CN112062487B - 一种水泥熟料生产外加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水泥熟料生产外加剂，属于建筑材料外加剂技术领域。本发明外加剂是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁1‑5％、硫酸铁1‑10％、尿素5‑10％、甘油3‑5％、复合元明粉5‑10％、硝酸铵5‑10％、余量为水。通过在煤粉磨中加入1.4‑1.6‰的本发明添加剂，即可有效提升燃烧效率和水泥熟料质量。本发明外加剂，尿素和硝酸铵起脱硝助锻作用，甘油起助磨剂增加热量作用，氯化铁催化水泥熟料煅烧，此外元明粉和改性氮化硼，两者协同增效，共同实现节能减排增效的目的，得到高强度的水泥熟料，同时达到加快烧成速度、提高产量、节约煤耗、固硫脱硝，降低成本的技术目的，具有广阔的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料外加剂技术领域，具体涉及一种水泥熟料生产外加剂。
背景技术
随着如今建筑行业的发展，水泥作为一种具有广泛应用价值的建筑材料，其需求量在不断增加，与此同时对水泥的品种和质量的要求也在不断地增加。如何在保证或提高水泥强度和各项物理性能的条件下，降低水泥的生产和应用成本，成为一个热门的课题。
众所周知，在水泥中掺加某些外加剂能改善水泥中混合材料的掺加量和一些其他性能。目前，水泥工业淘汰落后产能成果显著，现有水泥产能巨大，几乎全部为干法回转窖生产线。水泥制备用外加剂也得到广泛应用，取得较好的节能、降耗、降低成本的有益效果。但在水泥熟料烧成过程中还未发现长期使用外加剂的报道。
近年来人们通过大量的科学实验，对水泥外加剂进行不断改进，并研制出性能各异的水泥外加剂；现有的水泥外加剂的主要缺陷在于：功能单一，综合效能差，本发明的主要目的就是要发明一种用于水泥熟料烧成用液体外加剂，达到降低烧成温度、加快烧成速度、固硫脱硝，从而达到节能降耗、提产、提质、降本增效之目的。
发明内容
发明依据干法水泥回转窖的煅烧工艺及特点，通过科学设计，制得能够降低熟料烧成温度降低熟料能耗，加快熟料煅烧速度，提高熟料产、质、量，固硫脱硝降低排放，以达到综合降低熟料成本之目的。
为实现本发明所述技术目的，所采用的技术方案为：
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁1-5％、硫酸铁1-10％、尿素5-10％、甘油3-5％、复合元明粉5-10％、硝酸铵5-10％、余量为水。
优选的，本发明水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁1％、硫酸铁2％、尿素5％、甘油3％、复合元明粉8％、硝酸铵6％、余量为水。
优选的，本发明水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁2％、硫酸铁1％、尿素6％、甘油4％、复合元明粉6％、硝酸铵8％，余量为水。
优选的，本发明水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁3％、硫酸铁5％、尿素8％、甘油5％、复合元明粉5％、硝酸铵7％，余量为水。
优选的，本发明水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁5％、硫酸铁3％、尿素10％、甘油3％、复合元明粉10％、硝酸铵10％，余量为水。
优选的，所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；所述纳米氮化硼的制备方法为：将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺5-10ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼。
本发明纳米氮化硼采用市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司。
优选的，N，N-二甲基乙醇胺的纯度为99％。
优选的，所述元明粉为工业级，硫酸钠的含量≥95％。
本发明水泥熟料生产外加剂的制备方法为：
(1)首先制备纳米氮化硼，将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺5-10ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，使得离子充分插入片层结构中，羟基充分接枝与片层结构，再于6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼；按百分比将纳米氮化硼和元明粉混合均匀得到复合元明粉；
(2)按百分比将氯化铁1-5％、硫酸铁1-10％、尿素5-10％、甘油3-5％、复合元明粉5-10％、硝酸铵5-10％、余量水混合均匀，均质超声1-2h后得到本发明水泥外加剂，封装入库即可。
本发明外加剂的使用方法为：在煤粉磨中用计量泵按煤炭重量的千分之1.4-1.6的比例均匀加入。
通过在煤粉磨中加入1.4-1.6‰的本发明添加剂，即可有效提升燃烧效率和水泥熟料质量。本发明外加剂，尿素和硝酸铵起脱硝助锻作用，甘油起助磨剂增加热量作用，氯化铁催化水泥熟料煅烧，元明粉起矿化固硫作用，为进一步增强元明粉的固硫作用，本发明配比等质量的改性纳米氮化硼，首先可以促进元明粉的均匀分散，促进其发挥固硫作用，另一方面，改性氮化硼与水泥熟料之间可以形成强烈的耦合作用，起到“裂纹桥”的作用，能够有效地抑制裂纹的扩散和滑移，可有效的增加水泥熟料的机械强度，同时改性后的氮化硼，其导热性更好，进一步提升燃烧效率，元明粉和改性氮化硼，两者协同增效，共同实现节能减排增效目的，得到高强度的水泥熟料，同时达到加快烧成速度、提高产量、节约煤耗、固硫脱硝，降低成本的技术目的，具有广阔的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁1％、硫酸铁2％、尿素5％、甘油3％、复合元明粉8％、硝酸铵6％、余量为水。
所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；所述纳米氮化硼的制备方法为：将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺5-10ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼。
本发明纳米氮化硼采用市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司。
N，N-二甲基乙醇胺的纯度为99％。
所述元明粉为工业级，硫酸钠的含量≥95％。
本发明水泥熟料生产外加剂的制备方法为：
(1)首先制备纳米氮化硼，将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺5ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，使得离子充分插入片层结构中，羟基充分接枝与片层结构，再于6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼；按百分比将纳米氮化硼和元明粉混合均匀得到复合元明粉；
(2)按百分比将氯化铁、硫酸铁、尿素、甘油、复合元明粉、硝酸铵、余量水混合均匀，均质超声1h后得到本发明水泥外加剂，封装入库即可。
实施例2
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成氯化铁2％、硫酸铁1％、尿素6％、甘油4％、复合元明粉6％、硝酸铵8％，余量为水。
所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；所述纳米氮化硼的制备方法为：将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺6ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼。
本发明纳米氮化硼采用市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司。
N，N-二甲基乙醇胺的纯度为99％。
所述元明粉为工业级，硫酸钠的含量≥95％。
本发明水泥熟料生产外加剂的制备方法为：
(1)首先制备纳米氮化硼，将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺6ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，使得离子充分插入片层结构中，羟基充分接枝与片层结构，再于6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼；按百分比将纳米氮化硼和元明粉混合均匀得到复合元明粉；
(2)按百分比将氯化铁、硫酸铁、尿素、甘油、复合元明粉、硝酸铵、余量水混合均匀，均质超声1.5h后得到本发明水泥外加剂，封装入库即可。
实施例3
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁3％、硫酸铁5％、尿素8％、甘油5％、复合元明粉5％、硝酸铵7％，余量为水。
所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；所述纳米氮化硼的制备方法为：将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺8ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼。
本发明纳米氮化硼采用市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司。
N，N-二甲基乙醇胺的纯度为99％。
所述元明粉为工业级，硫酸钠的含量≥95％。
本发明水泥熟料生产外加剂的制备方法为：
(1)首先制备纳米氮化硼，将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺8ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，使得离子充分插入片层结构中，羟基充分接枝与片层结构，再于6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼；按百分比将纳米氮化硼和元明粉混合均匀得到复合元明粉；
(2)按百分比将氯化铁、硫酸铁、尿素、甘油、复合元明粉、硝酸铵、余量水混合均匀，均质超声1.5h后得到本发明水泥外加剂，封装入库即可。
实施例4
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁5％、硫酸铁3％、尿素10％、甘油3％、复合元明粉10％、硝酸铵10％，余量为水。
所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；所述纳米氮化硼的制备方法为：将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺10ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼。
本发明纳米氮化硼采用市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司。
N，N-二甲基乙醇胺的纯度为99％。
所述元明粉为工业级，硫酸钠的含量≥95％。
本发明水泥熟料生产外加剂的制备方法为：
(1)首先制备纳米氮化硼，将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺10ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，使得离子充分插入片层结构中，羟基充分接枝与片层结构，再于6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼；按百分比将纳米氮化硼和元明粉混合均匀得到复合元明粉；
(2)按百分比将氯化铁、硫酸铁、尿素、甘油、复合元明粉、硝酸铵、余量水混合均匀，均质超声1-2h后得到本发明水泥外加剂，封装入库即可。
对比例1
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁5％、硫酸铁3％、尿素10％、甘油3％、元明粉10％、硝酸铵10％，余量为水。
本对比例配方基本同实施例3，唯一的区别是，本对比例仅仅使用元明粉，不添加氮化硼。
对比例2
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁5％、硫酸铁3％、尿素10％、甘油3％、纳米氮化硼10％、硝酸铵10％，余量为水。
本对比例配方基本同实施例3，唯一的区别是，本对比例仅仅使用成品氮化硼，即市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司。不添加元明粉也不进行氮化硼的改性。
对比例3
一种水泥熟料生产外加剂，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁5％、硫酸铁3％、尿素10％、甘油3％、复合元明粉10％、硝酸铵10％，余量为水。
本对比例配方基本同实施例3，唯一的区别是，本对比例所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；本对比例仅仅使用成品氮化硼，即市售成品六方氮化硼，购自辽宁硼达科技有限公司，不进行氮化硼的改性。
测试
水泥熟料按《GB/T21372-2008硅酸盐水泥熟料》进行物理性能检测，是将水泥熟料在Ф500mm×500mm化验室统一小磨中与符合GB175规定的二水石膏一起磨细至350±10m2/kg，80μm筛余(质量分数)≤4％制成I型硅酸盐水泥后来进行的，抗压强度按《GB/T17671-1999水泥胶砂强度试验》进行。
在企业实施对比数据如下：
表1实施数据
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 (7)
1.一种水泥熟料生产外加剂，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁1-5％、硫酸铁1-10％、尿素5-10％、甘油3-5％、复合元明粉5-10％、硝酸铵5-10％、余量为水；所述复合元明粉是由元明粉和纳米氮化硼按照质量比1:1混合得到；所述纳米氮化硼的制备方法为：将6g六方纳米氮化硼分散于200mL的N-甲基吡咯烷酮中，加入N，N-二甲基乙醇胺5-10ml，5M的NaOH溶液50ml，80℃下搅拌12h，超声处理4h，6000rpm离心20min，下层沉淀用无水乙醇洗涤，真空干燥8h，得到纳米氮化硼。
2.根据权利要求1所述水泥熟料生产外加剂，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁1％、硫酸铁2％、尿素5％、甘油3％、复合元明粉8％、硝酸铵6％、余量为水。
3.根据权利要求1所述水泥熟料生产外加剂，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁2％、硫酸铁1％、尿素6％、甘油4％、复合元明粉6％、硝酸铵8％，余量为水。
4.根据权利要求1所述水泥熟料生产外加剂，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁3％、硫酸铁5％、尿素8％、甘油5％、复合元明粉5％、硝酸铵7％，余量为水。
5.根据权利要求1所述水泥熟料生产外加剂，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成：氯化铁5％、硫酸铁3％、尿素10％、甘油3％、复合元明粉10％、硝酸铵10％，余量为水。
6.根据权利要求1所述水泥熟料生产外加剂，其特征在于，N，N-二甲基乙醇胺的纯度为99％。
7.根据权利要求1所述水泥熟料生产外加剂，其特征在于，所述元明粉为工业级，硫酸钠的含量≥95％。
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