CN110282900A - 用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂，由多种原料混合而成，原料包括胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水；胺烷合成物为二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷在反应釜中的合成产物；本申请还提供了一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂的制备方法；经实际生产检验，在保证水泥强度和磨机台时产量基本不变的前提下，在该助磨剂的添加量为0.08～0.1wt％的情况下，可以增加6wt％～15wt％的非活性混合材用量，且同时还可以减少6％～8％的熟料用量，可为水泥厂节约生产成本8.0～15元/吨。

Description

用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂及其制备 方法

技术领域

本发明涉及水泥生产技术领域，尤其是涉及一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂及其制备方法。

背景技术

水泥工业是高能耗、高资源消耗、高污染行业，国家正在大力推进水泥行业节能、降耗、减排，淘汰落后产能政策。降低建材行业的资源消耗，对贯彻国家节能减排政策具有关键意义。

水泥的生产，一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序，整个生产过程可概括为“两磨一烧”。

混合材是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以改善水泥性能、调节水泥标号、提高水泥产量的人造或天然矿物质材料。混合材主要有活性混合材料和非活性混合材料两种。活性混合材料：凡是天然的或人工的矿物质材料，磨成细粉，加水后虽然本身可能不硬化，但与激发剂混合，加水拌和后，不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为活性混合材料，或称为水硬性混合材料。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材和粉煤灰等。非活性混合材料：凡不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料经磨成细粉，掺入水泥中仅起调节水泥性质、降低水化热、降低强度等级、增加产量的混合材料，称为非活性混合材料，又称填充性混合材料。对于不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等均可作为非活性混合材料使用，另外比如石英岩、砂岩等磨成的细粉也属非活性混合材料。

水泥助磨剂是在水泥熟料的粉磨过程中，加入少量的外加物质(液体或固体的物质)，能够显著提高粉磨效率或降低能耗，而又不损害水泥性能的这种化学添加剂外加物质通称为水泥助磨剂。水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性。水泥助磨剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗。使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势，从而有利于水泥的装卸，并可减少水泥库的挂壁现象。作为一种化学添加剂，助磨剂能改善水泥颗粒分布并激发水化动力，从而提高水泥早期强度和后期强度。

近年来随着我国水泥产量的提高，活性混合材料资源越来越紧缺，且其价格逐年提高，导致水泥的生产成本不断提高。为此，水泥企业为了降低成本，在水泥中增加价格较低的非活性混合材料。水泥企业为了进一步降低成本，在水泥中增加价格较低的非活性混合材料的基础上，还想同时减小水泥熟料的用量。非活性混合材料在水泥中一般能提高早强，但对水泥后期强度的贡献不大，按标准要求，28天强度可能成为产品的薄弱环节，也成为制约使用非活性混合材料、节约熟料的技术关键。

如果能够在水泥生产中掺入大量非活性混合材料，又能保证水泥28天龄期强度，将为水泥生产多用非活性混合材料、少用水泥熟料，大幅度降低水泥生产成本和节能减排奠定技术基础。

如何在水泥生产中，在保证水泥28天抗压强度不降低的前提下增加非活性混合材料的用量，且同时还能减少水泥熟料的用量，从增加非活性混合材料的用量以及减少水泥熟料的用量这两个方向降低水泥的生产成本，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂。本发明的另一目的是提供一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂，由多种原料混合而成，所述原料包括胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水；

其中，所述胺烷合成物的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为15％～20％；

所述多元醇的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为10％～25％；

所述硝酸铝的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为3％～10％；

所述多元糖的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～15％；

所述碱性盐的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述稳定剂的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述助磨剂中的水的添加质量为成品的所述助磨剂中除其余所有原料之外的余量；

所述胺烷合成物的制备方法为：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物。

优选的，所述多元醇为二甘醇、三甘醇与乙二醇的混合物。

优选的，所述多元糖为糖蜜。

优选的，所述碱性盐为硫代硫酸钙或硫代硫酸钠。

优选的，所述稳定剂为丙三醇或者乙二醇。

一种上述中的任意一项所述的用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

1)按照上述中的任意一项所述的配方称取胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水，备用；

2)制备胺烷合成物：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物；

3)将硝酸铝加入水中进行搅拌溶解，得到溶液A；

4)将碱性盐加入溶液A中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液B；

5)将多元醇加入溶液B中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液C；

6)将多元糖加入溶液C中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液D；

7)将稳定剂与步骤2)制得的胺烷合成物加入溶液D中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到成品的助磨剂。

本申请提供了一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂，由多种原料混合而成，所述原料包括胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水；

其中，所述胺烷合成物的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为15％～20％；

所述多元醇的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为10％～25％；

所述硝酸铝的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为3％～10％；

所述多元糖的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～15％；

所述碱性盐的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述稳定剂的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述助磨剂中的水的添加质量为成品的所述助磨剂中除其余所有原料之外的余量；

所述胺烷合成物的制备方法为：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物；

本申请还提供了一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂的制备方法；

经实际生产检验，在保证水泥强度和磨机台时产量基本不变的前提下，本发明提供的助磨剂在水泥熟料粉磨过程中添加到熟料中，在该助磨剂的添加量为0.08～0.1wt％的情况下，可以增加6wt％～15wt％的非活性混合材料用量，且同时还可以减少6wt％～8wt％的熟料用量，可为水泥厂节约生产成本8.0～15元/吨。

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，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本申请提供了一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂，由多种原料混合而成，所述原料包括胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水；

其中，所述胺烷合成物的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为15％～20％；

所述多元醇的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为10％～25％；

所述硝酸铝的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为3％～10％；

所述多元糖的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～15％；

所述碱性盐的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述稳定剂的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述助磨剂中的水的添加质量为成品的所述助磨剂中除其余所有原料之外的余量；

所述胺烷合成物的制备方法为：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物。

在本申请的一个实施例中，所述多元醇为二甘醇、三甘醇与乙二醇的混合物，优选的所述多元醇的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为15％～25％，更有选的所述多元醇的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为15％～20％。

在本申请的一个实施例中，所述多元糖为糖蜜。

在本申请的一个实施例中，所述碱性盐为硫代硫酸钙或硫代硫酸钠。

在本申请的一个实施例中，所述稳定剂为丙三醇或者乙二醇。

在本申请的一个实施例中，优选的所述硝酸铝的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；更优选的所述硝酸铝的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为6％～8％。

本申请还提供了一种上述中任意一项所述的用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

1)按照上述中的任意一项所述的配方称取胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水，备用；

2)制备胺烷合成物：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物；

3)将硝酸铝加入水中进行搅拌溶解，得到溶液A；

4)将碱性盐加入溶液A中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液B；

5)将多元醇加入溶液B中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液C；

6)将多元糖加入溶液C中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液D；

7)将稳定剂与步骤2)制得的胺烷合成物加入溶液D中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到成品的助磨剂。

本申请提供的用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂是一种液体助磨剂。

本发明的水泥助磨剂的作用机理：

水泥强度是由熟料质量、混合材种类、石膏形态、水泥细度及颗粒组成等有关因素综合作用的结果，不同龄期的强度主要由当期水泥水化产物数量、形态、孔隙含量等来决定的。不同龄期的增强剂主要在相关阶段发挥作用。因此要提高水泥的28天强度，就必须在形成28天强度的有关因素上引进一个促进因素，能使得水泥在这个阶段水泥水化产物更多，水化产物的形态更有利于结料强度形成，水泥石中孔隙率更低、更加密实。

本发明中多元醇是主要的助磨成分，应用于水泥生产能够减少水泥颗粒之间的静电吸附、防止颗粒微细裂缝重新闭合从而促进粉磨效率的提高；

胺烷合成物与水泥熟料当中C₄AF发生络合反应，形成致密水泥产物从而起到激发水泥28天强度、提高水泥质量的作用；

硝酸铝能够促进C₃A水化提高水泥早强强度，缩短水泥凝结时间；

多元糖能明显提高非活性混合材料在水泥中的填充量；

添加稳定剂可以有效防止产品有晶体析出；

助磨剂经过上述各成分的复合作用，达到增加非活性混合材料的用量、助磨、提高水泥28天抗压强度等的作用。

使用本产品需注意：1.由于各水泥厂的熟料、混合材料、磨机工艺、控制水平不同，造成水泥的理想颗粒组成不同，而且接近理想组成的程度也不同，因此在研究使用该水泥助磨剂改善水泥颗粒组成和水泥性能时，需要从具体情况出发。2.入磨物料综合水分应低于4％。

此外，本发明提供的助磨剂还具有其他功能：在不追求增加非活性混合材料的用量以及降低生产成本的前提下，本发明提供的助磨剂还可以相比于其他水泥助磨剂更能提高水泥的后期强度：经实际生产证明，在保证水泥的配方与磨机台时产量基本不变的前提下，本发明提供的助磨剂在添加量为0.08～0.1wt％的情况下，可以提高水泥28天抗压强度3-12MPa。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

首先将4.5Kg硝酸铝加入到35Kg的水中进行搅拌，待完全溶解后将10Kg的硫代硫酸钠加入其中进行搅拌溶解，再将15Kg的二甘醇、三甘醇与乙二醇的混合物加入其中进行搅拌溶解，然后加入10Kg糖蜜使其充分溶解，最后将5.5Kg的乙二醇和20Kg胺烷合成物加入其中搅拌均匀即得成品的助磨剂。

表1在保证水泥强度和磨机台时产量基本不变的前提下，实施例1提供的助磨剂在水泥熟料粉磨过程中添加到熟料中，在该助磨剂的添加量为0.08wt％的情况下，可以增加的非活性混合材料用量的实验结果

该实施例1助磨剂在水泥中的添加质量百分数为0.08wt％。取不同省份、不同水泥厂家、不同品种水泥样品，分别添加此助磨剂，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》进行勾兑成型试验，来验证此助磨剂对水泥28天抗压强度的增加效果，实验结果见表2。

表2在保证水泥的配方与磨机台时产量基本不变的前提下，实施例1提供的助磨剂在添加量为0.08wt％的情况下，可以提高水泥28天抗压强度的实验结果

实施例2

首先将5.5Kg硝酸铝加入到35Kg的水中进行搅拌，待完全溶解后将8.5Kg的硫代硫酸钠加入其中进行搅拌溶解，再将22Kg的二甘醇、三甘醇与乙二醇的混合物加入其中进行搅拌溶解，然后加入8Kg糖蜜使其充分溶解，最后将6Kg的乙二醇和15Kg胺烷合成物加入其中搅拌均匀即得成品的助磨剂。

表3在保证水泥强度和磨机台时产量基本不变的前提下，实施例2提供的助磨剂在水泥熟料粉磨过程中添加到熟料中，在该助磨剂的添加量为0.08wt％的情况下，可以增加的非活性混合材料用量的实验结果

该实施例2助磨剂在水泥中的添加质量百分数为0.08wt％。取不同省份、不同水泥厂家、不同品种水泥样品，分别添加此助磨剂，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》进行勾兑成型试验，来验证此助磨剂对水泥28天抗压强度增加效果，实验结果见表4。

表4在保证水泥的配方与磨机台时产量基本不变的前提下，实施例2提供的助磨剂在添加量为0.08wt％的情况下，可以提高水泥28天抗压强度的实验结果

实施例3

首先将8Kg硝酸铝加入到35Kg的水中进行搅拌，待完全溶解后将10Kg的硫代硫酸钠加入其中进行搅拌溶解，再将15Kg的二甘醇、三甘醇与乙二醇的混合物加入其中进行搅拌溶解，然后加入7Kg糖蜜使其充分溶解，最后将10Kg的乙二醇和15Kg胺烷合成物加入其中搅拌均匀即得成品的助磨剂。

表5在保证水泥强度和磨机台时产量基本不变的前提下，实施例3提供的助磨剂在水泥熟料粉磨过程中添加到熟料中，在该助磨剂的添加量为0.08wt％的情况下，可以增加的非活性混合材料用量的实验结果

该实施例3助磨剂在水泥中的添加质量百分数为0.08wt％。取不同省份、不同水泥厂家、不同品种水泥样品，分别添加此助磨剂，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》进行勾兑成型试验，来验证此助磨剂对水泥28天抗压强度增加效果,实验结果见表6。

表6在保证水泥的配方与磨机台时产量基本不变的前提下，实施例3提供的助磨剂在添加量为0.08wt％的情况下，可以提高水泥28天抗压强度的实验结果

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于提高水泥中非活性混合材料添加量的液体助磨剂，其特征在于，由多种原料混合而成，所述原料包括胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水；

其中，所述胺烷合成物的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为15％～20％；

所述多元醇的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为10％～25％；

所述硝酸铝的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为3％～10％；

所述多元糖的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～15％；

所述碱性盐的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述稳定剂的添加质量占成品的所述助磨剂的质量百分数为5％～10％；

所述助磨剂中的水的添加质量为成品的所述助磨剂中除其余所有原料之外的余量；

所述胺烷合成物的制备方法为：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物。

2.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述多元醇为二甘醇、三甘醇与乙二醇的混合物。

3.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述多元糖为糖蜜。

4.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述碱性盐为硫代硫酸钙或硫代硫酸钠。

5.根据权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述稳定剂为丙三醇或者乙二醇。

6.一种权利要求1-5中的任意一项所述的用于提高水泥中非活性混合材料添加量的助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：

1)按照权利要求1-5中的任意一项所述的配方称取胺烷合成物、多元醇、硝酸铝、多元糖、碱性盐、稳定剂以及水，备用；

2)制备胺烷合成物：首先将二乙醇胺、三乙醇胺以及三异丙醇胺中的任意一种与环氧丙烷或环氧乙烷混合后放入反应釜中，然后反应釜开始加热与加压，控制反应釜中的反应腔中的相对气压为0.8MPa～1.2MPa，且反应釜中的反应腔中的液态反应物料的温度为55℃～65℃，反应完成后制得胺烷合成物；

3)将硝酸铝加入水中进行搅拌溶解，得到溶液A；

4)将碱性盐加入溶液A中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液B；

5)将多元醇加入溶液B中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液C；

6)将多元糖加入溶液C中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到溶液D；

7)将稳定剂与步骤2)制得的胺烷合成物加入溶液D中，边加入边搅拌，至溶液均匀得到成品的助磨剂。