CN111470796B

CN111470796B - 一种水泥助磨剂

Info

Publication number: CN111470796B
Application number: CN202010243422.7A
Authority: CN
Inventors: 刘军华; 丁向群
Original assignee: Liaoning Tianbao Huarui Building Materials Co ltd
Current assignee: Liaoning Tianbao Huarui Building Materials Co ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: CN111470796A

Abstract

本发明公开了一种水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠10～20％、氢氧化铝15～25％、醇胺水杨酸盐2～6％、聚氧乙烯烷基胺0.05～1％、聚乙二醇二油酸酯0.1～2％，其余为水。通过氢氧化钠、氢氧化铝和醇胺水杨酸盐的协同作用，一方面使颗粒产生裂缝，更容易碎裂，被研磨成更小颗粒，另一方面能够防止裂缝重新愈合，避免粉料重新吸附粘连，避免产生包球包锻现象。

Description

一种水泥助磨剂

技术领域

本发明属于水泥生产技术领域，特别是用于水泥生产的助磨剂。

背景技术

水泥粉磨是水泥生产中耗能最大的环节。熟料粉磨大多在球磨机中进行，粉磨过程能耗占水泥生产总能耗的60％以上。由于设备，物料等原因，粉磨设备的能源利用率极低，大约98％的电能转化为热能或声能。在粉磨过程中，靠磨内的研磨体互相碰撞、挤压、摩擦完成粉磨，但摩擦中会产生大量静电使钢球与钢板，物料与物料之间存在大量异性静电电荷。随着粉磨细度增加，物料比表面积的增大，这些异性电荷使粉体得粘结力、张力等随之增大，使产生的裂缝又重新愈合，造成彼此之间相互吸附粘连，造成了严重的包球包锻现象，又称过粉磨现象。这种过粉磨现象严重影响了粉磨效率，使水泥生产大幅下降，造成资源能源严重浪费。因此，为了提高粉磨效率，助磨剂应运而生，它可以影响粉磨作业中的力学化学过程，改善磨内物料的流动性，提高粉磨效率。

水泥助磨剂能提高物料在磨内的流动性和分散性，使物料之间的静电效应下降，减少过量粉磨现象，研磨效果及效率显著提升。此外，水泥助磨剂还可以使各龄期的水泥强度提高，改善其物理性能，使水泥性能提高。

目前，为节约粉煤灰、矿渣等熟料使用，降低成本，水泥中混合材的掺入量越来越大，石灰石作为一种可大量用于建筑材料的原料，可以提高水泥早期强度，改善水泥抗渗性等物理性能。但是，石灰石作为活性较差的惰性混合材，大多数市售水泥助磨剂对石灰石粉磨效果不明显。我国高等院校、科研院所，以及相关企业对石灰石水泥助磨剂做了诸多研究。市面上常见的助磨剂例如专利CN105541166A公开的一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂，原料包括醇胺、多元醇、糖蜜、六偏磷酸钠、阴离子表面活性剂、氨基三甲叉磷酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠等，然而这种助磨剂的28d力学强度存在进一步改善的空间。

又例如专利CN110255947A公开了一种水泥助磨剂，其原料为废旧聚酯的解聚反应液和/或解聚反应液的分馏后废料，解聚反应液及其分馏后废料中包含苯二甲酸、邻苯二甲酸等多元有机酸，还包括钾、锂等多元酸盐类，还包括乙二醇、丙二醇等有机多元醇，氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱，盐酸、硫酸等无机酸。然而这种助磨剂工艺复杂，难以推广问题。

又例如专利CN101665439公开了一种水泥助磨剂，由单醋酸三乙醇胺酯、双醋酸三乙醇胺酯和三醋酸三乙醇胺酯共同组成，然而这种助磨剂需要加入催化剂，反应过程复杂。

上述这些常见的助磨剂，都存在力学强度不足，制备过程复杂，难以推广等问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种水泥助磨剂，通过采用氢氧化钠、氢氧化铝和醇胺水杨酸盐结合联用，显著提升了助磨剂对水泥的助磨效果，使最终的水泥混合料的抗压强度、凝结时间等性能明显改善，具体通过以下技术实现。

一种水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠10～20％、氢氧化铝15～25％、醇胺水杨酸盐2～6％、聚氧乙烯烷基胺0.05～1％、聚乙二醇二油酸酯0.1～2％，其余为水。

上述水泥助磨剂是针对石灰石水泥的特点研制而成的。通过对醇胺用水杨酸进行酯化改性，可以吸附于石灰石颗粒表面，不断渗透到固体颗粒的微裂纹中，对这些裂纹产生“楔劈作用”。这种不断渗透和“楔劈作用”能扩大就裂纹，并不断产生新的微细裂纹，降低断裂所需外力，使裂纹的扩展速度大大加快，更容易被研磨成粒径更小的颗粒。此外，新引入的酯基和碳碳双键还可以提高水泥强度。氢氧化钠和氢氧化铝具有还原性，能在石灰石水泥微细颗粒表面自发地进行物理、化学吸附，氢氧化铝和氢氧化钠反应生成碱性的四羟基合铝酸钠，可抑制水泥粉磨间静电产生，降低石灰石渣颗粒表面能，避免粉末颗粒产生的裂缝重新愈合，避免彼此之间相互吸附粘连造成过粉末现象。通过利用醇胺水杨酸盐、氢氧化钠、氢氧化铝的联用，一方面使石灰石水泥颗粒表面加深扩大旧裂缝和产生新裂缝，使颗粒在碰撞摩擦下更容易碎裂，另一方面氢氧化钠和氢氧化铝也随之一起渗入，进一步降低颗粒表面能和抑制静电产生，使颗粒上的裂缝不再愈合，粉碎后不再重新吸附粘连。聚氧乙烯烷基胺是具有双亲分子结构的表面活性剂，达到一定浓度后形成胶团，具有抗静电，润湿，乳化等作用，还具有非离子表面活性剂，阳离子表面活性剂的特性，减少静电放电现象，减少水泥颗粒团聚。聚乙二醇二油酸酯可形成薄膜，产生电阻效应，使电荷之间不再吸引，增强研磨体内水泥的流动性和分散性。

优选地，所述氢氧化钠、氢氧化铝的重量比为1:1～2。

更优选地，水泥助磨剂的配方按重量百分比包括：氢氧化钠12％，氢氧化铝20％，醇胺水杨酸盐4％，聚氧乙烯烷基胺0.5％，聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

优选地，所述醇胺水杨酸盐为三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐、三异丙醇胺水杨酸盐中至少一种。

更优选地，所述醇胺水杨酸盐为三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐，且两者的重量比为1:1.5～3。

进一步优选地，所述三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐的重量比为1:2.2。

更优选地，所述醇胺水杨酸盐是将水杨酸和醇胺按比例混匀，并加入甲苯，100～110℃搅拌，分馏去除甲苯，得到醇胺水杨酸盐。

本申请所用的液体助磨剂的掺量为石灰石水泥质量的0.05～0.5％。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：通过氢氧化钠、氢氧化铝和醇胺水杨酸盐的协同作用，一方面使颗粒产生裂缝，更容易碎裂，被研磨成更小颗粒，另一方面能够防止裂缝重新愈合，避免粉料重新吸附粘连，避免产生包球包锻现象。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和比较例中，水泥助磨剂的制备方法采用简单的混匀的方法即可，即先按比例称好各原料，将所有除水以外的原料混匀，然后加入水混匀即可。

所用的醇胺水杨酸盐是将水杨酸和醇胺按比例混匀，并加入甲苯，100～110℃搅拌，分馏去除甲苯后制得。所用的醇胺可以选用常见的二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺等醇胺类有机物。

本发明制备的助磨剂可以用于制备各种牌号的水泥，由于不同牌号，甚至相同牌号的水泥，当所用的原料和原料比例不同时，都会对研磨效果产生影响。因此，以下各实施例和比较例以江苏双龙集团有限公司龙潭水泥厂生产的PO42.5水泥为例，其中水泥熟料67.5％、脱硫石膏5.5％、石灰石16.7％、矿渣10.3％，所用的粉磨设备为球磨机，型号为，粉磨时间固定为22min。在评价各助磨剂的助磨效果时，除非另作说明，否则都以0.05％的内掺量加入到上述水泥混合原料中进行粉磨。

实施例1

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、三异丙醇胺水杨酸盐4％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

实施例2

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、三乙醇胺水杨酸盐1.25％、二乙醇胺水杨酸盐2.75％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

实施例3

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、三乙醇胺水杨酸盐1％、二乙醇胺水杨酸盐3％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

实施例4

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、三乙醇胺水杨酸盐1.6％、二乙醇胺水杨酸盐2.4％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

实施例5

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠20％、氢氧化铝15％、三异丙醇胺水杨酸盐2％、聚氧乙烯烷基胺1％、聚乙二醇二油酸酯2％，其余为水。

实施例6

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠10％、氢氧化铝25％、三异丙醇胺水杨酸盐6％、聚氧乙烯烷基胺0.05％、聚乙二醇二油酸酯0.1％，其余为水。

实施例7

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠17.5％、氢氧化铝17.5％、三异丙醇胺水杨酸盐6％、聚氧乙烯烷基胺0.05％、聚乙二醇二油酸酯0.1％，其余为水。

实施例8

本实施例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠11.7％、氢氧化铝23.4％、三异丙醇胺水杨酸盐6％、聚氧乙烯烷基胺0.05％、聚乙二醇二油酸酯0.1％，其余为水。

对比例1

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠24％、氢氧化铝19.2％、三异丙醇胺水杨酸盐4％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

对比例2

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠6％、氢氧化铝15％、三异丙醇胺水杨酸盐4％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

对比例3

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

对比例4

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、三异丙醇胺水杨酸盐8％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

对比例5

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：三乙醇胺1％，醋酸5％，催化剂1％，脱水剂5％，其余为水。本对比例按照现有专利CN101665439A中公开的技术进行。

对比例6

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠32％、三异丙醇胺水杨酸盐4％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

对比例7

本对比例提供的水泥助磨剂，按重量百分比包括：氢氧化钠12％、氢氧化铝20％、三异丙醇胺醋酸盐4％、聚氧乙烯烷基胺0.5％、聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

应用例1：

将上述实施例1-8和对比例1-7制备的水泥助磨剂，按照既定的内掺量加入到江苏龙潭水泥厂生产的PO42.5水泥中，按照GB/T26748-2011中的方法进行助磨效果的检测。检测结果如下表1所示。

表1实施例1-8和对比例1-7的助磨剂助磨效果结果

根据表1，采用本申请的原料和相应百分比制备的助磨剂粉磨效果相对更好，对最终的水泥成品的抗压强度也有一定提升，对初凝时间、机台时的影响不大，但能一定程度缩短终凝时间。通过对比实施例1-6，对比例1、2可知，采用本申请的原料和相应百分比制备的助磨剂粉磨效果相对更好；醇胺采用三异丙醇胺水杨酸盐，或是三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐的混合物，制备的助磨剂对水泥混合材料的粉磨效果相差不大，均处于最佳水平。实施例2-4中，实施例4的助磨剂的粉磨效果最佳，说明在使用三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐时，两者的比例对助磨效果有一定影响。通过对比实施例1、5-8，可知氢氧化钠、氢氧化铝的比例对助磨效果有一定影响。由实施例1和对比例3可知，缺少醇胺水杨酸盐时，助磨效果有明显下降。由实施例1和对比例4-5可知，本申请的助磨剂粉磨效果比市面上常见的助磨剂更好。

将上述实施例1-4和比较例1-3同时粉磨至0.045mm筛余量为13.2％，测试粉磨时间，如下表2所示。

表2实施例1-4和对比例1-3的助磨剂粉磨时间结果

编号	0.045筛余量	粉磨时间
			实施例1	13.2	23min
实施例2	13.2	24min
			实施例3	13.2	23min
实施例4	13.2	24min
			比较例1	13.2	28min
比较例2	13.2	26min
			比较例3	13.2	26min

根据表2所示，粉磨至相同筛余量时，加入实施例的助磨剂可节省时间，这利于推广应用，粉磨时间短，可避免过粉磨现象。

Claims

1.一种水泥助磨剂，其特征在于，按重量百分比包括：氢氧化钠10～20％、氢氧化铝15～25％、醇胺水杨酸盐2～6％、聚氧乙烯烷基胺0.05～1％、聚乙二醇二油酸酯0.1～2％，其余为水；

所述氢氧化钠、氢氧化铝的重量比为1:1～2。

2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，按重量百分比包括：氢氧化钠12％，氢氧化铝20％，醇胺水杨酸盐4％，聚氧乙烯烷基胺0.5％，聚乙二醇二油酸酯1％，其余为水。

3.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述醇胺水杨酸盐为三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐、三异丙醇胺水杨酸盐中至少一种。

4.根据权利要求3所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述醇胺水杨酸盐为三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐，且两者的重量比为1:1.5～3。

5.根据权利要求4所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述三乙醇胺水杨酸盐、二乙醇胺水杨酸盐的重量比为1:2.2。

6.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述醇胺水杨酸盐是将水杨酸和醇胺按比例混匀，并加入甲苯，100～110℃搅拌，分馏去除甲苯，得到醇胺水杨酸盐。