CN114057417B - 一种水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥助磨剂及其制备方法，属于水泥助磨剂及水泥生产领域。本发明水泥助磨剂原料包括氨丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、水性介质；其中水性介质由乙二醇叔丁醚、醋酸钠、水混合而得。本发明通过使用有机硅材料、乙二醇叔丁醚、醋酸钠、水，采用控制水解技术制得了一种性能优异的水泥助磨剂。本发明水泥助磨剂可应用于水泥粉磨，可以降低水泥熟料使用比例，提高磨机效率和水泥强度，具有很好的市场前景。

Description

一种水泥助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明属于水泥助磨剂及水泥生产领域，具体涉及一种水泥助磨剂及其制备方法。

背景技术

水泥是非常重要的建筑材料，然而水泥工业对环境负荷影响非常大，烧制水泥熟料需要消耗燃料和石灰石，排放大量的二氧化碳，其碳排放量仅次于电力行业，另外水泥工业的矿山资源消耗与生态破坏也是突出问题。因此，在粉磨成品水泥过程中，常添加水泥助磨剂以降低水泥熟料的使用比例，提高磨机效率和水泥强度。

水泥助磨剂是一种提高研磨效率的化学添加剂，其可以提高粉磨效率以提高水泥产量、降低电耗；减少熟料用量以提高混合材料掺量、增加水泥产量；改善水泥性能包括强度、凝结时间、流变性能等；降低成本、减少碳排放量。目前水泥助磨剂以三乙醇胺、聚合多元醇为主，其成本较高，使用效果也不理想，因此，需要研制一种使用性能良好的水泥助磨剂。

发明内容

针对背景技术水泥生产中水泥助磨剂存在的缺陷，本发明提供了一种水泥助磨剂及其制备方法，本发明具体是通过如下技术方案实现的：

一种水泥助磨剂，包括以下制备原料：

氨丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、水性介质；

其中，水性介质由乙二醇叔丁醚、醋酸钠、水混合而成。

进一步地，所述制备原料按质量百分比计为：氨丙基三乙氧基硅烷10％-20％，六甲基二硅氮烷1.2％-2.4％，乙二醇叔丁醚10％，醋酸钠10％，水余量。

进一步地，所述制备原料按质量百分比计为：氨丙基三乙氧基硅烷10％，六甲基二硅氮烷1.2％，乙二醇叔丁醚10％，醋酸钠10％，水余量。

进一步地，所述制备原料按质量百分比计为：氨丙基三乙氧基硅烷20％，六甲基二硅氮烷2.4％，乙二醇叔丁醚10％，醋酸钠10％，水余量。

进一步地，所述水泥助磨剂适用于水泥、矿粉物料粉磨，添加比例为待磨物料质量的0.08％-0.12％。采用滴加或喷淋至磨机内即可。

本发明还提供了一种水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比称取各原料备用；

2)将乙二醇叔丁醚、醋酸钠、水混合均匀得到水性介质；

3)在不断搅拌的条件下，将氨丙基三乙氧基硅烷与六甲基二硅氮烷混匀后滴加至步骤2)所得水性介质中，经水解缩合反应后生成主链为-Si-O-的含胺基有机聚合物，该聚合物即为所述水泥助磨剂的主要成分。

进一步地，步骤3)所述聚合物还含有氨丙基和部分未缩合的硅羟基。

本发明经水解缩合反应生成的含胺基的有机硅聚合物含Si-O键、羟基、胺基等功能基团，容易吸附在物料颗粒表面。其所带电荷，在水泥颗粒之间产生静电作用，从而起到分散效果，防止颗粒裂纹界面重新愈合。Si-O键表面活性极高，分散性好，能够有效地降低颗粒表面的自由能，能够提供大的空间位阻效应，从而提高水泥颗粒的分散性能，加速裂纹扩展。因此，本发明反应生成的含胺基的有机硅聚合物能够有效地消除或减少团聚，使更多的能量用于颗粒的粉碎，使颗粒更细，从而提高粉磨效率，实现节能降耗。其次，该含胺基的有机硅聚合物特定的化学结构和官能团可以激发和诱导水泥混合材料的水化活性，提高各龄期强度，具有很好的增强效果。空间位阻效应能有效降低水的界面张力，有利于水泥颗粒之间的润滑，使水进入到水泥颗粒间的细小空隙中，改善水泥的流动性，所述含胺基的有机硅聚合物分子结构呈梳型，主链的疏水性、侧链的亲水性胺基以及多种功能基团的存在，使分子的立体结构非常稳定，能够锚固在水泥颗粒表面。

本发明将氨丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷混合后滴加至水性介质中，在水解后使体系呈强碱性，有自催化作用。

本发明采用氨丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷混合后滴加至水性介质中水解，在水解缩合过程，碱性条件下六甲基二硅氮烷可以且只对氨丙基三乙氧基硅烷水解后的部分硅羟基进行封端，防止发生交联凝胶沉淀。

进一步地，步骤3)所述主链为-Si-O-的含胺基有机聚合物还含有氨丙基和部分未缩合的硅羟基。

进一步地，步骤3)所述水泥助磨剂除主要成分聚合物外还包括辅助成分：氨丙基三乙氧基硅烷水解后的副产物乙醇以及乙二醇叔丁醚、醋酸钠。

进一步地，所述乙醇可协调助磨；所述乙二醇叔丁醚有助溶和协同助磨的作用；所述醋酸钠有协同助磨和激发水泥活性的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明克服了现有常规三乙醇胺、聚合多元醇水泥助磨剂使用效果不佳的缺陷，研制了一种新型水泥助磨剂。

2.本发明水泥助磨剂对水泥的分散性优异，可有效消除或减少团聚现象，使得水泥颗粒更细，从而显著提高粉磨效率，实现节能降耗。

3.本发明水泥助磨剂可以激发和诱导水泥混合材料的水化活性，提高各龄期强度，具有很好的增强效果。

4.本发明水泥助磨剂可以降低水泥熟料使用比例，提高磨机效率和水泥强度，具有很好的市场前景。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

1.称取氨丙基三乙氧基硅烷100kg、六甲基二硅氮烷12kg，放入1号容器，用搅拌机混合均匀备用。

2.称取乙二醇叔丁醚100kg、醋酸钠100kg、水688kg，放入带有搅拌装置的2号容器，混合均匀得到水性介质备用。

3.在2号容器搅拌机不停搅拌的条件下，用蠕动泵将1号容器的混合物料滴加至2号容器，滴加完毕后继续搅拌2小时，得到所述助磨剂。

实施例2

1.称取氨丙基三乙氧基硅烷200kg、六甲基二硅氮烷24kg，放入1号容器，用搅拌机混合均匀备用。

2.称取乙二醇叔丁醚100kg、醋酸钠100kg、水576kg，放入带有搅拌装置的2号容器，混合均匀得到水性介质备用。

3.在2号容器搅拌机不停搅拌的条件下，用蠕动泵将1号容器的混合物料滴加至2号容器，滴加完毕后继续搅拌2小时，得到所述助磨剂。

实施例3

将本发明实施例1制得的助磨剂按0.1％比例添加应用于普通42.5水泥生产，结果如下表。

试验前技术参数见表1。

表1

试验后技术参数见表2。

表2

从表1、表2数据可以看出，同样的磨机，添加本发明实施例1所制助磨剂后水泥产量提高了1.1吨/小时，同比增长了13.4％；细度也明显下降；即使熟料使用量减少5.4％，制得的水泥其3天和28天的抗折、抗压强度仍然显著提高了。

实施例4

将本发明实施例2制得的助磨剂按0.08％比例添加应用于普通42.5水泥生产，结果如下表。

试验前技术参数见表3。

表3

试验后技术参数见表4。

表4

从表3、表4数据可以看出，同样的磨机，添加本发明实施例2所制助磨剂后水泥产量提高了1.6吨/小时，同比增长了19.5％；细度也明显下降；即使熟料使用量减少9.5％，制得的水泥其3天和28天的抗折、抗压强度仍然显著提高了。

以上所描述的实施例仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水泥助磨剂，其特征在于，包括以下制备原料：

氨丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、水性介质；

其中，水性介质由乙二醇叔丁醚、醋酸钠、水混合而成；各制备原料按质量百分比计为：氨丙基三乙氧基硅烷10%-20%，六甲基二硅氮烷1.2%-2.4%，乙二醇叔丁醚10%，醋酸钠10%，水余量。

2.根据权利要求1所述一种水泥助磨剂，其特征在于，所述制备原料按质量百分比计为：氨丙基三乙氧基硅烷10%，六甲基二硅氮烷1.2%，乙二醇叔丁醚10%，醋酸钠10%，水余量。

3.根据权利要求1所述一种水泥助磨剂，其特征在于，所述制备原料按质量百分比计为：氨丙基三乙氧基硅烷20%，六甲基二硅氮烷2.4%，乙二醇叔丁醚10%，醋酸钠10%，水余量。

4.根据权利要求1所述一种水泥助磨剂，其特征在于，所述水泥助磨剂适用于水泥、矿粉物料粉磨，添加比例为待磨物料质量的0.08%-0.12%。

5.如权利要求1-4任一项所述水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按配比称取各原料备用；

2）将乙二醇叔丁醚、醋酸钠、水混合均匀得到水性介质；

3）在不断搅拌的条件下，将氨丙基三乙氧基硅烷与六甲基二硅氮烷混匀后滴加至步骤2）所得水性介质中，经水解缩合反应后生成主链为-Si-O-的含胺基有机聚合物，该聚合物即为所述水泥助磨剂的主要成分。

6.根据权利要求5所述水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，步骤3）所述主链为-Si-O-的含胺基有机聚合物还含有氨丙基和部分未缩合的硅羟基。

7.根据权利要求5所述水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，步骤3）所述水泥助磨剂除主要成分聚合物外还包括辅助成分：氨丙基三乙氧基硅烷水解后的副产物乙醇以及乙二醇叔丁醚、醋酸钠。

8.根据权利要求7所述水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述乙醇可协调助磨；所述乙二醇叔丁醚有助溶和协同助磨的作用；所述醋酸钠有协同助磨和激发水泥活性的作用。