CN113979662A - 一种水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥助磨剂及其制备方法，解决了现有技术中的液体助磨剂容易出现水泥颗粒分布范围宽、降低水泥强度的技术问题。所述水泥助磨剂制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水60‑80份；高铝粉煤灰2‑5份；乙二醇3‑9份；三乙醇胺15‑25份；糖蜜5‑8份；醋酸钠3‑6份；硫酸钠8‑10份；阴离子表面活性剂8‑18份；非离子表面活性剂6‑12份。本发明的水泥助磨剂及其制备方法，生产成本低，降低了水泥颗粒的细度并提高了水泥颗粒的比表面积，可以提高水泥的强度。
Description
技术领域
本发明涉及水泥制造技术领域，具体涉及一种水泥助磨剂及其制备方法。
背景技术
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。
现有技术中应用的助磨剂，其主要成分一般包括无机盐、胺类有机物和多元醇类有机物。该类助磨剂属于液体类助磨剂，是通过多种小分子物质进行复配得到，在使用的过程中，助磨效果不够理想，并且容易出现水泥产品颗粒分布范围宽，出现产品跑粗现象，进而出现水泥强度降低，甚至出现影响水泥强度等级的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥助磨剂及其制备方法，以解决现有技术中的液体助磨剂容易出现水泥颗粒分布范围宽、降低水泥强度的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种水泥助磨剂，其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水60-80份；高铝粉煤灰2-5份；乙二醇3-9份；三乙醇胺15-25份；糖蜜5-8份；醋酸钠3-6份；硫酸钠8-10份；阴离子表面活性剂8-18份；非离子表面活性剂6-12份。
进一步的，各原料的重量份分别为：水泥工业废水65-75份；高铝粉煤灰3-4份；乙二醇5-7份；三乙醇胺18-22份；糖蜜6-7份；醋酸钠4-5份；硫酸钠8.5-9.5份；阴离子表面活性剂10-16份；非离子表面活性剂9-11份。
进一步的，各原料的重量份分别为：水泥工业废水70份；高铝粉煤灰3.5份；乙二醇6份；三乙醇胺20份；糖蜜6.5份；醋酸钠4.5份；硫酸钠9份；阴离子表面活性剂13份；非离子表面活性剂10份。
进一步的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
进一步的，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯烷基胺。
本发明提供的水泥助磨剂的制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为35-45℃搅拌20-30min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为65-80℃搅拌40-60min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入阴离子表面活性剂，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为45-60℃搅拌20-30min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、非离子表面活性剂、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为45-60℃搅拌50-70min后，得到水泥助磨剂成品。
进一步的，所述步骤S1中，所述水泥工业废水采用污水处理过滤器进行过滤除杂。
进一步的，所述步骤S2中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为38-42℃搅拌22-28min后，得到混合物A。
进一步的，所述步骤S3中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为70-75℃搅拌45-55min后，得到混合物B。
进一步的，所述步骤S4中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为50-55℃搅拌22-28min后，得到混合物C。
进一步的，所述步骤S5中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为50-55℃搅拌55-65min后，得到水泥助磨剂成品。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的水泥助磨剂及其制备方法，应用水泥工业废水作为原料来使用，能够让水泥工业废水进行再利用，不仅减少了水泥工业废水的处理成本，而且减少了水泥助磨剂的生产成本。
(2)本发明提供的水泥助磨剂及其制备方法，应用了阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，将非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂配合使用，在粉磨的过程中，助磨剂吸附在水泥熟料颗粒的表面，使断裂面上的价键力得到饱和，颗粒之间的附聚力得到屏蔽，避免了水泥熟料颗粒的再聚合和糊球、粘磨现象；并且，在水泥熟料粉磨的过程中，因为非离子表面活性剂的作用助磨剂可以进入到水泥熟料的裂缝中，在阴离子表面活性剂的配合下，助磨剂可以帮助水泥熟料裂缝的扩展并防止微小裂缝在外力作用下再次愈合，从而提高粉磨的效果，降低了水泥颗粒的细度并提高了水泥颗粒的比表面积，并且能使水泥颗粒的细度和比表面积保持均匀稳定；进而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。
(3)本发明提供的水泥助磨剂及其制备方法，原料中醋酸钠、硫酸钠中的Na+、S04 2-、CH3COO-在粉体表面可形成一定的表面活性点，在水化过程中这些活性点优先参与水化发应，与其他颗粒或集料形成局部焊点，快速加固混凝土浆体早期的结构形式，并且醋酸钠和硫酸钠的同时使用具有一定的促进作用，从而可以提高水泥的强度。
(4)本发明提供的水泥助磨剂及其制备方法，应用了高铝粉煤灰，水泥熟料与高铝粉煤灰中的钙、硅、铝等进行化学反应，形成了有助于水泥增强的化学产物，可以进一步提高水泥的强度。
具体实施方式
一、制备实施例：
实施例1：
制备水泥助磨剂：
1.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水80份；高铝粉煤灰5份；乙二醇3份；三乙醇胺25份；糖蜜8份；醋酸钠3份；硫酸钠10份；十二烷基苯磺酸钠18份；聚氧乙烯烷基胺6份。
1.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为2000转/min、温度为45℃搅拌20min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为80℃搅拌40min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌20min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌50min后，得到水泥助磨剂成品。
实施例2：
制备水泥助磨剂：
2.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水60份；高铝粉煤灰2份；乙二醇9份；三乙醇胺15份；糖蜜5份；醋酸钠6份；硫酸钠8份；十二烷基苯磺酸钠8份；聚氧乙烯烷基胺12份。
2.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为900转/min、温度为35℃搅拌30min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为900转/min、温度为65℃搅拌60min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为900转/min、温度为45℃搅拌30min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为900转/min、温度为45℃搅拌70min后，得到水泥助磨剂成品。
实施例3：
制备水泥助磨剂：
3.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水75份；高铝粉煤灰3份；乙二醇7份；三乙醇胺18份；糖蜜7份；醋酸钠4份；硫酸钠9.5份；十二烷基苯磺酸钠10份；聚氧乙烯烷基胺9份。
3.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为1200转/min、温度为40℃搅拌25min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为1200转/min、温度为70℃搅拌55min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为1200转/min、温度为50℃搅拌25min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为1200转/min、温度为50℃搅拌65min后，得到水泥助磨剂成品。
实施例4：
制备水泥助磨剂：
4.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水65份；高铝粉煤灰4份；乙二醇5份；三乙醇胺22份；糖蜜6份；醋酸钠5份；硫酸钠8.5份；十二烷基苯磺酸钠16份；聚氧乙烯烷基胺11份。
4.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为1800转/min、温度为40℃搅拌25min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为1800转/min、温度为75℃搅拌50min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为1800转/min、温度为50℃搅拌25min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为1800转/min、温度为55℃搅拌65min后，得到水泥助磨剂成品。
实施例5：
制备水泥助磨剂：
5.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水70份；高铝粉煤灰3.5份；乙二醇6份；三乙醇胺20份；糖蜜6.5份；醋酸钠4.5份；硫酸钠9份；十二烷基苯磺酸钠13份；聚氧乙烯烷基胺10份。
5.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为1500转/min、温度为40℃搅拌25min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为1500转/min、温度为70℃搅拌60min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为1500转/min、温度为50℃搅拌30min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为1500转/min、温度为55℃搅拌70min后，得到水泥助磨剂成品。
二、对比例：
对比例1：
与实施例1不同的是：原料中仅采用聚氧乙烯烷基胺(将阴离子表面活性剂替换为聚氧乙烯烷基胺，即本实施例的表面活性剂仅采用非离子表面活性剂)；具体的：
1.1原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水80份；高铝粉煤灰5份；乙二醇3份；三乙醇胺25份；糖蜜8份；醋酸钠3份；硫酸钠10份；聚氧乙烯烷基胺24份。
1.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为2000转/min、温度为45℃搅拌20min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为80℃搅拌40min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌50min后，得到水泥助磨剂成品。
对比例2：
与实施例1不同的是：原料中仅采用十二烷基苯磺酸钠(将非离子表面活性剂替换为十二烷基苯磺酸钠，即本实施例的表面活性剂仅采用阴离子表面活性剂)；具体的：
2.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水80份；高铝粉煤灰5份；乙二醇3份；三乙醇胺25份；糖蜜8份；醋酸钠3份；硫酸钠10份；十二烷基苯磺酸钠24份。
2.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为2000转/min、温度为45℃搅拌20min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为80℃搅拌40min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌20min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌50min后，得到水泥助磨剂成品。
对比例3：
与实施例1不同的是：原料中将高铝粉煤灰替换为硅灰；具体的：
3.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水80份；硅灰5份；乙二醇3份；三乙醇胺25份；糖蜜8份；醋酸钠3份；硫酸钠10份；十二烷基苯磺酸钠18份；聚氧乙烯烷基胺6份。
3.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为2000转/min、温度为45℃搅拌20min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为80℃搅拌40min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌20min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入硅灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌50min后，得到水泥助磨剂成品。
对比例4：
与实施例1不同的是：原料中保持原有硫酸钠的重量份，同时将醋酸钠替换为硫酸钠；具体的：
4.1、原料
其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水80份；高铝粉煤灰5份；乙二醇3份；三乙醇胺25份；糖蜜8份；硫酸钠13份；十二烷基苯磺酸钠18份；聚氧乙烯烷基胺6份。
4.2、制备方法，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为2000转/min、温度为45℃搅拌20min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中加入硫酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为80℃搅拌40min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入十二烷基苯磺酸钠，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌20min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、聚氧乙烯烷基胺、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为2000转/min、温度为60℃搅拌50min后，得到水泥助磨剂成品。
对比例5：
希美新型材料公司的MX-ZM型液体助磨剂。
三、检测实验：
1、将实施例1-5中制备的水泥助磨剂成品、对比例1-4中制备的水泥助磨剂成品以及对比例5中的助磨剂进行性能检测：
(1)检测方法：
将实施例1-5、对比例1-4中制备的水泥助磨剂以及对比例5中的助磨剂分别以占水泥熟料0.05％(重量百分比)的掺量掺入水泥熟料中，完成整个粉磨过程后，分别检测得到的水泥的比表面积、细度和抗压强度。
比表面积：采用的检测标准为GB/T 8074-2008《水泥比表面积测定方法(勃氏法)》；
细度：采用的检测标准为GB/T 1345-2005《水泥细度检验方法(筛析法)》；比表面积越大，细度(45μm筛余)越小，说明水泥颗粒分布范围越均匀；
抗压强度：采用的检测标准为GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》。
(2)检测结果，如下表1所示：
表1水泥性能检测数据
由表1可以看出，使用了本发明实施例1-5助磨剂制备的水泥，与对比例5助磨剂制备的水泥相比，其比表面积和细度指标均有大幅改善，说明使用本发明提供的助磨剂降低了水泥颗粒的细度并提高了水泥颗粒的比表面积，并且能使水泥颗粒的细度和比表面积保持均匀稳定，从而提高粉磨的效果。同时，还能提高水泥的3d及28d强度。而缺少某一成分对比例1-4的助磨剂制备的水泥的各项指标与实施例1-5相比均有所下降，可见本发明的各组分之间发生了协同增效的作用。阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂互相配合，醋酸钠和硫酸钠的共同使用，以及高铝粉煤灰的应用，是本发明助磨剂性能优良的关键。
Claims (10)
1.一种水泥助磨剂，其特征在于，其制备包括下述重量份的原料：水泥工业废水60-80份；高铝粉煤灰2-5份；乙二醇3-9份；三乙醇胺15-25份；糖蜜5-8份；醋酸钠3-6份；硫酸钠8-10份；阴离子表面活性剂8-18份；非离子表面活性剂6-12份。
2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，各原料的重量份分别为：水泥工业废水65-75份；高铝粉煤灰3-4份；乙二醇5-7份；三乙醇胺18-22份；糖蜜6-7份；醋酸钠4-5份；硫酸钠8.5-9.5份；阴离子表面活性剂10-16份；非离子表面活性剂9-11份。
3.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，各原料的重量份分别为：水泥工业废水70份；高铝粉煤灰3.5份；乙二醇6份；三乙醇胺20份；糖蜜6.5份；醋酸钠4.5份；硫酸钠9份；阴离子表面活性剂13份；非离子表面活性剂10份。
4.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
5.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯烷基胺。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、将水泥工业废水过滤除杂；
S2、将三乙醇胺加入反应容器内，在搅拌的状态下加入过滤后的水泥工业废水，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为35-45℃搅拌20-30min后，得到混合物A；
S3、在搅拌的状态下，向混合物A中顺次加入醋酸钠、硫酸钠，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为65-80℃搅拌40-60min后，得到混合物B；
S4、在搅拌的状态下，向混合物B中加入阴离子表面活性剂，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为45-60℃搅拌20-30min后，得到混合物C；
S5、在搅拌的状态下，向混合物C中顺次加入高铝粉煤灰、非离子表面活性剂、糖蜜、乙二醇，在搅拌速率为900-2000转/min、温度为45-60℃搅拌50-70min后，得到水泥助磨剂成品。
7.根据权利要求6所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为38-42℃搅拌22-28min后，得到混合物A。
8.根据权利要求6所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为70-75℃搅拌45-55min后，得到混合物B。
9.根据权利要求6所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为50-55℃搅拌22-28min后，得到混合物C。
10.根据权利要求6所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，是在搅拌速率为1200-1800转/min、温度为50-55℃搅拌55-65min后，得到水泥助磨剂成品。
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