CN106116202A - 含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂及其制备与使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂及其制备与使用方法，所述的水泥助磨剂包括以质量比5～10:1混合的废弃植物油和三乙醇胺盐酸盐；通过以下方法制成：(1)称取废弃植物油，调节其pH值至8～9；(2)再将废弃植物油与三乙醇胺盐酸盐混合，即制得水泥助磨剂；使用时，以0.115％～0.01％的掺量加入到水泥粉磨过程中，进行使用。与现有技术相比，本发明有效的解决了废弃植物油的资源化问题，水泥助磨剂能有显著改善水泥粉磨效率与提高水泥强度，原料成本低，制备工艺简单等。

Description

含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂及其制备与使用方法
技术领域
本发明涉及属于建材领域，尤其是涉及一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂及其制备与使用方法。
背景技术
废弃植物油直接排放导致排污管道等堵塞，如倾倒到城市固废掩埋或处理厂，除可污染地下水与土壤外，亦会困扰这些厂的正常运行。它在食品中的使用会带来许多健康危害如引起消化不良、腹泻、胃痛及更严重的疾病如胃癌等。因此，它成为严重的环境与食品安全问题。我国每年有500万吨的废弃植物油排放。废弃植物油除用于生产肥皂和化学产品外，主要用于生产生物质燃料。但生产生物质燃料工艺复杂，此外，需大量资金投入进行生产设备购置等，并废弃植物油在生物质燃料生产过程中不能完全利用，有部分废弃物排放。开辟废弃植物油资源化新途径，对于分化当前废弃植物油资源化负担，对其有效和安全废弃物管理植物油具有重要意义。
水泥作为一种重要建筑材料，在各种工程中广泛使用。但众所周知，水泥工业能源消费大。为了节约能源，改善水泥粉磨效率，通过在水泥熟料的粉磨过程中添加助磨剂。此外，水泥助磨剂的添加可改善水泥物理性能，降低水泥生产中熟料用量，节约因水泥熟料生产而带来的煤、电消耗，及大气污染物的排放，提高工业废渣的利用效率，在实现“节能”效果的同时，也达到了“减排”的目的。水泥助磨剂的原材料通常为化工产品，除价格较贵外，这些产品通常以石油为原料生产而来。这些原材料的通常为不可再生材料，这些材料的大量使用，将带来严重的环境与资源问题。为了解决助磨剂成本居高不下的问题，原材料的不可持续使用问题，寻求工业副产品作为助磨剂原料，制备助磨剂，降低助磨剂生产成本和解决原材料的不可持续问题成为当前助磨剂生产厂商亟待解决的问题，亦为助磨剂发展的趋势和助磨剂领域研究的热点。
中国专利201510069060.3公开了一种利用工业废酸和铵盐制备水泥助磨剂及其方法，其配比是废酸、铵盐、三乙醇胺、环氧乙烷的质量比按(0.5-3.0)∶1∶(5-0.5)∶(1.0-5)调配。制备方法为：将废酸、铵盐加入到反应器中搅拌均匀后，缓慢加入三乙醇胺，再连续加入环氧乙烷，待熟化反应到反应压力恒定后，减压脱水或者降至室温析晶分离、干燥得粉体产品。该专利的水泥助磨剂虽然也能实现工业废料的利用，但是其制备工艺相对较为繁琐。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂及其制备与使用方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂，包括以质量比5～10:1混合的废弃植物油和三乙醇胺盐酸盐。
所述的废弃植物油为工业或餐饮业收集的废弃植物油粗品，通过剔除杂质或漂浮物制得。
所述的三乙醇胺盐酸盐为市售产品或由盐酸与三乙醇胺以1:1摩尔比反应生成。
所述的三乙醇胺盐酸盐的有效含量不低于98％。
含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取废弃植物油，调节其pH值至8～9；
(2)再将废弃植物油与三乙醇胺盐酸盐混合，即制得水泥助磨剂。
步骤(2)中的混合时间不少于10min。
含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂的使用方法，所述的水泥助磨剂在水泥粉磨过程中加入即可。
所述的水泥助磨剂掺加量为水泥重量的0.01％～0.115％。
本发明中，剔除杂质和漂浮物的废弃植物油主要由各种饱和与不饱和的脂肪酸组成，这些饱和与不饱和脂肪酸含有极性较强的羧基和羟基，在水泥粉磨过程中吸附于水泥颗粒表面形成一层膜或者进入水泥颗粒的孔隙或裂缝，防止水泥颗粒结合在一起或发生团聚。并因水泥颗粒表面极性的改变，粉磨过程中水泥颗粒的流速增加，水泥的粉磨效率进一步改善。此外，因粉磨过程中水泥颗粒表面膜的形成，及废弃物植物油不溶于水的特征，使得水在水泥搅拌过程中难以吸附于水泥颗粒表面，阻止了水泥的初步水化，因此水泥浆体在成型过程中能够搅拌均匀，后期强度发展过程中能够形成密实的结构。此外，废弃植物油中的饱和脂肪酸有较长的碳-氢链，能够填充水泥浆体中的孔隙，使得水泥水化浆体更加密实。因此，废弃物植物油除可改善水泥粉磨的效率外，亦可增加水泥浆体的强度。但废弃植物油因阻止了水吸附于水泥颗粒表面，并废弃物植物油中不饱和的脂肪酸在水泥水化浆体的水化过程中亦被氧化，致使水泥浆体中存在小的孔隙。因此除凝结时间延长外，因不饱和脂肪酸的存在，限制了废弃物植物油改善水泥浆体强度作用的发挥。三乙醇胺盐酸盐具有羟基和氨基等极性基团，除在水泥粉磨过程中进一步发挥改善粉磨效果外，三乙醇胺盐酸盐在水泥浆体的凝结硬化过程中释放出大量三乙醇胺和盐酸，微量的盐酸与水泥的水化产物如氢氧化钙等强碱性物质进一步反应，形成这些碱性物质的盐酸盐，这些碱性物质的盐酸盐进一步激发水泥水化，使得水泥水化加速。解决废弃植物油作为助磨剂组分对水泥水化的延缓和凝结时间的延长作用。这两种具有优异助磨效果和改善水泥性能组分的复合使用，使得这种助磨剂具有高的性能。同时因废弃物的利用，成本大大降低，而且可解决水泥助磨剂材料的来源问题。
本发明中高性能水泥助磨剂实现高性能的途径是：废弃植物油含中含有大量的羧基和羟基起水泥粉磨过程中的助磨作用，水泥浆体搅拌、凝结硬化过程中的更密实化作用；三乙醇胺盐酸盐的助磨作用，水泥浆体凝结硬化过程的促凝与激发作用；二者复合解决废弃植物油的缓凝作用及助磨与性能改善的叠加作用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)废弃物植物油作为该新型高性能助磨剂的其一组分在水泥粉磨过程中使用，解决废弃植物油的资源化问题。
(2)废弃植物油作为助磨剂其一组分的使用，解决传统助磨剂原材料的来源问题，促进水泥助磨剂的可持续化。
(3)废弃植物油作为该新型高性能助磨剂的其一组分在水泥粉磨过程中的应用，可降低水泥助磨剂的成本。
(4)废弃植物油与三乙醇胺盐酸盐的助磨效果相互叠加，实现助磨效果的高性能化，在水泥基材料的增强方面各自发挥优势，实现增强效果，达到高性能化，凝结时间方面相互互补，解决单一应用对水泥凝结时间的负面影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
在某回收地获取1公斤废弃植物油，人工方式剔除废弃植物油中的杂质与漂浮物，称取0.5公斤废弃植物油，缓慢加入NaOH并搅拌，不断测试废弃植物油Ph值，使得废弃植物油的pH值至8～9。称取NaOH处理的废弃植物油0.5公斤，称取商用三乙醇胺盐酸盐0.075公斤，其中有效含量为100％。采用人工方式进行混合搅拌15分钟，即可制得含有废弃植物油的新型高性能助磨剂。称取普通硅酸盐水泥熟料4.85公斤和0.15公斤石膏，以0.115％、0.01％掺量将制好的助磨剂加入到5公斤(水泥熟料与石膏的总量)水泥中，在小型粉磨机中进行粉磨至比表面积为4100cm2/g，进行易磨性和性能分析。其中添加该新型高性能助磨剂的水泥性能指标与空白水泥性能指标进行对比如下表所示。
从上述结果可以看出，本发明所述的新型高性能水泥助磨剂粉磨的水泥在粉磨过程中易磨性指数显著提高，当该助磨剂掺量为0.115％时，易磨性指数达0.99。此外，助磨剂的添加并未对水泥的凝结时间产生不利影响，同时却显著改善水泥不同龄期的强度。当掺量为0.01％时，强度提高3MPa，掺量为0.115％时，强度提高6MPa。因此，助磨剂具有显著的改善水泥粉磨效率与提高水泥强度的作用。
实施例2
在某回收地获取1公斤废弃植物油，人工方式剔除废弃植物油中的杂质与漂浮物，称取0.5公斤废弃植物油，缓慢加入NaOH并搅拌，不断测试废弃植物油Ph值，使得废弃植物油的pH值至8～9。称取NaOH处理的废弃植物油0.25公斤，称取商用三乙醇胺盐酸盐0.05公斤，其中有效含量为100％。采用人工方式进行混合搅拌10分钟，即可制得含有废弃植物油的新型高性能助磨剂。称取普通硅酸盐水泥熟料4.85公斤和0.15公斤石膏，以0.1％、0.05％掺量将制好的助磨剂加入到5公斤(水泥熟料与石膏的总量)水泥中，在小型粉磨机中进行粉磨至比表面积为4100cm2/g，进行易磨性和性能分析。其中添加该新型高性能助磨剂的水泥性能指标与空白水泥性能指标进行对比如下表所示。
实施例3
在某回收地获取1公斤废弃植物油，人工方式剔除废弃植物油中的杂质与漂浮物，称取0.5公斤废弃植物油，缓慢加入NaOH并搅拌，不断测试废弃植物油Ph值，使得废弃植物油的pH值至8～9。称取NaOH处理的废弃植物油0.5公斤，称取商用三乙醇胺盐酸盐0.05公斤，其中有效含量为100％。采用人工方式进行混合搅拌20分钟，即可制得含有废弃植物油的新型高性能助磨剂。称取普通硅酸盐水泥熟料4.85公斤和0.15公斤石膏，以0.08％、0.06％掺量将制好的助磨剂加入到5公斤(水泥熟料与石膏的总量)水泥中，在小型粉磨机中进行粉磨至比表面积为4100cm2/g，进行易磨性和性能分析。其中添加该新型高性能助磨剂的水泥性能指标与空白水泥性能指标进行对比如下表所示。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂，其特征在于，包括以质量比5～10:1混合的废弃植物油和三乙醇胺盐酸盐。
2.根据权利要求1所述的一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂，其特征在于，所述的废弃植物油为工业或餐饮业收集的废弃植物油粗品，通过剔除杂质或漂浮物制得。
3.根据权利要求1所述的一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂，其特征在于，所述的三乙醇胺盐酸盐为市售产品或由盐酸与三乙醇胺以1:1摩尔比反应生成。
4.根据权利要求1所述的一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂，其特征在于，所述的三乙醇胺盐酸盐的有效含量不低于98％。
5.如权利要求1～4任一所述的含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取废弃植物油，调节其pH值至8～9；
(2)再将废弃植物油与三乙醇胺盐酸盐混合，即制得水泥助磨剂。
6.根据权利要求1所述的一种含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的混合时间不少于10min。
7.如权利要求1～4任一所述的含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂的使用方法，其特征在于，所述的水泥助磨剂在水泥粉磨过程中加入即可。
8.根据权利要求7所述的含有废弃植物油的高性能水泥助磨剂的使用方法，其特征在于，所述的水泥助磨剂掺加量为水泥重量的0.01％～0.115％。
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