CN110204451A - 一种提高镍渣早期活性指数的外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高镍渣早期活性指数的外加剂及其制备方法，属于外加剂技术领域。在反应釜中依次加入顺丁烯二酸酐和三乙醇胺，设置反应温度加热至50℃，反应过程中放出大量的热，待其反应放热后反应温度降至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与溴的四氯化碳溶液反应，加入水，其中加入水的质量百分含量为60％，然后把四氯化碳从水中分离除去，搅拌均匀后得到所述外加剂。顺丁烯二酸酐、三乙醇胺、溴的摩尔比为(0.2‑1)：1：(0.2‑1)，其中顺丁烯二酸酐：溴的摩尔比＝1:1。在掺加量为镍渣质量的0.02％时，可提高镍渣7d活性指数22％‑29％。

Description

一种提高镍渣早期活性指数的外加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种提高镍渣早期活性指数的外加剂及其制备方法，属于外加剂技术领域。
背景技术
镍渣是金属镍冶炼过程中形成的以SiO2、FeO、MgO、CaO为主要成分的废渣且其中含有不同数量的镍、铁、钴等有价金属，因矿石来源和冶炼工艺的不同其化学成分和矿物组成十分复杂，尚未得到很好的资源化利用。目前我国工业生产的镍渣的利用率较低，大多直接以固体废渣的形式堆存或井下填埋的方式来处理，但这会造成土地、水体的污染。
镍渣中含有SiO2、FeO、Fe2O3等物质可作为辅助胶凝材料加入至水泥体系中充当掺合料。镍渣中玻璃相含量很高，在碱性介质的激发下具有一定的水化活性，镍渣玻璃体表面的Si-O和Al-O键较易断裂，Si-O-Al网络聚合体的聚合度降低，易与溶液生成胶凝产物，使固结体强度提高。镍渣组成的差异使各胶凝组分的水化、硬化特性差异较大，水化活性较低。
在水泥混凝土领域中提高凝胶材料的水化活性的常用方法是加入外加剂，专门用于提高镍渣活性指数的外加剂的研究较少。虽然镍渣本身也具有碱性介质，但含量较低，水化反应较弱，活性难以被激发，本发明利用外加剂水化反应增加碱性强度，从而促使镍渣进行二次激发。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种提高镍渣早期活性指数的外加剂及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种三乙醇胺、顺丁烯二酸酐与液溴两步合成的外加剂。
本发明还提供一种提高镍渣早期活性指数的外加剂，其制备方法，包括以下步骤：在反应釜中依次加入顺丁烯二酸酐和三乙醇胺，设置反应温度加热至50℃，反应过程中放出大量的热，待其反应放热后反应温度降至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与溴的四氯化碳溶液反应，加入水，其中加入水的质量百分含量为60％，然后把四氯化碳从水中分离除去，搅拌均匀后得到所述外加剂。顺丁烯二酸酐、三乙醇胺、溴的摩尔比为(0.2-1)：1：(0.2-1)，其中顺丁烯二酸酐：溴的摩尔比＝1:1。
本发明制备的外加剂其分子式中引入酯基、羟基、溴基有利于提高水泥的强度，三乙醇胺具有弱碱性，属于碱激发剂，可降低体系表面张力和电位，具有催化作用，能促进矿物溶解，加速钙矾石及水化硅酸钙类物质的形成；三乙醇胺与顺丁烯二酸酐反应后引入了酯基、羟基具有一定空间位阻的烃基链，羟基等极性官能团具有很强的亲水性，能吸附在水泥颗粒表面，促进水化反应的进行，生成大量水化产物，从而改善水泥的致密性，提高水泥强度。酯基易与水泥中的钙离子结合，加快硅酸三钙、硅酸二钙等矿物的水化进程，促进水泥强度。三乙醇胺马来酸酯与溴的加成反应能够去除三乙醇胺马来酸酯中的碳碳双键。
由于本发明采取了以上技术方案，达到了如下技术效果：
本发明制备的外加剂通过酯化反应后得到的三乙醇胺马来酸酯在三乙醇胺的基础上引入了酯基、羟基等极性官能团，能促进矿物溶解，加速钙矾石及水化硅酸钙类物质的形成，随着水化的进行不断生成氢氧化钙，实现激发镍渣水化活性，达到提高镍渣活性指数的作用。本发明制备的外加剂在掺加量为镍渣质量的0.02％时，可提高镍渣7d活性指数22％-29％。
附图说明
图1为镍渣矿物组成的XRD图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达预定目的所采用的技术手段及功效，下面结合实施例和应用案例对本发明作进一步详细说明，但他们不是对本发明的限定。
实施例1：
取1mol三乙醇胺、0.2mol顺丁烯二酸酐加至反应釜中，设置加热温度为50℃，当反应放出大量热量降温至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与0.2mol溴的四氯化碳溶液反应，加入水(水的质量百分含量为60％)后把四氯化碳从水中分离，搅拌均匀即可。
实施例2：
取1mol三乙醇胺、0.4mol顺丁烯二酸酐加至反应釜中，设置加热温度为50℃，当反应放出大量热量降温至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与0.4mol溴的四氯化碳溶液反应，加入水(水的质量百分含量为60％)后把四氯化碳从水中分离，搅拌均匀即可。
实施例3：
取1mol三乙醇胺、0.6mol顺丁烯二酸酐加至反应釜中，设置加热温度为50℃，当反应放出大量热量降温至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与0.6mol溴的四氯化碳溶液反应，加入水(水的质量百分含量为60％)后把四氯化碳从水中分离，搅拌均匀即可。
实施例4：
取1mol三乙醇胺、0.8mol顺丁烯二酸酐加至反应釜中，设置加热温度为50℃，当反应放出大量热量降温至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与0.8mol溴的四氯化碳溶液反应，加入总体系60％的水后把四氯化碳从水中分离，搅拌均匀即可。
实施例5：
取1mol三乙醇胺、1mol顺丁烯二酸酐加至反应釜中，设置加热温度为50℃，当反应放出大量热量降温至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与1mol溴的四氯化碳溶液反应，加入水(水的质量百分含量为60％)后把四氯化碳从水中分离，搅拌均匀即可。
实施例6：
应用选用的镍渣矿物组成如表1所示。为了测定本发明的效果，制备镍渣水泥基，并分别加入实施例1、2、3、4和5中制备的外加剂，根据水泥胶砂强度测试的国家标准以及GB/T 12957-2005《用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法》，镍渣掺量为水泥熟料质量的30％，本发明制备的外加剂掺量为镍渣质量的0.02％，标准养护7天测试强度并计算其活性指数。所得结果如表1所示。
应用选用的镍渣矿物组成如图1所示。矿渣活性指数所得结果如表1所示。
表1本发明制备的外加剂对镍渣活性指数的影响结果(wt％)
从表1可以看出，实施例1、2、3、4、5制备的外加剂都提高了镍渣7d活性指数，提高幅度最高可达29％，三乙醇胺马来酸酯对镍渣活性指数在早期影响明显，有效激发了镍渣的水化活性。

Claims (4)

1.一种提高镍渣早期活性指数的外加剂的制备方法，包括以下步骤：在反应釜中依次加入顺丁烯二酸酐和三乙醇胺，设置反应温度加热至50℃，反应过程中放出大量的热，待其反应放热后反应温度降至60℃时，将三乙醇胺马来酸酯与溴的四氯化碳溶液反应，加入水，其中加入水的质量百分含量为60％，然后把四氯化碳从水中分离除去，搅拌均匀后得到所述外加剂；顺丁烯二酸酐、三乙醇胺、溴的摩尔比为(0.2-1)：1：(0.2-1)，其中顺丁烯二酸酐：溴的摩尔比＝1:1。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，顺丁烯二酸酐、三乙醇胺、溴的摩尔比为0.8：1：0.8。
3.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的外加剂。
4.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的外加剂的应用，用于提高镍渣早期活性指数。
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