CN113416010A - 一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于水泥生产外加剂技术领域，提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其为褐棕色液体，按质量比例的配方：三萜皂苷0.1‑1％、脂肪族减水剂1‑10％、碳酸钾2‑8％、碳酸钠1‑3％，甲酸钠2‑10％，己内酰胺20‑35％，余量为水；通过先取一定量的水进入反应釜内，随后开始搅拌，加热至液体温度达到70℃，然后加入己内酰胺，水解开环，再依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌1‑1.5小时，再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂，继续搅拌1小时，即得产品，经过滤，导入成品储罐；采用本发明的生料助磨剂后，可以使脱硫效率高达98％以上，降低了脱硫成本，可以提高生料磨机产量12‑25％，现有技术只能提高10％左右，水泥熟料窑产可以提高10％以上或者节约标准煤5公斤以上，而现有技术只能提高5％左右或者节煤3公斤左右。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产外加剂技术领域，尤其涉及一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂。
背景技术
目前，市场上的水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，脱硫效果差，由于原材料及燃料中硫含量的波动，造成二氧化硫排放波动，最高值时，即使使用生料助磨剂后，也达不到国家GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》规定的二氧化硫排放限值，使部分水泥熟料生产线二氧化硫排放超标，被环保部门在线检测到后，面临高额罚款，而粉体生料助磨剂掺加过程比较困难，也使其使用受到局限，并且，脱硫运行成本高，5000吨/天的水泥熟料窑生产线，每天脱硫剂就要5万左右。
现有技术中液体生料助磨剂的加入，会在窑尾烟室、下料斜坡和旋风筒锥体部位发生结皮堵塞现象，严重影响烧成系统的稳定和正常运行，同时，由于生料助磨剂的加入，熟料中的碱性物质和氯离子增加，会影响到水泥熟料的质量，会导致混凝土发生膨胀性骨料反应和钢筋锈蚀，影响结构强度和混凝土耐久性，而且，生料磨机产量提高幅度低下，节煤效率不理想，有时候甚至节煤带来的效益都不能抵消生料助磨剂成本，改善水泥熟料品质的效果也很有限，造成生产企业失去使用生料助磨剂的积极性。
发明内容
本发明提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，旨在解决现有技术中脱硫效率低、脱硫成本高、生料磨机产量低、节煤效率低、水泥熟料品质差的问题。
本发明是这样实现的，一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂的制备原料至少包含：皂苷类化合物、减水剂、碳酸盐、甲酸盐、己内酰胺和水；所述皂苷类化合物选自三萜皂苷、甾体皂苷中的一种或两种；所述减水剂选自脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中的一种或多种；所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或多种；所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸钙中的一种或两种。
作为本发明的进一步的方案，所述生料助磨剂的制备原料为：三萜皂苷、脂肪族减水剂、碳酸钾、碳酸钠、甲酸钠、己内酰胺和水。
作为本发明的进一步的方案，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。
作为本发明的进一步的方案，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.5％、脂肪族减水剂5％、碳酸钾8％、碳酸钠2％、甲酸钠6％、己内酰胺30％，余量为水。
作为本发明的进一步的方案，所述生料助磨剂为液体。
本发明还提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)取一定量的水进入反应釜内，搅拌，加热，然后加入己内酰胺，水解开环；
(2)依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌；
(3)再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌，即得产品。
作为本发明的进一步的方案，所述步骤(1)中加热至液体到70℃，然后加入己内酰胺；所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。
作为本发明的进一步的方案，所述步骤(2)中加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾后，搅拌1-1.5小时。
作为本发明的进一步的方案，所述步骤(3)中加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，搅拌1小时。
本发明技术原理：本发明提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，为褐棕色液体，按质量比例的配方：三萜皂苷0.1-1％，脂肪族减水剂1-10％，碳酸钾2-8％，碳酸钠1-3％，甲酸钠2-10％，己内酰胺20-35％，余量为水。制备时先取一定量的水进入反应釜内，开启搅拌机开始搅拌，加热至液体温度达到70℃，然后加入己内酰胺，水解开环，依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌1-1.5小时，再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌1小时，即得产品，经过滤，导入成品储罐。技术方案中的三萜皂苷、脂肪族减水剂起到分散作用，保证生料在烧制过程中不会在窑尾烟室、下料斜槽和旋风筒锥体部位结皮堵塞现象的发生；碳酸钾、钾酸钠、碳酸钠都可以与烟气中的二氧化硫气体发生化学反应，生成稳定的硫酸盐化合物，从而把部分二氧化硫气体固化；己内酰胺水溶液的存在，可以把生料、燃料中的含硫化合物固化，而在高温下使其不能成为二氧化硫气体。
本发明技术效果：本发明提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其为褐棕色液体，水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂既有脱硫作用，又有节煤节能、提高生料磨机和窑产、改善水泥熟料品质的功效。
1.本发明通过使用上述技术方案，可以使脱硫效率达到98％以上，降低了脱硫成本，日产5000吨/天生产能力的水泥熟料窑，全负荷添加生料助磨剂，日脱硫成本也只在13000元左右，扣除由于燃料和原料硫元素不超标时段，日脱硫成本在1万元以下，下降4万余元，大大减轻了水泥企业的经济负担。
2.本发明技术方案中不含高碱性和有氯化合物，有机化合物占绝大多数，不存在对混凝土的耐久性构成威胁，混凝土中的钢筋也不会锈蚀。
3.本发明液体脱硫剂用计量泵根据生料磨台时产量，计量方便添加，掺量准确；由于本发明技术方案中，增加了分散性的化学物质，在窑尾烟室、下料斜槽和旋风筒锥体部位结皮堵塞现象的也不会再发生，保证了烧成系统的稳定和正常运行。
4.本发明技术方案中化合物的叠加作用，促使氧化钙转化率提高，平均转化率提高32％，使水泥熟料品种质量得到提高，3天抗压强度提高5兆帕，28天抗压强度提高10兆帕，目前为止，水泥生料助磨剂还没有突破本发明所能达到的这一技术指标，只能分别提高2兆帕和2.5兆帕左右。通过使用本发明的生料助磨剂，可以提高生料磨机产量12-25％，现有技术只能提高10％左右；水泥熟料窑产可以提高10％以上或者节约标准煤5公斤以上，现有技术只能提高5％左右或者节煤3公斤左右。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂的制备原料至少包含：皂苷类化合物、减水剂、碳酸盐、甲酸盐、己内酰胺和水；所述皂苷类化合物选自三萜皂苷、甾体皂苷中的一种或两种；所述减水剂选自脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中的一种或多种；所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或多种；所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸钙中的一种或两种。
三萜皂苷属于皂苷类化合物，皂苷是一类结构复杂的的苷类化合物，大多数皂苷水溶液用力振荡可产生持久性的泡沫，皂苷的结构可分为苷元和糖两个部分。如果苷元为三萜类化合物则称为三萜皂苷，三萜化合物可以是四环三萜或五环三萜，苷元为螺甾烷类化合物，则称为甾体皂苷。皂苷类化合物同时具有亲水基团和亲油基团，其亲水基团由强电负性的含氧基团组成，亲油基团由非极性的碳氢环键构成，使原料在体系中更好地分散，可作为引气剂，引气效果明显，搅拌粉磨过程中产生大量微小气泡，可以改善拌合物的粘聚性和保水性。
减水剂是在坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。减水剂可以增强新拌混凝土流动性，减少用水量，节约水泥，改善混凝土的综合性能。通常采用减水率、凝结时间，含气量对其性能进行说明。减水剂种类较多，包括脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸系减水剂或萘系减水剂。在生料助磨剂中加入了减水剂，减水剂可以减少拌合时的用水量，对水泥颗粒具有分散作用，改善其整体流动性及其他结构性能，不同程度地改变水泥石的孔分布情况，使大孔减少，生成更多较小的孔，改善物理、力学性能。减水剂配合引气剂，在物料黏度下降、流动性增高的同时，引气剂的作用也得以充分发挥。所述减水剂为脂肪族系减水剂，为羰基焦醛衍生物，所述羰基焦醛衍生物为含有羟基和芳环的羰基焦醛衍生物。
本发明人在羰基焦醛衍生物的制备原料和制备方法方面已有深入研究，磺化剂种类、反应温度及其加料顺序对羰基焦醛衍生物的分散性具有较高的影响。羰基焦醛衍生物的制备方法如下：在带有回流冷凝器的反应瓶中依次加入水、亚硫酸钠、丙酮和苯亚甲基丙酮，搅拌均匀后，加热至50～60℃保温1小时后；滴加定量的甲醛和4-氨基丁醛混合物，要求加料过程中，保持温度为65℃；待醛加完后，在90℃下恒温反应3h；冷却至室温，即可制备得到。其中，丙酮、苯亚甲基丙酮、甲醛和4-氨基丁醛的摩尔比为(0.7-0.95)：(0.05-0.3)：(1.6-1.95)：(0.05-0.4)，亚硫酸钠和丙酮的摩尔比为(0.42-0.57)：1。
本发明碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或多种，容易获得，成本低。本发明的甲酸盐可以是甲酸钠或甲酸钙，甲酸钠是一种有机羧酸盐，白色粉末，具有吸水性，稍有甲酸气味，易溶于水和甘油，微溶于乙醇，其水溶液显中性。
作为本发明的一种实施方式，所述生料助磨剂的制备原料为：三萜皂苷、脂肪族减水剂、碳酸钾、碳酸钠、甲酸钠、己内酰胺和水。
作为本发明的一种实施方式，所述己内酰胺可通过环己酮肟与85％硫酸溶液制备，所述环己酮肟是采用环己酮氨肟化反应制得，所述环己酮氨肟化反应包括氨在催化剂作用下被双氧水氧化成羟胺和羟胺与环己酮进行无催化反应生成环己酮肟。
本发明己内酰胺可以通过环己酮肟与85％硫酸溶液制备，其步骤包括：在反应容器中加入环己酮肟和85％的硫酸，搅拌溶解；随后加热，加热至反应开始有气泡产生，立即撤掉热源，反应完成后生成棕色粘稠状液体；将其冷却至5℃以下；进行pH值的调节，在搅拌状态下缓慢滴加20％的氨水至碱性，控温20℃以下，pH值在7-9，滴加时间30-40分钟；再进行萃取，加水溶解固体，采用四氯化碳萃取三次，合并有机层，用无水硫酸镁干燥至澄清；随后进行蒸馏操作，蒸出多余的四氯化碳，将剩余液冷却在60℃下滴加石油醚，搅拌至有固体析出，继续冷却并搅拌使大量固体析出；冷却后抽滤，获得己内酰胺。
己内酰胺可以由环己酮肟制备，环己酮肟可以由环己酮氨肟化反应制备。环己酮氨肟化反应分为两步，第一步是氨在催化剂作用下被双氧水氧化成羟胺，第二步是羟胺与环己酮进行无催化反应，生成环己酮肟。环己酮肟为白色棱柱状晶体，溶于水、乙醇、醚、甲醇、甲苯。是合成己内酰胺产品的重要原料。
作为本发明的一种实施方式，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。
本发明技术方案中的三萜皂苷、脂肪族减水剂起到分散作用，保证生料在烧制过程中不会在窑尾烟室、下料斜槽和旋风筒锥体部位结皮堵塞现象的发生；碳酸钾、甲酸钠、碳酸钠都可以与烟气中的二氧化硫气体发生化学反应，生成稳定的硫酸盐化合物，从而把部分二氧化硫气体固化；己内酰胺水溶液的存在，可以把生料、燃料中的含硫化和物固化，而在高温下使其不能成为二氧化硫气体。
作为本发明的一种实施方式，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.5％、脂肪族减水剂5％、碳酸钾8％、碳酸钠2％、甲酸钠6％、己内酰胺30％，余量为水。
作为本发明的一种实施方式，所述生料助磨剂为液体，颜色为褐棕色。
本发明还提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)取一定量的水进入反应釜内，搅拌，加热，然后加入己内酰胺，水解开环；
(2)依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌；
(3)再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌，即得产品。
在本发明实施过程中，物料的加料顺序、反应条件及物料比例需要严格控制，以确保生料助磨剂的品质。
作为本发明的一种实施方式，所述步骤(1)中加热至液体到70℃，然后加入己内酰胺；所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。
作为本发明的一种实施方式，所述步骤(2)中加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾后，搅拌1-1.5小时。
作为本发明的一种实施方式，所述步骤(3)中加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，搅拌1小时。
本发明在对生料助磨剂原料选择时，需要考虑被粉磨物料的性质，同样也要考虑粉磨方式及粉磨环境，还有生料助磨剂的成分、来源，本发明人经过多方面的考虑和试验，最终确定其组分及含量比例，获得了性能优异的生料助磨剂。助磨剂本身在研磨过程中既要降低物料的界面张力和表面能，又要具有良好的表面吸附性，同时还应有降低表面电荷和减少摩擦的润滑作用，使水泥具有较好的分散性。通过添加生料助磨剂，细度增高，比表面积增大，粘聚较轻，分散性好。生料助磨剂能在固体表面产生吸附，从而削弱固体的硬度或强度，减小了固体颗粒的表面张力，减轻细磨物料的聚集，减轻了粘球、粘磨现象。
本发明通过在水泥熟料烧制过程中，加入生料助磨剂，在混合材渗入量和出磨水泥不变的情况下，可提高水泥磨的台时产量，也降低各种单耗，这样便降低了水泥的生产成本；在熟料和出磨水泥强度及水泥磨台时产量不变的情况下，提高水泥比表面积，以达到增加混合材渗量，降低成本的目的；在熟料强度不变、稳定磨机台产和混合材渗量的前提下，提高其比表面积，改善粉磨产品的颗粒组成，增强出磨水泥强度，提高产品品质。
本发明中生料助磨剂中不含氯化物和高碱性物质，避免碱含量超出标准规定或碱含量较高对熟料及水泥性能产生的不利影响，避免水泥混凝土的表面就会空洞和裂缝，致使整个结构的压缩能力和预应力受到影响。
以下对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
以下各实施例是本申请发明人按照本发明的制备方法和使用方法进行具体实验。
以下实施例中，所涉及的主要原料、主要试剂均市售。
实施例1
一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.5％，脂肪族减水剂5％，碳酸钾8％，碳酸钠2％，甲酸钠6％，己内酰胺30％，水48.5％。
在本实施例中的脂肪族减水剂为羰基焦醛衍生物，其制备方法为：在带有回流冷凝器的反应瓶中依次加入水、亚硫酸钠、丙酮和苯亚甲基丙酮，搅拌均匀后，加热至50～60℃保温1小时后；滴加定量的甲醛和4-氨基丁醛混合物，要求加料过程中，保持温度为65℃；待醛加完后，在90℃下恒温反应3h；冷却至室温，即可制备得到。其中，所述丙酮、苯亚甲基丙酮、甲醛和4-氨基丁醛的摩尔比为0.92：0.08：1.85：0.15。本实施例中，亚硫酸钠和丙酮的摩尔比为0.552：1。
在本实施例中己内酰胺通过环己酮肟与85％硫酸溶液制备，环己酮肟是采用环己酮氨肟化反应制得，环己酮氨肟化反应包括氨在催化剂作用下被双氧水氧化成羟胺和羟胺与环己酮进行无催化反应生成环己酮肟。
己内酰胺可以通过环己酮肟与85％硫酸溶液制备的步骤包括：在反应容器中加入环己酮肟和85％的硫酸，搅拌溶解；随后加热，加热至反应开始有气泡产生，立即撤掉热源，反应完成后生成棕色粘稠状液体；将其冷却至5℃以下；进行pH值的调节，在搅拌状态下缓慢滴加20％的氨水至碱性，控温20℃以下，pH值在7-9，滴加时间30-40分钟；再进行萃取，加水溶解固体，采用四氯化碳萃取三次，合并有机层，用无水硫酸镁干燥至澄清；随后进行蒸馏操作，蒸出多余的四氯化碳，将剩余液冷却在60℃下滴加石油醚，搅拌至有固体析出，继续冷却并搅拌使大量固体析出；冷却后抽滤，获得己内酰胺。环己酮肟可以由环己酮氨肟化反应制备。环己酮氨肟化反应分为两步，第一步是氨在催化剂作用下被双氧水氧化成羟胺，第二步是羟胺与环己酮进行无催化反应，生成环己酮肟。
水泥熟料生料助磨剂生产工艺为：先取一定量的水进入反应釜内，开启搅拌机开始搅拌，加热至液体到70℃，然后加入己内酰胺，水解开环，依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌1-1.5小时，再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌1小时，即得产品，经过滤，导入成品储罐。
2020年12月4日-5日，在四川省仁寿县汪洋建宝水泥有限公司日产4000吨/天水泥熟料生产线上，做水泥熟料生料助磨剂工业试验，水泥熟料生料助磨剂技术方案采用本实施例的方案。
按照生料台时产量的0.15％掺加，洗磨2小时后，24小时平均台时产量比不加生料助磨剂提高了21％，经核算节省煤耗5.1标准煤，经在实验室检验，水泥熟料3天、28天抗压强度分别提高5.2兆帕和10.5兆帕。80微米筛余由22％，降到18％，0.2mm筛余细度由1.8％降到1.4％，脱硫效率99.1％，f-CaO由1.86％降低到0.81％，生料易烧性显著提高。
实施例2
一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.3％，脂肪族减水剂6％，碳酸钾6％，碳酸钠1.5％，甲酸钠5％，己内酰胺35％，水46.2％。在本实施例中的脂肪族减水剂为羰基焦醛衍生物和己内酰胺的制备方法与实施例1相同。水泥熟料生料助磨剂生产工艺为：先取一定量的水进入反应釜内，开启搅拌机开始搅拌，加热至液体到70℃，然后加入己内酰胺，水解开环，依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌1-1.5小时，再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌1小时，即得产品，经过滤，导入成品储罐。
2020年12月15日-16日，在四川省仁寿县汪洋建宝水泥有限公司日产4000吨/天水泥熟料生产线上，做水泥熟料生料助磨剂工业试验，水泥熟料生料助磨剂技术方案采用本实施例的技术方案，按照生料台时产量的0.15％掺加，洗磨2小时后，24小时平均台时产量比不加生料助磨剂提高了22.5％，经核算节省煤耗5.3标准煤，经在实验室检验，水泥熟料3天、28天抗压强度分别提高5.5兆帕和10.3兆帕。80微米筛余由21％，降到16％，0.2mm筛余细度由1.65％降到1.36％，脱硫效率98.5％，f-CaO由1.94％降低到0.87％，生料易烧性显著提高。
实施例3
一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂按质量比例的配方为脂肪族减水剂3％，碳酸钾4％，碳酸钠3％，甲酸钠5％，己内酰胺26％，水59％。在本实施例中的脂肪族减水剂为羰基焦醛衍生物和己内酰胺的制备方法与实施例1相同。水泥熟料生料助磨剂生产工艺为：先取一定量的水进入反应釜内，开启搅拌机开始搅拌，加热至液体到70℃，然后加入己内酰胺，水解开环，依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌1-1.5小时，再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌1小时，即得产品，经过滤，导入成品储罐。
2021年1月18日-19日，在四川省仁寿县汪洋建宝水泥有限公司日产4000吨/天水泥熟料生产线上，做水泥熟料生料助磨剂工业试验，水泥熟料生料助磨剂技术方案采用本实施例的技术方案。按照生料台时产量的0.15％掺加，洗磨2小时后，24小时平均台时产量比不加生料助磨剂提高了20.2％，经核算节省煤耗5.0标准煤，经在实验室检验，水泥熟料3天、28天抗压强度分别提高5.0兆帕和10.1兆帕。80微米筛余由19.2％，降到15.8％，0.2mm筛余细度由1.92％降到1.66％，脱硫效率98.4％，f-CaO由1.83％降低到0.80％，生料易烧性显著提高。
实施例4
一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷1％，脂肪族减水剂10％，碳酸钾8％，碳酸钠3％，甲酸钠10％，己内酰胺35％，水33％。在本实施例中的其余部分技术方案与实施例1相同，做水泥熟料生料助磨剂工业试验，水泥熟料生料助磨剂技术方案采用本实施例的技术方案，按照生料台时产量的0.15％掺加，洗磨2小时后，24小时平均台时产量比不加生料助磨剂提高了20.1％，经核算节省煤耗5.1标准煤，经在实验室检验，水泥熟料3天、28天抗压强度分别提高4.8兆帕和10.1兆帕。80微米筛余由20.1％，降到16.2％，0.2mm筛余细度由1.85％降到1.53％，脱硫效率98.1％，f-CaO由1.84％降低到0.82％，生料易烧性显著提高。
实施例5
一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1％，脂肪族减水剂1％，碳酸钾2％，碳酸钠1％，甲酸钠2％，己内酰胺20％，水73.9％。在本实施例中的其余部分技术方案与实施例1相同，做水泥熟料生料助磨剂工业试验，水泥熟料生料助磨剂技术方案采用本实施例的技术方案，按照生料台时产量的0.15％掺加，洗磨2小时后，24小时平均台时产量比不加生料助磨剂提高了20.5％，经核算节省煤耗5.0标准煤，经在实验室检验，水泥熟料3天、28天抗压强度分别提高4.9兆帕和10.3兆帕。80微米筛余由19.8％，降到15.9％，0.2mm筛余细度由1.91％降到1.69％，脱硫效率98.2％，f-CaO由1.83％降低到0.81％，生料易烧性显著提高。
综上所述，本发明实施例表明：
(1)通过对生料助磨剂配方中，各组分种类及含量的选择优化，选用按质量比例的配方：三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。本发明技术方案中化合物的叠加作用，促使氧化钙转化率提高，平均转化率提高32％，使水泥熟料品种质量得到提高，3天抗压强度提高5兆帕，28天抗压强度提高10兆帕。
(2)对生料助磨剂的制备方法进行优化，在低能耗情况下，确定最佳的制备参数条件，为生料助磨剂的规模化生产提供数据支持。分析生料助磨剂的使用对水泥生产的影响，通过使用本发明的生料助磨剂，可以提高生料磨机产量12-25％，现有技术只能提高10％左右；水泥熟料窑产可以提高10％以上或者节约标准煤5公斤以上，现有技术只能提高5％左右或者节煤3公斤左右。水泥粉磨环节能耗高，能量利用率低。
本发明技术原理：本发明提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，为褐棕色液体，按质量比例的配方：三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。制备时先取一定量的水进入反应釜内，开启搅拌机开始搅拌，加热至液体温度达到70℃，然后加入己内酰胺，水解开环，依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌1-1.5小时，再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌1小时，即得产品，经过滤，导入成品储罐。技术方案中的三萜皂苷、脂肪族减水剂起到分散作用，保证生料在烧制过程中不会在窑尾烟室、下料斜槽和旋风筒锥体部位结皮堵塞现象的发生；碳酸钾、甲酸钠、碳酸钠都可以与烟气中的二氧化硫气体发生化学反应，生成稳定的硫酸盐化合物，从而把部分二氧化硫气体固化；己内酰胺水溶液的存在，可以把生料、燃料中的含硫化合物固化，而在高温下使其不能成为二氧化硫气体。
本发明技术效果：本发明提供一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其为褐棕色液体，水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂既有脱硫作用，又有节煤节能、提高生料磨机和窑产、改善水泥熟料品质的功效。
1.本发明通过使用上述技术方案，可以使脱硫效率达到98％以上，降低了脱硫成本，日产5000吨/天生产能力的水泥熟料窑，全负荷添加生料助磨剂，日脱硫成本也只在13000元左右，扣除由于燃料和原料硫元素不超标时段，日脱硫成本在1万元以下，下降4万余元，大大减轻了水泥企业的经济负担。
2.本发明技术方案中不含高碱性和有氯化合物，有机化合物占绝大多数，不存在对混凝土的耐久性构成威胁，混凝土中的钢筋也不会锈蚀。
3.本发明液体脱硫剂用计量泵根据生料磨台时产量，计量方便添加，掺量准确；由于本发明技术方案中，增加了分散性的化学物质，在窑尾烟室、下料斜槽和旋风筒锥体部位结皮堵塞现象的也不会再发生，保证了烧成系统的稳定和正常运行。
4.本发明技术方案中化合物的叠加作用，促使氧化钙转化率提高，平均转化率提高32％，使水泥熟料品种质量得到提高，3天抗压强度提高5兆帕，28天抗压强度提高10兆帕，目前为止，水泥生料助磨剂还没有突破本发明所能达到的这一技术指标，只能分别提高2兆帕和2.5兆帕左右。通过使用本发明的生料助磨剂，可以提高生料磨机产量12-25％，现有技术只能提高10％左右；水泥熟料窑产可以提高10％以上或者节约标准煤5公斤以上，现有技术只能提高5％左右或者节煤3公斤左右。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其特征在于：所述生料助磨剂的制备原料至少包含：皂苷类化合物、减水剂、碳酸盐、甲酸盐、己内酰胺和水；所述皂苷类化合物选自三萜皂苷、甾体皂苷中的一种或两种；所述减水剂选自脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中的一种或多种；所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或多种；所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸钙中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其特征在于：所述生料助磨剂的制备原料为：三萜皂苷、脂肪族减水剂、碳酸钾、碳酸钠、甲酸钠、己内酰胺和水。
3.根据权利要求2所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其特征在于：所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。
4.根据权利要求2所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其特征在于：所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.5％、脂肪族减水剂5％、碳酸钾8％、碳酸钠2％、甲酸钠6％、己内酰胺30％，余量为水。
5.根据权利要求2所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂，其特征在于：所述生料助磨剂为液体。
6.一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)取一定量的水进入反应釜内，搅拌，加热，然后加入己内酰胺，水解开环；
(2)依次加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾，搅拌；
(3)再加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，继续搅拌，即得产品。
7.根据权利要求6所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中加热至液体到70℃，然后加入己内酰胺；所述生料助磨剂按质量比例的配方为三萜皂苷0.1-1％、脂肪族减水剂1-10％、碳酸钾2-8％、碳酸钠1-3％、甲酸钠2-10％、己内酰胺20-35％、余量为水。
8.根据权利要求6所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中加入甲酸钠、碳酸钠、碳酸钾后，搅拌1-1.5小时。
9.根据权利要求6所述的一种用于水泥熟料烧制过程中的生料助磨剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中加入三萜皂苷、脂肪族减水剂后，搅拌1小时。
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