CN107056124A - 一种水泥助磨剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥助磨剂的制备方法：以垃圾渗滤液浓缩液、烟秆黑液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷为原料，依次通过碱化、磺化反应制得水泥助磨剂，该方法不仅操作简单、并且能大大降低水泥助磨剂的原料成本，有利于保护环境和促进废物资源的再利用，同时还具有良好的经济效益前景。

Description

一种水泥助磨剂的制备方法
技术领域
本发明涉及水泥添加剂领域，尤其是一种水泥助磨剂的制备方法。
背景技术
随着城市化发展进程的日益加快，房地产和市政建筑项目日益增加，使得水泥需求量一直居高不下，由于水泥的粉磨过程是水泥生产中能量消耗最高的过程，因此大部分水泥生产厂家都会在水泥粉磨的过程中加入助磨剂来提高粉磨效率并降低粉末过程中的能量消耗和提高水泥质量；另外，随着经济日益发展和人们生活水平的提高，城市垃圾的产生量一直呈稳固上升的趋势，由于城市垃圾处理过程中会产生腐植酸，将腐植酸经化学方法进行转化可得到活性物质，将其作为水泥助磨剂进行使用能够促进资源的循环再利用；与此同时，在造纸、制烟过程中会产生大量含有木质素的黑液，由于木质素是生产水泥助磨剂的重要组成原料，因此将城市垃圾处理过程中的垃圾渗滤液与造纸、制烟过程中产生的黑液用来作为生产水泥助磨剂的原料，对资源再利用和实现废物处理副产物的二次经济价值具有重大意义。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、适用于工业化生的水泥助磨剂的制备方法。
为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：
一种水泥助磨剂的制备方法：以垃圾渗滤液浓缩液、烟秆黑液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷为原料，依次通过碱化、磺化反应制得水泥助磨剂。
进一步，一种水泥助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将烟秆黑液的pH调节至8.5～10.5；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与催化剂以1000∶1～5的质量比加入催化剂，再按烟秆黑液与磺化剂以10∶1～2的质量比将磺化剂加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为70～90℃，进行磺化反应3～5h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至7～8.5；
(5)将步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷和水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂。
进一步，所述的步骤(5)中各添加组分的质量分数为：
进一步，所述的催化剂为硫酸铁、硫酸铜中的一种或两种混合而成。
进一步，所述的磺化剂为亚硫酸氢铵、硫酸、亚硫酸钠中的至少一种混合而成。
进一步，所述的步骤(3)中喷雾干燥设备的雾化器温度为140～300℃，喷雾出口的温度为65～90℃。
进一步，所述步骤(5)均匀混合制成的水泥助磨剂的相对分子质量Mn为8000～50000。
进一步，所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液通过反渗透、纳滤、超滤、微滤中的至少一种方法，在压力为0.1～0.2Mpa的条件下制得的浓缩液，所制得的垃圾渗滤液浓缩液的固含量为35％～65％。
进一步，所述的烟秆黑液为通过碱法高压蒸煮制得，所述制得的烟秆黑液的固含量为20％～60％。
一种如上述任一所述的制备方法制备的水泥助磨剂的应用，将制得的水泥助磨剂按水泥总质量的0.01％～0.02％直接使用在水泥粉磨过程中。
采用上述的技术方案，本发明的有益目的在于：通过利用垃圾渗滤液浓缩液、烟秆黑液粉末作为生产水泥助磨剂的原料，将其分别进行碱化、磺化后，再与三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺和烷基糖苷进行混合制成水泥助磨剂，不仅大大降低了水泥助磨剂的原料成本，有利于保护环境和促进废物资源的再利用，同时还具有良好的经济效益前景。
具体实施方式
一种水泥助磨剂的制备方法：以垃圾渗滤液浓缩液、烟秆黑液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷为原料，依次通过碱化、磺化反应制得水泥助磨剂。
进一步，一种水泥助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将烟秆黑液的pH调节至8.5～10.5；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与催化剂以1000∶1～5的质量比加入催化剂，再按烟秆黑液与磺化剂以10∶1～2的质量比将磺化剂加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为70～90℃，进行磺化反应3～5h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至7～8.5；
(5)将步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷和水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂。
进一步，所述的步骤(5)中各添加组分的质量分数为：
进一步，所述的催化剂为硫酸铁、硫酸铜中的一种或两种混合而成。
进一步，所述的磺化剂为亚硫酸氢铵、硫酸、亚硫酸钠中的至少一种混合而成。
进一步，所述的步骤(3)中喷雾干燥设备的雾化器温度为140～300℃，喷雾出口的温度为65～90℃。
进一步，所述步骤(5)均匀混合制成的水泥助磨剂的相对分子质量Mn为8000～50000。
进一步，所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液通过反渗透、纳滤、超滤、微滤中的至少一种方法，在压力为0.1～0.2Mpa的条件下制得的浓缩液，所制得的垃圾渗滤液浓缩液的固含量为35％～65％。
进一步，所述的烟秆黑液为通过碱法高压蒸煮制得，所述制得的烟秆黑液的固含量为20％～60％。
一种如上述任一所述的制备方法制备的水泥助磨剂的应用，将制得的水泥助磨剂按水泥总质量的0.01％～0.02％直接使用在水泥粉磨过程中。
实施例1
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将固含量为25％、通过碱法高压蒸煮制得的秸秆黑液的pH调节至8.5；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与硫酸铜以1000∶1的质量比加入硫酸铜，再按烟秆黑液与亚硫酸氢铵以10∶1的质量比将亚硫酸氢铵加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为90℃，进行磺化反应3h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到雾化器温度为140℃，出口温度为65℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将固含量为40％、通过纳滤法在0.1Mpa条件下浓缩制得的垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至7；
(5)取22Kg步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与12Kg步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、8Kg三乙醇胺、11Kg糖蜜、3Kg羧基硅油、0.5Kg聚磷酸盐、12Kg聚合醇胺、9Kg烷基糖苷和22.5Kg水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂，所述的水泥助磨剂相对分子质量Mn为10000。
实施例2
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将固含量为20％，通过碱法高压蒸煮制得的秸秆黑液的pH调节至9；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与硫酸铁以1000∶2的质量比加入硫酸铁，再按烟秆黑液与硫酸以10∶2的质量比将硫酸加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为80℃，进行磺化反应4h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到雾化器温度为180℃，出口温度为70℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将固含量为35％、通过微滤法在0.1Mpa条件下浓缩制得的垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至8；
(5)取20Kg步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与12Kg步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、5Kg三乙醇胺、9Kg糖蜜、2Kg羧基硅油、0.5Kg聚磷酸盐、11Kg聚合醇胺、8Kg烷基糖苷和32.5Kg水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂，所述的水泥助磨剂相对分子质量Mn为8000。
实施例3
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将固含量为55％，通过碱法高压蒸煮制得的秸秆黑液的pH调节至10；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与硫酸铜以1000∶3的质量比加入硫酸铜，再按烟秆黑液与亚硫酸钠以10∶1的质量比将亚硫酸钠加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为70℃，进行磺化反应5h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到雾化器温度为220℃，出口温度为75℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将固含量为58％、通过超滤法在0.1Mpa条件下浓缩制得的垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至8.5；
(5)取24Kg步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与15Kg步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、10Kg三乙醇胺、12Kg糖蜜、5Kg羧基硅油、1Kg聚磷酸盐、13Kg聚合醇胺、8Kg烷基糖苷和12Kg水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂，所述的水泥助磨剂相对分子质量Mn为45000。
实施例4
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将固含量为30％，通过碱法高压蒸煮制得的秸秆黑液的pH调节至10.5；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与硫酸铁以1000∶4的质量比加入硫酸铁，再按烟秆黑液与亚硫酸氢铵以10∶2的质量比将亚硫酸氢铵加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为75℃，进行磺化反应4.5h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到雾化器温度为250℃，出口温度为80℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将固含量为45％、通过反渗透法在0.2Mpa条件下浓缩制得的垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至8；
(5)取21Kg步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与10Kg步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、5Kg三乙醇胺、9Kg糖蜜、2Kg羧基硅油、1Kg聚磷酸盐、11Kg聚合醇胺、8Kg烷基糖苷和33Kg水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂，所述的水泥助磨剂相对分子质量Mn为12000。
实施例5
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将固含量为40％，通过碱法高压蒸煮制得的秸秆黑液的pH调节至9；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与硫酸铜以1000∶5的质量比加入硫酸铜，再按烟秆黑液与亚硫酸钠以10∶1的质量比将亚硫酸钠加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为85℃，进行磺化反应3.5h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到雾化器温度为280℃，出口温度为85℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将固含量为50％、通过纳滤法在0.2Mpa条件下浓缩制得的垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至8；
(5)取22Kg步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与12Kg步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、8Kg三乙醇胺、11Kg糖蜜、3Kg羧基硅油、0.6Kg聚磷酸盐、12Kg聚合醇胺、10Kg烷基糖苷和21.4Kg水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂，所述的水泥助磨剂相对分子质量Mn为30000。
实施例6
(1)使用氢氧化钠或盐酸溶液将固含量为60％，通过碱法高压蒸煮制得的秸秆黑液的pH调节至9；
(2)往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与硫酸铁以1000∶1的质量比加入硫酸铁，再按烟秆黑液与硫酸以10∶1的质量比将硫酸加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为80℃，进行磺化反应4h；
(3)将上述磺化反应后的产物加入到雾化器温度为300℃，出口温度为90℃的喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
(4)使用氢氧化钠将固含量为65％、通过微滤法及纳滤法在0.1Mpa条件下浓缩制得的垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至8；
(5)取23.5Kg步骤(3)制得的烟秆黑液粉末与14Kg步骤(4)调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、10Kg三乙醇胺、10Kg糖蜜、2Kg羧基硅油、0.5Kg聚磷酸盐、15Kg聚合醇胺、10Kg烷基糖苷和15Kg水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂，所述的水泥助磨剂相对分子质量Mn为50000。
性能测试
将上述实施例1～6制得的水泥助磨剂分为6组，并分别按0.02％的掺入量，加入到以85％熟料、10％矿渣和5％石膏混合成的硅酸盐水泥中进行性能测试，同时再测试一组未添加助磨剂的硅酸盐水泥测试样，测试结果如下：
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种水泥助磨剂的制备方法：其特征在于：以垃圾渗滤液浓缩液、烟秆黑液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷为原料，依次通过碱化、磺化反应制得水泥助磨剂。
2.一种如权利要求1所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）使用氢氧化钠或盐酸溶液将烟秆黑液的pH调节至8.5～10.5；
（2）往上述调节好pH的烟秆黑液中按烟秆黑液与催化剂以1000：1～5的质量比加入催化剂，再按烟秆黑液与磺化剂以10：1～2的质量比将磺化剂加入到烟秆黑液中，并调节反应体系温度为70～90℃，进行磺化反应3～5h；
（3）将上述磺化反应后的产物加入到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥后，得到深褐色烟秆黑液粉末；
（4）使用氢氧化钠将垃圾渗滤液浓缩液的pH调节至7～8.5；
（5）将步骤（3）制得的烟秆黑液粉末与步骤（4）调节好pH的垃圾渗滤液浓缩液、三乙醇胺、糖蜜、羧基硅油、聚磷酸盐、聚合醇胺、烷基糖苷和水进行均匀混合，即可制得水泥助磨剂。
3.根据权利要求2所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤（5）中各添加组分的质量分数为：
垃圾渗滤液浓缩液 10%～15%；
烟秆黑液粉末 20%～24%；
三乙醇胺 5%～10%；
糖蜜 9%～12%；
羧基硅油 2%～5%；
聚磷酸盐 0.5%～1%；
烷基糖苷 8%～10%；
聚合醇胺 11%～15%;
水 12%～33%。
4.根据权利要求2所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为硫酸铁、硫酸铜中的一种或两种混合而成。
5.根据权利要求2所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的磺化剂为亚硫酸氢铵、硫酸、亚硫酸钠中的至少一种混合而成。
6.根据权利要求2所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）中喷雾干燥设备的雾化器温度为140～300℃，喷雾出口的温度为65～90℃。
7.根据权利要求2所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）均匀混合制成的水泥助磨剂的相对分子质量Mn为8000～50000。
8.根据权利要求2或3所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的垃圾渗滤液浓缩液为垃圾渗滤液原液通过反渗透、纳滤、超滤、微滤中的至少一种方法，在压力为0.1～0.2Mpa的条件下制得的浓缩液，所制得的垃圾渗滤液浓缩液的固含量为35%～65%。
9.根据权利要求2或3所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的烟秆黑液为通过碱法高压蒸煮制得，所述制得的烟秆黑液的固含量为20%～60%。
10.一种如权利要求1至7任一所述的制备方法制备的水泥助磨剂的应用，其特征在于：将制得的水泥助磨剂按水泥总质量的0.01%～0.02%直接使用在水泥粉磨过程中。
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