CN109336448A - 一种液体水泥除铬助磨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液体水泥除铬助磨剂及其制备方法，属于水泥粉磨技术领域。本发明所述液体水泥除铬助磨剂，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂5‑20份，还原剂30‑60份，水20‑40份，抗结晶剂0.5‑2份。本发明选用焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠作为除铬原料，可以将水泥六价铬含量从10‑20ppm降到10ppm以下，另外本发明使用了抗结晶剂，抗结晶剂的使用有效的避免了所用还原剂在溶液中的结晶析出，保证除铬效率。本发明还增加了助磨分散成分，不仅有助于除铬还原成分的快速分散和反应，保证除铬效果，还可以提高水泥粉磨效率和水泥强度，丰富了产品的功能。

Description

一种液体水泥除铬助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明属于水泥粉磨技术领域，具体涉及一种液体水泥除铬助磨剂及其制备方法。

背景技术

水泥为粉状水硬性胶凝材料，其在加水搅拌后能在水中或空气中发生硬化，可与砂石一起作用制成混凝土使用。

近年来，水泥工业的发展消耗了大量的工业固体废弃物，在消耗废弃物的同时也将一些污染物带入水泥当中。可溶性六价铬就是其中的一种。在水泥粉磨过程中，水泥磨内的含铬钢球和水泥原料都是水泥六价铬的来源。六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感，更有可能造成遗传缺陷，对环境具有持久危险性。水泥中的六价铬可通过硬化后的水接触溶出到环境当中去，因此严格控制水泥六价铬含量是阻断铬污染的有效途径。

为了降低水泥中六价铬含量，申请号为CN200480020613.6的中国专利公开了一种含硫酸亚铁的还原剂的用途和包含该还原剂的水泥制剂，该方法是通过含有硫酸亚铁的还原剂来降低水泥中的六价铬，但该方法的缺陷在于不能保证粉磨后期进入水泥中的六价铬也被还原，六价铬的去除率较低。

为了解决上述问题，授权公开号为CN201110404406.2提供了一种方法，该方法首先分别制备出有机物包覆硫酸亚铁和铬固化剂，然后将制得的有机物包覆硫酸亚铁和铬固化剂与助磨剂混合即得。该方法通过有机物包覆硫酸亚铁和铬固化剂，减少除铬原料的氧化损失，在一定程度上提高了除铬效率。但是该方法提供的是一种固体产品，存在吸湿，容易结块，计量不准确，使用不方便等缺点，另外有机物包覆也容易导致产品板结无法使用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明人考虑将除铬有效成分溶解在溶剂中制备成液体产品，具有掺量少，使用和运输方便的特点，解决粉体产品使用中的诸多问题。本发明所采用的技术方案是：

一种液体水泥除铬助磨剂，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂5-20份，还原剂30-60份，水20-40份，抗结晶剂0.5-2份；所述助磨分散剂为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇或甘油中的任意一种；所述还原剂为焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠；所述抗结晶剂通过以下步骤制得：

(1)配制A溶液：称取5-10份丙烯酸、0.2-0.4份硫基丙酸和11-13份去离子水，搅拌溶解制成A溶液；

(2)配置B溶液：将吊白块粉碎，并称取0.3-0.5份，溶于25-30份的去离子水中，搅拌溶解制成B溶液；

(3)在反应釜中加入40-45份去离子水，然后搅拌加入70-80份甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热至30℃，并控制为恒温30℃，待全部溶解之后，加入0.4-0.6份的双氧水，搅拌10分钟；

(4)将反应釜温度升到60℃开始滴加A溶液和B溶液，2小时滴加完毕，控制温度恒定在60℃；待滴加完毕之后于60℃继续保温2两小时；

(5)将步骤(4)所得物料冷却至室温，后用40％的氢氧化钠溶液调节pH值到7-8，得到抗结晶剂。

优选的，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为1200-2400。

优选的，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2400。

所述助磨分散剂三乙醇胺的纯度为85％。

所述助磨分散剂二乙醇单异丙醇胺的纯度为85％。

所述还原剂焦亚硫酸钠为工业品级，其纯度大于96.5％。

所述还原剂硫代硫酸钠为工业级五水硫代硫酸钠，纯度大于99％。

本发明所述液体水泥除铬助磨剂，使用时，液体水泥除铬助磨剂掺量为水泥重量的0.1-0.2％。

一种液体水泥除铬助磨剂的制备方法，是由以下步骤制得：

(1)按配比先在搅拌罐内加入水、还原剂搅拌溶解；

(2)再向搅拌罐内注入助磨分散剂和抗结晶剂，继续搅拌30min；

(3)再将步骤(2)搅拌好的物料用100目网布过滤，得液体水泥除铬助磨剂。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的产品形式为液体，较粉体除铬助磨剂更易保存，使产品保质期更长。同时由于是液体产品，具有生产简单，运输方便和使用便利等诸多优点。

2、本发明的除铬助磨剂选用焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠作为除铬原料，将水泥六价铬含量从10-20ppm降到10ppm以下，另外增加了助磨分散成分，不仅有助于除铬还原成分的快速分散和反应，保证除铬效果，还可以提高水泥粉磨效率和水泥强度，丰富了产品的功能。

3、本发明使用了抗结晶剂，合成的高分子有机物能够吸附在晶核的表面阻止晶核的长大，另外高分子有机物的存在使得溶液粘稠度较高，降低了离子运动的速度，阻碍了晶核的形成。如果配方中未加抗结晶剂，溶液就会在5℃析出晶体，抗结晶剂有效的避免了所用还原剂在溶液中的结晶析出，保证除铬效率。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

一种液体水泥除铬助磨剂，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂5份，还原剂30份，水20份，抗结晶剂0.5份；所述助磨分散剂为二乙醇单异丙醇，纯度为85％；所述还原剂为硫代硫酸钠；所述抗结晶剂通过以下步骤制得：

(1)配制A溶液：称取5份丙烯酸、0.2份硫基丙酸和11份去离子水，搅拌溶解制成A溶液；

(2)配置B溶液：将吊白块粉碎，并称取0.3份，溶于25份的去离子水中，搅拌溶解制成B溶液；

(3)在反应釜中加入40份去离子水，然后搅拌加入70份甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热至30℃，并控制为恒温30℃，待全部溶解之后，加入0.4份的双氧水，搅拌10分钟；

(4)将反应釜温度升到60℃开始滴加A溶液和B溶液，2小时滴加完毕，控制温度恒定在60℃；待滴加完毕之后于60℃继续保温2两小时；

(5)将步骤(4)所得物料冷却至室温，后用40％的氢氧化钠溶液调节pH值到7-8，得到抗结晶剂。

所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2400。

所述还原剂硫代硫酸钠为工业级五水硫代硫酸钠，纯度大于99％。

本实施例所述液体水泥除铬助磨剂，使用时，液体水泥除铬助磨剂掺量为水泥重量的0.1％。

一种液体水泥除铬助磨剂的制备方法，是由以下步骤制得：

(1)按配比先在搅拌罐内加入水、还原剂搅拌溶解；

(2)再向搅拌罐内注入助磨分散剂和抗结晶剂，继续搅拌30min；

(3)再将步骤(2)搅拌好的物料用100目网布过滤，得液体水泥除铬助磨剂。

实施例2

一种液体水泥除铬助磨剂，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂10份，还原剂45份，水30份，抗结晶剂1份；所述助磨分散剂为三乙醇胺；所述还原剂为硫代硫酸钠；所述抗结晶剂通过以下步骤制得：

(1)配制A溶液：称取7份丙烯酸、0.3份硫基丙酸和12份去离子水，搅拌溶解制成A溶液；

(2)配置B溶液：将吊白块粉碎，并称取0.4份，溶于27份的去离子水中，搅拌溶解制成B溶液；

(3)在反应釜中加入43份去离子水，然后搅拌加入75份甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热至30℃，并控制为恒温30℃，待全部溶解之后，加入0.5份的双氧水，搅拌10分钟；

(4)将反应釜温度升到60℃开始滴加A溶液和B溶液，2小时滴加完毕，控制温度恒定在60℃；待滴加完毕之后于60℃继续保温2两小时；

(5)将步骤(4)所得物料冷却至室温，后用40％的氢氧化钠溶液调节pH值到7-8，得到抗结晶剂。

所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2400。

所述助磨分散剂三乙醇胺的纯度为85％。

所述还原剂硫代硫酸钠为工业级五水硫代硫酸钠，纯度大于99％。

本实施例所述液体水泥除铬助磨剂，使用时，液体水泥除铬助磨剂掺量为水泥重量的0.15％。

一种液体水泥除铬助磨剂的制备方法，是由以下步骤制得：

(1)按配比先在搅拌罐内加入水、还原剂搅拌溶解；

(2)再向搅拌罐内注入助磨分散剂和抗结晶剂，继续搅拌30min；

(3)再将步骤(2)搅拌好的物料用100目网布过滤，得液体水泥除铬助磨剂。

实施例3

一种液体水泥除铬助磨剂，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂20份，还原剂60份，水40份，抗结晶剂2份；所述助磨分散剂为甘油；所述还原剂为焦亚硫酸钠；所述抗结晶剂通过以下步骤制得：

(1)配制A溶液：称取10份丙烯酸、0.4份硫基丙酸和13份去离子水，搅拌溶解制成A溶液；

(2)配置B溶液：将吊白块粉碎，并称取0.5份，溶于30份的去离子水中，搅拌溶解制成B溶液；

(3)在反应釜中加入45份去离子水，然后搅拌加入80份甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热至30℃，并控制为恒温30℃，待全部溶解之后，加入0.6份的双氧水，搅拌10分钟；

(4)将反应釜温度升到60℃开始滴加A溶液和B溶液，2小时滴加完毕，控制温度恒定在60℃；待滴加完毕之后于60℃继续保温2两小时；

(5)将步骤(4)所得物料冷却至室温，后用40％的氢氧化钠溶液调节pH值到7-8，得到抗结晶剂。

所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为1200。

所述还原剂焦亚硫酸钠为工业品级，其纯度大于96.5％。

本实施例所述液体水泥除铬助磨剂，使用时，液体水泥除铬助磨剂掺量为水泥重量的0.2％。

一种液体水泥除铬助磨剂的制备方法，是由以下步骤制得：

(1)按配比先在搅拌罐内加入水、还原剂搅拌溶解；

(2)再向搅拌罐内注入助磨分散剂和抗结晶剂，继续搅拌30min；

(3)再将步骤(2)搅拌好的物料用100目网布过滤，得液体水泥除铬助磨剂。

对比例1

一种液体水泥除铬助磨剂，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂20份，还原剂60份，水40份；所述助磨分散剂为甘油；所述还原剂为焦亚硫酸钠。所述还原剂焦亚硫酸钠为工业品级，其纯度大于96.5％。

本实施例所述液体水泥除铬助磨剂，使用时，液体水泥除铬助磨剂掺量为水泥重量的0.2％。

一种液体水泥除铬助磨剂的制备方法，是由以下步骤制得：

(1)按配比先在搅拌罐内加入水、还原剂搅拌溶解；

(2)再向搅拌罐内注入助磨分散剂，继续搅拌30min；

(3)再将步骤(2)搅拌好的物料用100目网布过滤，得液体水泥除铬助磨剂。

除铬效果测试

水泥物料配比：选择熟料80％，炉渣5％，粉煤灰5％，天然石膏5％和石灰石5％。分四个试验组，每个试验组称取5Kg水泥物料，分别按配比加入实施例1-3以及对比例1水泥除铬助磨剂混合均匀，另设空白对比例，即不添加除铬剂。分别加入Φ500×500mm水泥实验小磨，粉磨20分钟，然后将磨制的水泥按照GB31893－2015《水泥中水溶性铬(VI)的限量及测定方法》标准测定水溶性铬(VI)的含量。

表1性能测试结果

从表格中数据可以看出，使用本发明实施例1-3的除铬助磨剂，其六价铬的含量均在9mg/kg以下，低于国家标准，完全满足使用需求。而对比例1，即不添加抗结晶剂的除铬助磨剂，掺杂于水泥中后，其具备除铬效果，但效果显然没有实施例1-3显著，性能欠佳。筛余值代表水泥用45um或者80μm孔径的筛子进行筛分之后的余量，表示水泥的细度，这个数值越小，代表水泥的颗粒粒径越小，本发明实施例筛余量明显小于对比例和空白例，说明所添加的添加剂的助磨效果较好。

综上，本发明添加的抗结晶剂具备很好的辅助效果，辅助还原剂发挥作用，有助于提升除铬效率。而不添加除铬剂的空白对比例，其六价铬含量超标，不能满足市场的需求。

需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，是由下重量份的原料制备而成：助磨分散剂5-20份，还原剂30-60份，水20-40份，抗结晶剂0.5-2份；所述助磨分散剂为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇或甘油中的任意一种；所述还原剂为焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠；所述抗结晶剂通过以下步骤制得：

(1)配制A溶液：称取5-10份丙烯酸、0.2-0.4份硫基丙酸和11-13份去离子水，搅拌溶解制成A溶液；

(2)配置B溶液：将吊白块粉碎，并称取0.3-0.5份，溶于25-30份的去离子水中，搅拌溶解制成B溶液；

(3)在反应釜中加入40-45份去离子水，然后搅拌加入70-80份甲基烯丙基聚氧乙烯醚，加热至30℃，并控制为恒温30℃，待全部溶解之后，加入0.4-0.6份的双氧水，搅拌10分钟；

(4)将反应釜温度升到60℃开始滴加A溶液和B溶液，2小时滴加完毕，控制温度恒定在60℃；待滴加完毕之后于60℃继续保温2两小时；

(5)将步骤(4)所得物料冷却至室温，后用40％的氢氧化钠溶液调节pH值到7-8，得到抗结晶剂。

2.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为1200-2400。

3.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子量为2400。

4.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，所述助磨分散剂三乙醇胺的纯度为85％。

5.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，所述助磨分散剂二乙醇单异丙醇胺的纯度为85％。

6.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，所述还原剂焦亚硫酸钠纯度大于96.5％。

7.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，所述还原剂硫代硫酸钠为五水硫代硫酸钠，纯度大于99％。

8.根据权利要求1所述液体水泥除铬助磨剂，其特征在于，液体水泥除铬助磨剂掺量为水泥重量的0.1-0.2％。

9.一种权利要求1-8中任一项所述的液体水泥除铬助磨剂的制备方法，其特征在于，是由以下步骤制得：

(1)按配比先在搅拌罐内加入水、还原剂搅拌溶解；

(2)再向搅拌罐内注入助磨分散剂和抗结晶剂，继续搅拌30min；

(3)再将步骤(2)搅拌好的物料用100目网布过滤，得液体水泥除铬助磨剂。