CN112645628A - 一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泥助磨剂技术领域，且公开了一种新型水泥助磨剂的配方及制备工艺，包括以下重量份数配比的原料：醇胺3‑5份、腐植酸钾5‑10份、硫氰酸钠2‑5份、元明粉20‑35份、硅灰25‑35份、六价铬消减剂10‑25份以及稳定剂7‑10份。该新型粉体水泥助磨剂，化学稳定性以及还原效率大大提高，克服了无水硫酸钙的吸湿性的同时也克服了硫酸亚铁和醋酸锰易潮解的缺点，大大的增加了硫酸亚铁的抗氧化性能，降低了水泥粉磨的时间，极大程度上节约了能耗，且具有良好除铬性、助磨性、早强性及化学稳定性，同时不含氯盐对环境友好，应用范围广，值得大范围的推广使用，对我国的基建工程带来了巨大便利性，同时使得水泥在进行浇灌或者完全干燥之后的物理强度大大提高。

Description

一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺

技术领域

本发明涉及水泥助磨剂技术领域，具体为一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺。

背景技术

水泥中的六价铬来源于水泥的原料以及加工过程中混入的金属铬或铬化合物。其溶解度高，毒性较强，有强氧化作用，可透过细胞膜，吸入有致癌风险，接触皮肤会导致疼痛敏感，发炎溃疡，严重时会失去劳动力。含可溶性六价铬的新拌混凝土当与地下水接触时，会污染地下水源，直接影响土壤的耕作及水源的饮用问题。

国外早在20世纪50年代就发现了六价铬的危害性，2003年欧盟提出禁止市场出售及使用水化超过2ppm的水溶性六价铬的水泥及其制品，并与2005年正式发布生效。我国自2005年开始对国内水泥的六价铬情况展开全面调研及统计工作，于2016年GB31893-2015《水泥中水溶性铬的限量及其测定方法》在我国正式实施，其要求水泥中的水溶性六价铬低于10ppm，不同于一般的推荐性标准，此标准为强制性标准，将对水泥企业产生较大的影响。

目前水泥厂普遍选用硫酸亚铁来降低水泥中六价铬含量，其具有价格低廉、还原效果显著等诸多优点，但随着其不断应用，也逐渐暴露出它化学稳定性差、添加量大的问题。而同样具有优异还原效果的氯化亚锡也因成本过高而限制了大范围使用。其他一些单组份还原剂，如二价锰盐、多硫化合物、醛类化合物等，均存在着或还原效果差，或有毒有害等制约因素而影响推广使用。

此外，国内的粉体助磨剂品种及功能均较单一，有必要向着高效型、复合型、环保无害和低成本为一体的粉体助磨剂研发方向发展，从多角度加大节能降耗力度，提高水泥性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明目的在于解决上述难题，提供一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，具有还原效率高以及化学稳定性高的优点。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，包括以下重量份数配比的原料：醇胺3-5份、腐植酸钾5-10份、硫氰酸钠2-5份、元明粉20-35份、硅灰25-35份、六价铬消减剂10-25份以及稳定剂7-10份。

一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将醇胺，腐植酸钾、硫氰酸钠、元明粉以及硅灰混合均匀；

2)将六价铬消减剂混合均匀，之后加入稳定剂继续混合均匀，得到为六价铬的还原剂；

3)将1)和2)进行混合得到粉体水泥助磨剂。

优选的，所述醇胺为二乙醇单异丙醇胺、三聚甘油的一种或两种混合物。

优选的，所述六价铬消减剂为硫酸亚锡3-8份、硫酸亚铁5-15份，醋酸锰2-5份，其中醋酸锰与硫酸亚锡的比例为2:3。

优选的，所述稳定剂为木质素磺酸钠5-8份，无水硫酸钙1-3份，硬脂酸钙0.5-1.5份。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，具备以下有益效果：

1、该新型粉体水泥助磨剂，化学稳定性以及还原效率大大提高，克服了无水硫酸钙的吸湿性的同时也克服了硫酸亚铁和醋酸锰易潮解的缺点，大大的增加了硫酸亚铁的抗氧化性能，降低了水泥粉磨的时间，极大程度上节约了能耗。

2、该新型粉体水泥助磨剂，使得水泥的早期的强度得到了非常大的提高，大大增加了水泥浆体的流动性，降低了孔隙率，提高了水泥的强度以及密实性，使得水泥在进行浇灌或者完全干燥之后的物理强度大大提高。

3、该新型粉体水泥助磨剂，具有良好除铬性、助磨性、早强性及化学稳定性，同时不含氯盐对环境友好，应用范围广，值得大范围的推广使用，对我国的基建工程带来了巨大便利性。

附图说明

图1为本发明实施例实验结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明采用硫酸亚锡、硫酸亚铁以及醋酸锰按一定的比例复配，使得亚锡离子、亚铁离子和锰离子联合将水溶性六价铬离子还原成不溶性三价铬，在此过程中，利用无水硫酸钙的吸湿性克服硫酸亚铁和醋酸锰易潮解的缺点，同时硬脂酸钙可附着在硫酸亚铁表面作为包裹层，大大增加了硫酸亚铁的抗氧化性能，此外硬脂酸钙的热稳定性好，在粉磨过程的高温状态下也能有效的发挥其抗氧化作用，木质素磺酸钠还可以与金属离子发生络合作用，使得溶液中的亚铁离子和亚锡离子稳定存在不被氧化，因此，六价铬消减剂复配以及稳定剂的合理搭配，使六价铬还原剂较传统单纯使用硫酸亚铁、硫酸亚锡或醋酸锰相比用量大大降低，还原效率和化学稳定性也有大幅度的提高。

本发明采用液态醇胺与硅灰等粉体原料预混，醇胺分子首先吸附在硅灰等原料表面，由于硅灰颗粒小、比表面积大，预混合过程可使得醇胺分子更均匀吸附在硅灰等原料颗粒表面，后在粉磨水泥的过程中经过不断与水泥颗粒的摩擦和碰撞，使得醇胺分子附着在水泥颗粒表面，形成单分子吸附膜起到润滑及粉磨水泥颗粒的作用，同时硅灰的微观形态为非晶态球状结构，还起到了微粉磨作用。腐植酸钾，硫氰酸钠和元明粉的添加可以参与水泥的水化过程，三者协同激发矿物掺合料的活性，有利于快速提高水泥的早期强度。木质素磺酸钠作为阴离子表面活性剂还具有减水作用，可增加水泥浆体流动性，降低孔隙率，提高水泥强度及密实性。

本发明将配制的六价铬还原剂作为粉体水泥助磨剂的一部分，使粉体水泥助磨剂兼具了除六价铬的功能，有利于水泥助磨剂向着高效多元化方向迈进。本发明的粉体助磨剂具有良好除铬性、助磨性、早强性及化学稳定性，同时不含氯盐对环境友好，应用范围广。

实施例一：

二乙醇单异丙醇胺3份，腐植酸钾7份，硫氰酸钠3份，元明粉32份，硅灰28份，六价铬消减剂20份，稳定剂7份。

所述六价铬消减剂为硫酸亚锡6份，硫酸亚铁10份，醋酸锰4份。

所述稳定剂为木质素磺酸钠5份，无水硫酸钙1份，硬脂酸钙1份。

水泥的配比为水泥熟料65％；石膏5％；矿渣22％；粉煤灰3％和石粉5％，当粉磨时间为45分钟，细度为2.5％时，水泥硬化之后所得到的3d抗折强度为6.4MPa，3d抗压强度为31.5MPa，28d抗折强度为9.3MPa，28d抗压强度为56.2MPa，其中六价铬的含量为7.5ppm。

实施例二：

二乙醇单异丙醇胺2份，三聚甘油3份，腐植酸钾5份，硫氰酸钠4份，元明粉25份，硅灰35份，六价铬消减剂17份，稳定剂9份。

所述六价铬消减剂为硫酸亚锡3份、硫酸亚铁12份，醋酸锰2份。

所述稳定剂为木质素磺酸钠6份，无水硫酸钙2份，硬脂酸钙1份。

水泥的配比为水泥熟料65％；石膏5％；矿渣22％；粉煤灰3％和石粉5％，当粉磨时间40分钟，细度为1.8％时，水泥硬化之后所得到的3d抗折强度为6.3MPa，3d抗压强度为30.4MPa，28d抗折强度为9.1MPa，28d抗压强度为57MPa，其中六价铬的含量为8.5ppm。

实施例三：

二乙醇单异丙醇胺3份，三聚甘油1份，腐植酸钾9份，硫氰酸钠2份，元明粉20份，硅灰30份，六价铬消减剂25份，稳定剂10份。

所述六价铬消减剂为硫酸亚锡7.5份，硫酸亚铁12.5份，醋酸锰5份。

所述稳定剂为木质素磺酸钠8份，无水硫酸钙1.5份，硬脂酸钙0.5份。

水泥的配比为水泥熟料65％；石膏5％；矿渣22％；粉煤灰3％和石粉5％，当粉磨时间为43分钟，细度为3.3％时，水泥硬化之后所得到的3d抗折强度为6.0MPa，3d抗压强度为29.8Pa，28d抗折强度为9.0MPa，28d抗压强度为55.8MPa，其中六价铬的含量为6ppm。

上述三组实例的制备方法参照发明内容中所述。

上述三种粉体水泥助磨剂按照水泥量的0.5％的重量比加入，水泥的配比如下：水泥熟料65％，石膏5％，矿渣22％，粉煤灰3％，石粉5％。将上述原材料在球磨机中进行混磨试验，控制所得42.5水泥比表面积在450m2/kg时的粉磨时间、细度(80um筛余)、抗折强度、抗压强度、水溶性六价铬含量，其中水溶性六价铬含量测定采用GB31893-2015标准，试验结果如附图所示。

综上所述，该粉体水泥助磨剂，化学稳定性以及还原效率大大提高，克服了无水硫酸钙的吸湿性的同时也克服了硫酸亚铁和醋酸锰易潮解的缺点，降低了孔隙率，提高了水泥的强度以及密实性，使得水泥在进行浇灌或者完全干燥之后的物理强度大大提高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种新型水泥助磨剂的配方及制备工艺，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：醇胺3-5份、腐植酸钾5-10份、硫氰酸钠2-5份、元明粉20-35份、硅灰25-35份、六价铬消减剂10-25份以及稳定剂7-10份。

2.根据权利要求1所述的一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将醇胺，腐植酸钾、硫氰酸钠、元明粉以及硅灰混合均匀；

2)将六价铬消减剂混合均匀，之后加入稳定剂继续混合均匀，得到为六价铬的还原剂；

3)将1)和2)进行混合得到粉体水泥助磨剂。

3.根据权利要求1所述的一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，其特征在于：所述醇胺为二乙醇单异丙醇胺、三聚甘油的一种或两种混合物。

4.根据权利要求1所述的一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，其特征在于：所述六价铬消减剂为硫酸亚锡3-8份、硫酸亚铁5-15份，醋酸锰2-5份，其中醋酸锰与硫酸亚锡的比例为2:3。

5.根据权利要求1所述的一种新型粉体水泥助磨剂的配方及制备工艺，其特征在于：所述稳定剂为木质素磺酸钠5-8份，无水硫酸钙1-3份，硬脂酸钙0.5-1.5份。

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