105366981A

CN105366981A - 一种水泥助磨剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105366981A
Application number: CN201510844795.9A
Authority: CN
Inventors: 梁峙; 梁骁
Original assignee: Xuzhou University of Technology
Current assignee: Xuzhou University of Technology
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明公开了一种水泥助磨剂及其制备方法和应用，由以下组分按重量份数配比组成：三硝基间苯三胺2～7份，苯甲基乙基苯胺3～7份，萜烯酚树脂2～4份，粉煤灰9～21份，钛白粉6～8份，二氧化硅2～5份，甲基丙烯酸4～8份，聚乳酸-三亚甲基碳酸酯2～7份，聚乙二烯5～9份，三乙醇胺硫酸酯10～50份，酰胺戊二酸胺2～5份，邻苯二甲酸6～12份。本发明所述水泥助磨剂表面分散性好、流动性高，能够提升水泥强度及分散解离度。

Description

一种水泥助磨剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于化工建筑材料领域，尤其涉及一种水泥助磨剂及其制备方法和应用。

背景技术

在水泥生产过程中，水泥助磨剂已被广泛应用于水泥物料的粉磨，水泥助磨剂作为水泥生产过程中的工艺外加剂除能提高水泥生产过程中水泥粉磨的效率外(简称提产)，还能通过改变水泥的水化速率，提高水泥的3天及28天抗压强度(简称提强)，提产效果主要取决于组成助磨剂的各物质与水泥磨机工作状态的适应性，而提强效果则主要取决于组成助磨剂的各物质与水泥各种矿物成分的相互作用，也就是说目前水泥助磨剂的配方主要根据各水泥企业水泥磨机工作状态和水泥的矿物组成而定，这就要求水泥助磨剂的配方不仅要做到一厂一配方，而且当该水泥企业水泥磨机工作状态或水泥的各种矿物成分改变时，水泥助磨剂的配方也应相应调整，才能达到最佳效果。而实际情况是：目前的水泥助磨剂均在水泥助磨剂企业生产配制好后通过灌装运输到水泥生产现场，在水泥连续生产的整个过程中，根据水泥磨机中的物料量，按配比要求通过控制输送泵的方式将水泥助磨剂定量加入到水泥磨机中，当水泥企业水泥磨机工作状态或水泥各种矿物成分改变时，这种助磨剂传统的配制和使用方法很难做到适时调整水泥助磨剂的配方；此外，由于水泥助磨剂是两种以上原料液体按一定比例经物理混合而成，时间长不仅引起原料液体分层，而且易产生化学络合和加成反应，造成水泥助磨剂配方成分的改变。基于以上两个原因，造成目前水泥助磨剂产品在水泥生产过程中使用时，效果不稳定，严重影响了产品质量，降低了企业的效益。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种表面分散性好、流动性高，提升水泥强度、分散解离度的水泥助磨剂，本发明提供了一种水泥助磨剂及其制备方法和应用。

技术方案：一种水泥助磨剂，由以下组分按重量份数配比组成：三硝基间苯三胺2～7份，苯甲基乙基苯胺3～7份，萜烯酚树脂2～4份，粉煤灰9～21份，钛白粉6～8份，二氧化硅2～5份，甲基丙烯酸4～8份，聚乳酸-三亚甲基碳酸酯2～7份，聚乙二烯5～9份，三乙醇胺硫酸酯10～50份，酰胺戊二酸胺2～5份，邻苯二甲酸6～12份。

优选的，所述水泥助磨剂由以下组分按重量份数配比组成：三硝基间苯三胺2～4份，苯甲基乙基苯胺3～6份，萜烯酚树脂3～4份，粉煤灰10～16份，钛白粉6～7份，二氧化硅2～4份，甲基丙烯酸5～7份，聚乳酸-三亚甲基碳酸酯3～5份，聚乙二烯7～8份，三乙醇胺硫酸酯11～44份，酰胺戊二酸胺3～4份，邻苯二甲酸7～10份。

一种水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：

第1步、将电导率为0.01Mv～0.05Mv的超纯水330～990份，通过粒子加速器处理5～10分钟后注入到阴离子交换柱中吸附10～20分钟，采用强酸弱碱盐洗脱阴离子交换柱，并将洗脱液加入反应釜中，启动反应釜搅拌电机，搅拌机转速为80～120转/分钟，依次加入三硝基间苯三胺、苯甲基乙基苯胺、萜烯酚树脂，开启反应釜高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜内温度上升至60～80℃，保温1～2小时；

第2步、取粉煤灰，钛白粉和二氧化硅混合并粉碎至粒径为460～560目，将混合粉末加入甲基丙烯酸中搅拌制成混合液，将多孔载体浸入混合液中，吸附30～60分钟；

第3步、将第2步吸附后得到的混合液加至反应釜中，反应釜中搅拌机转速提高至120～150转/分钟，再次启动高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜温度上升至110～125℃；依次加入聚乳酸-三亚甲基碳酸酯、聚乙二烯搅拌至完全溶解，关闭反应釜进料仓门，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02～-0.06MPa，通入氦气使得反应釜压力增加至0.005～0.01MPa，保温30～60分钟；

第4步、将反应釜内压力降至0MPa，搅拌机转速降至85～110转/分，向热交换器中通入冷却水，使得反应釜温度降至70～85℃，加入三乙醇胺硫酸酯，酯化反应1～3小时，使得反应釜内溶液的酯化平衡值为4.3～9.5；依次加入酰胺戊二酸胺、邻苯二甲酸，反应釜搅拌机转速降至50～80转/分钟，保温60～120分钟；出料、干燥、过筛后即可制得水泥助磨剂。

优选的，第1步中粒子加速器设定的工作参数如下：能量为0.75MeV～2.5MeV，束流为200mA～400mA，束功率为200kW～400kW，束流水平能量为0.7MeV～1.5MeV，束流竖直能量为0.5MeV～2.0MeV，引出束流均匀度为70％～90％。

优选的，第1步中强酸弱碱盐为硫酸铵，质量浓度为35％～45％。

优选的，第2步中多孔载体为堇青石蜂窝多孔陶瓷载体，孔密度为400～800孔/cm²。

一种水泥助磨剂在混合型水泥的生产、研磨过程中的应用。

优选的，所述混合型水泥是由深度为1200米以下的深层矿井渣、火山灰、及粉煤灰制得的水泥。

优选的，在混合型水泥生产球磨后期，所述水泥助磨剂与混合型水泥按质量比0.005～0.008:1混合。

有益效果：(1)本发明较现有技术中的水泥助磨剂具有更广的适用性，且聚合度高易于保存；(2)采用本发明所述水泥助磨剂生产的水泥净浆流动性好，从而使得成品混凝土的流变性明显得到提高；(3)本发明所述水泥助磨剂在成品混凝土中与各种外加剂兼容性好，克服了现有技术中的助磨剂与外加剂有着苛刻匹配性和选择性的缺陷；(4)本发明所述水泥助磨剂表面分散性好、流动性高，能够提升水泥强度及分散解离度。

附图说明

图1是本发明所述水泥助磨剂的显微图；

图2是对照例所述水泥助磨剂的显微图；

图3是实施例1～3和对照例所述水泥助磨剂的成品混凝土水泥流切变曲线；

图4是实施例1～3和对照例所述水泥助磨剂的成品混凝土水泥粉体流变曲线；

图5是实施例1～3和对照例所述水泥助磨剂的成品混凝土水泥分散解聚度曲线。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

按照以下步骤制备本发明所述水泥助磨剂：

第1步、将电导率为0.01Mv的超纯水330份，通过粒子加速器处理5分钟后注入到阴离子交换柱中吸附10分钟，采用强酸弱碱盐洗脱阴离子交换柱，并将洗脱液加入反应釜中，启动反应釜搅拌电机，搅拌机转速为80转/分钟，依次加入三硝基间苯三胺2份、苯甲基乙基苯胺3份、萜烯酚树脂2份，开启反应釜高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜内温度上升至60℃，保温1小时；

第2步、取粉煤灰9份，钛白粉6份和二氧化硅2份混合并粉碎至粒径为460目，将混合粉末加入4份甲基丙烯酸中搅拌制成混合液，将多孔载体浸入混合液中，吸附30分钟；

第3步、将第2步吸附后得到的混合液加至反应釜中，反应釜中搅拌机转速提高至120转/分钟，再次启动高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜温度上升至110℃；依次加入聚乳酸-三亚甲基碳酸酯2份、聚乙二烯5份搅拌至完全溶解，关闭反应釜进料仓门，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02MPa，通入氦气使得反应釜压力增加至0.005MPa，保温30分钟；

第4步、将反应釜内压力降至0MPa，搅拌机转速降至85转/分，向热交换器中通入冷却水，使得反应釜温度降至70℃，加入三乙醇胺硫酸酯10份，酯化反应1小时，使得反应釜内溶液的酯化平衡值为4.3；依次加入酰胺戊二酸胺2份、邻苯二甲酸6份，反应釜搅拌机转速降至50转/分钟，保温60分钟；出料、干燥、过筛后即可制得水泥助磨剂。

实施例2

按照以下步骤制备本发明所述水泥助磨剂：

第1步、将电导率为0.05Mv的超纯水990份，通过粒子加速器处理10分钟后注入到阴离子交换柱中吸附20分钟，采用强酸弱碱盐洗脱阴离子交换柱，并将洗脱液加入反应釜中，启动反应釜搅拌电机，搅拌机转速为120转/分钟，依次加入三硝基间苯三胺7份、苯甲基乙基苯胺7份、萜烯酚树脂4份，开启反应釜高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜内温度上升至80℃，保温2小时；

第2步、取粉煤灰21份，钛白粉8份和二氧化硅5份混合并粉碎至粒径为560目，将混合粉末加入8份甲基丙烯酸中搅拌制成混合液，将多孔载体浸入混合液中，吸附60分钟；

第3步、将第2步吸附后得到的混合液加至反应釜中，反应釜中搅拌机转速提高至150转/分钟，再次启动高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜温度上升至125℃；依次加入聚乳酸-三亚甲基碳酸酯7份、聚乙二烯9份搅拌至完全溶解，关闭反应釜进料仓门，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.06MPa，通入氦气使得反应釜压力增加至0.01MPa，保温60分钟；

第4步、将反应釜内压力降至0MPa，搅拌机转速降至110转/分，向热交换器中通入冷却水，使得反应釜温度降至85℃，加入三乙醇胺硫酸酯50份，酯化反应3小时，使得反应釜内溶液的酯化平衡值为9.5；依次加入酰胺戊二酸胺5份、邻苯二甲酸12份，反应釜搅拌机转速降至80转/分钟，保温120分钟；出料、干燥、过筛后即可制得水泥助磨剂。

实施例3

按照以下步骤制备本发明所述水泥助磨剂：

第1步、将电导率为0.035Mv的超纯水730份，通过粒子加速器处理8分钟后注入到阴离子交换柱中吸附15分钟，采用强酸弱碱盐洗脱阴离子交换柱，并将洗脱液加入反应釜中，启动反应釜搅拌电机，搅拌机转速为90转/分钟，依次加入三硝基间苯三胺5份、苯甲基乙基苯胺5份、萜烯酚树脂3份，开启反应釜高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜内温度上升至70℃，保温1.5小时；

第2步、取粉煤灰10份，钛白粉7份和二氧化硅4份混合并粉碎至粒径为490目，将混合粉末加入7份甲基丙烯酸中搅拌制成混合液，将多孔载体浸入混合液中，吸附50分钟；

第3步、将第2步吸附后得到的混合液加至反应釜中，反应釜中搅拌机转速提高至130转/分钟，再次启动高压蒸汽开关，向热交换器中通入高温高压蒸汽，使得反应釜温度上升至120℃；依次加入聚乳酸-三亚甲基碳酸酯5份、聚乙二烯7份搅拌至完全溶解，关闭反应釜进料仓门，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.04MPa，通入氦气使得反应釜压力增加至0.009MPa，保温50分钟；

第4步、将反应釜内压力降至0MPa，搅拌机转速降至100转/分，向热交换器中通入冷却水，使得反应釜温度降至75℃，加入三乙醇胺硫酸酯40份，酯化反应2小时，使得反应釜内溶液的酯化平衡值为5.3；依次加入酰胺戊二酸胺3份、邻苯二甲酸8份，反应釜搅拌机转速降至70转/分钟，保温100分钟；出料、干燥、过筛后即可制得水泥助磨剂。

对照例

对照例为市售某品牌的水泥助磨剂用于水泥的生产、研磨过程。

实施例4

将实施例1～3制备获得的水泥助磨剂和对照例所述的水泥助磨剂用于混合型水泥生产和研磨过程，其中所述混合型水泥是由深度为1200米以下的深层矿井渣、火山灰、及粉煤灰制得，水泥助磨剂与混合型水泥按质量比0.006:1混合。处理结束后分别对成品混凝土中助磨剂的性能，及其对成品混凝土各项参数的影响做检测。表1为实施例1～3和对照例所述的水泥助磨剂在成品混凝土中的性能及其对混凝土性能参数的影响，从表1可见，本发明所述的水泥助磨剂，其分散度、水泥强度提升率、水泥产量提升率、水泥流动率均高于现有技术生产的产品。

表1实施例1～3和对照例所述的水泥助磨剂性能测定

此外，如图1、2所示，本发明所述的水泥助磨剂晶体细小、量多，遍布于水泥各组份中，表面积与体积比较大，表面分散性好，连续相中游离的分散载体的浓度相对对照例高，在水泥砂浆中的流动性高、粘度低。添加本发明的水泥助磨剂使得水泥晶体聚集成团小，形成分散结构的小晶体；而对照例的助磨剂则在成品混凝土中晶体大、量少，沉淀形成聚团粒，表面积与体积之比较小，表面分散载体少，连续相中游离的分散载体的浓度低，在成品混凝土中的流动性差、粘度高。如图3～5所示，使用本发明所述水泥助磨剂于成品混凝土中其水泥流切变、粉体流变、分散解聚度性能均优于现有产品。

Claims

1.一种水泥助磨剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比组成：三硝基间苯三胺2～7份，苯甲基乙基苯胺3～7份，萜烯酚树脂2～4份，粉煤灰9～21份，钛白粉6～8份，二氧化硅2～5份，甲基丙烯酸4～8份，聚乳酸-三亚甲基碳酸酯2～7份，聚乙二烯5～9份，三乙醇胺硫酸酯10～50份，酰胺戊二酸胺2～5份，邻苯二甲酸6～12份。

2.根据权利要求1所述的一种水泥助磨剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比组成：三硝基间苯三胺2～4份，苯甲基乙基苯胺3～6份，萜烯酚树脂3～4份，粉煤灰10～16份，钛白粉6～7份，二氧化硅2～4份，甲基丙烯酸5～7份，聚乳酸-三亚甲基碳酸酯3～5份，聚乙二烯7～8份，三乙醇胺硫酸酯11～44份，酰胺戊二酸胺3～4份，邻苯二甲酸7～10份。

3.权利要求1或2所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，第1步中粒子加速器设定的工作参数如下：能量为0.75MeV～2.5MeV，束流为200mA～400mA，束功率为200kW～400kW，束流水平能量为0.7MeV～1.5MeV，束流竖直能量为0.5MeV～2.0MeV，引出束流均匀度为70％～90％。

5.根据权利要求3所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，第1步中强酸弱碱盐为硫酸铵，质量浓度为35％～45％。

6.根据权利要求3所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，第2步中多孔载体为堇青石蜂窝多孔陶瓷载体，孔密度为400～800孔/cm²。

7.权利要求1或2所述的一种水泥助磨剂在混合型水泥的生产、研磨过程中的应用。

8.根据权利要求7所述应用，其特征在于，所述混合型水泥是由深度为1200米以下的深层矿井渣、火山灰、及粉煤灰制得的水泥。

9.根据权利要求7所述应用，其特征在于，在混合型水泥生产球磨后期，所述水泥助磨剂与混合型水泥按质量比0.005～0.008:1混合。