CN114804704B - 一种环保型无氯水泥助磨剂，及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥生产工艺技术领域，尤其涉及一种环保型无氯水泥助磨剂，及其生产方法。本发明中的水泥助磨剂，其原料组成包括二乙醇单异丙醇胺、硫氰酸钠、甘油、糖蜜、分散料以及吸附料。本发明中的水泥助磨剂生产方法，其能通过先混合水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，再加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，最后加入吸附料的方式，有效制得水泥助磨剂。本发明具有以下优点：第一，水泥助磨剂不含有氯离子，不易腐蚀钢混结构中的钢筋；第二，水泥助磨剂的所有组成物料，都具有环保、低毒的特点；第三，吸附料具有适当增大粘度、主动结合矿料颗粒的作用，保证水泥矿料颗粒不易团聚，保证基础的助磨效果。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产工艺技术领域，尤其涉及一种环保型无氯水泥助磨剂，及其生产方法。
背景技术
水泥助磨剂，指的是在水泥熟料的粉磨过程中，加入后可以显著提高粉磨效率、降低粉磨能耗的一种添加剂。水泥助磨剂的主要成分，包括：三乙醇胺、糖蜜、磷酸钠、木质素磺酸钠以及氯化钠等，其通过降低水泥物料表面粘度的方式，保证物料颗粒之间足够的分散性，避免物料颗粒之间大幅团聚，因此就可以提高粉磨效率、降低粉磨能耗。
但是，现有常见的水泥助磨剂，其成分一般都包括氯离子，而氯离子容易导致钢混结构中钢筋的锈蚀，这是十分危险的。
例如，专利公开号为CN 106116209A、公开日为2016.11.16的中国发明专利，公开了一种改良型水泥助磨剂，其由以下重量份数的原料制成：马来酸1-1.5份，木质素磺酸钙0.6-0.9份，二氧化硅8-14份，粉煤灰6-12份，醋酸钠2-4份，三乙醇胺6-7份，羟基乙叉二磷酸2-4份，酒石酸3-5份，碳酸钠12-22份，氯化铵7-13份，氢氧化钾10-20份，二醇7-11份，聚羧酸盐减水剂3-7份，膨润土6-9份，硫氰酸钠8-15份。
该发明专利中的水泥助磨剂，其含有氯化铵，即可以加快钢筋锈蚀的氯离子，因此水泥助磨剂的整体使用效果较差。
所以综上所述，现在急需一种无氯水泥助磨剂，既要保证充分的助磨效果，又不能带入氯离子。
发明内容
本发明提供一种环保型无氯水泥助磨剂，其原料组成包括二乙醇单异丙醇胺、硫氰酸钠、甘油、糖蜜、分散料以及吸附料。
本发明还提供一种环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，其能通过先混合水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，再加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，最后加入吸附料的方式，有效制得水泥助磨剂。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种环保型无氯水泥助磨剂，包括按重量计的以下各组分：
二乙醇单异丙醇胺14-18份、
硫氰酸钠3-5份、
甘油11-13份、
糖蜜1-3份、
分散料2-4份、
吸附料1-2份。
在本发明中，二乙醇单异丙醇胺相较于现有常用的三乙醇胺，具有助磨效果相当，且毒性更低的优点。
其中，硫氰酸钠是一种性能优异的非氯早强剂，避免水泥助磨剂体系中引入氯离子，避免发生水泥助磨剂大幅、快速锈蚀钢筋的意外。
此外，所述吸附料可以主动结合水泥矿料的颗粒表面，降低矿料颗粒的粘度，促进其分散效果，最终进一步提升助磨的特点。
最后，所述分散料不仅可以分散水泥矿料颗粒，使其难以团聚，提升助磨效果，而且还可以分散所述吸附料，使得所述吸附料在吸附、结合水泥矿料颗粒的同时，自身也能获得最大程度的分散均匀性。
进一步优选的技术方案在于：所述分散料由木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠以及柠檬酸钠组成。
在本发明中，上述多种钠盐，无论是对水泥矿料颗粒，还是分散料，都具有充分且适宜的分散效果。
进一步优选的技术方案在于：所述吸附料由聚丙烯酰胺以及中空玻璃微珠组成。
在本发明中，极少量的聚丙烯酰胺，其在水泥助磨剂的含水体系中，会适当小幅增大体系的粘度，使得水泥矿料颗粒之间的团聚变得更加困难，也能适当提高水泥助磨效果。
此外，所述中空玻璃微珠自身具有质轻、比表面积大、易结合的优点，即与水泥矿料颗粒吸附结合后，可以促进水泥矿料颗粒的分散，这也可以提高水泥助磨效果。
进一步优选的技术方案在于：所述中空玻璃微珠的平均粒径为50-120μm，密度为0.15-0.25g/cm3。
进一步优选的技术方案在于：当所述中空玻璃微珠的平均粒径≤80μm时，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为（1-3）∶1；
当所述中空玻璃微珠的平均粒径＞80μm时，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为（4-6.5）∶1。
在本发明中，当所述中空玻璃微珠的平均粒径相对较小时，其与水泥矿料颗粒之间的结合相对容易，所述中空玻璃微珠的结合效果，优于聚丙烯酰胺的小幅增稠效果，因此所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量比值可以适当较小。
反之，则是所述聚丙烯酰胺的增稠效果占主导，上述比值可以扩大至（4-6.5）∶1。
一种环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，搅拌20-30min，得到底料；
S2、在所述底料中，加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，搅拌40-50min，得到中间料；
S3、在所述中间料中，加入吸附料，搅拌5-8min，再静置保温，得到最终的水泥助磨剂。
在本发明中，硫氰酸钠与吸附料都是固体状的，因此分开加入混合，可以保证充分的混合均匀性。而所述分散料一开始就加入，使得后续物料在所述底料中可以快速分散均匀。
进一步优选的技术方案在于：S1中，搅拌釜的搅拌速率为200-600r/min，温度为45-65℃。
进一步优选的技术方案在于：S2中，搅拌釜的搅拌速率为800-1000r/min，温度为80-85℃。
进一步优选的技术方案在于：S3中，搅拌釜的搅拌速率为100-200r/min，温度为80-85℃。
在本发明中，由于所述吸附料含有中空玻璃微珠，因此采用相对低速、高温的搅拌条件，可以使得中空玻璃微珠分散均匀。
进一步优选的技术方案在于：S3中，静置保温操作的时间为20-30min，温度为45-55℃。
在本发明中，最终的水泥助磨剂，相较于现有的水泥助磨剂产品，其中空玻璃微珠是新添加的，因此在常规的搅拌混合之后，需要保温静置，以保证中空玻璃微珠可以充分分散均匀，即搅拌混合之后如果马上使用，则中空玻璃微珠在水泥助磨剂体系中分布就不够均匀，大大影响后续的水泥矿料颗粒分散性能。
本发明具有以下优点。
第一，水泥助磨剂不含有氯离子，不易腐蚀钢混结构中的钢筋。
第二，水泥助磨剂的所有组成物料，都具有环保、低毒的特点。
第三，吸附料具有适当增大粘度、主动结合矿料颗粒的作用，保证水泥矿料颗粒不易团聚，保证基础的助磨效果。
第四，分散料既可以直接分散水泥矿料颗粒，又可以分散吸附料，进一步避免矿料颗粒团聚。
第五，水泥助磨剂的生产方法中，采用分批添加、针对性搅拌混合的方式，保证各物料在助磨剂体系中分散均匀。
第六，助磨剂的生产方法后端，针对性地进行静置保温操作，保证中空玻璃微珠可以分散均匀，提高助磨效果。
第七，普通的水泥产品结合该助磨剂使用之后，可以显著提升助磨效果，即增大比表面积，并且增大早期、晚期的水泥固化强度。
附图说明
图1为本发明的3个实施例中，水泥助磨剂在比表面积增大、3d抗压强度增大、28d抗压强度增大这三个方面的测试结果。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例1
一种环保型无氯水泥助磨剂，包括按重量计的以下各组分：二乙醇单异丙醇胺14份、硫氰酸钠4份、甘油11份、糖蜜2份、分散料2份、吸附料1份。
所述分散料由木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠以及柠檬酸钠组成。
所述吸附料由聚丙烯酰胺以及中空玻璃微珠组成。其中，中空玻璃微珠的平均粒径为65μm，密度为0.16g/cm3，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为1.2∶1。
该环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，搅拌20min，得到底料，其中搅拌速率为200r/min，温度为45℃；
S2、在所述底料中，加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，搅拌45min，得到中间料，其中搅拌速率为800r/min，温度为80℃；
S3、在所述中间料中，加入吸附料，搅拌5min，再静置保温，得到最终的水泥助磨剂，其中搅拌速率为100r/min，温度为80℃，静置保温操作的时间为20min，温度为45℃。
实施例2
一种环保型无氯水泥助磨剂，包括按重量计的以下各组分：二乙醇单异丙醇胺15份、硫氰酸钠5份、甘油11份、糖蜜3份、分散料2份、吸附料2份。
所述分散料由木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠以及柠檬酸钠组成。
所述吸附料由聚丙烯酰胺以及中空玻璃微珠组成。其中，中空玻璃微珠的平均粒径为112μm，密度为0.19g/cm3，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为5.0∶1。
该环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，搅拌26min，得到底料，其中搅拌速率为300r/min，温度为45℃；
S2、在所述底料中，加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，搅拌42min，得到中间料，其中搅拌速率为800r/min，温度为80℃；
S3、在所述中间料中，加入吸附料，搅拌8min，再静置保温，得到最终的水泥助磨剂，其中搅拌速率为150r/min，温度为82℃，静置保温操作的时间为20min，温度为46℃。
实施例3
一种环保型无氯水泥助磨剂，包括按重量计的以下各组分：二乙醇单异丙醇胺18份、硫氰酸钠5份、甘油13份、糖蜜3份、分散料4份、吸附料2份。
所述分散料由木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠以及柠檬酸钠组成。
所述吸附料由聚丙烯酰胺以及中空玻璃微珠组成。其中，中空玻璃微珠的平均粒径为120μm，密度为0.20g/cm3，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为5.5∶1。
该环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，搅拌29min，得到底料，其中搅拌速率为400r/min，温度为52℃；
S2、在所述底料中，加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，搅拌48min，得到中间料，其中搅拌速率为1000r/min，温度为84℃；
S3、在所述中间料中，加入吸附料，搅拌8min，再静置保温，得到最终的水泥助磨剂，其中搅拌速率为120r/min，温度为82℃，静置保温操作的时间为30min，温度为55℃。
性能测试
1、将实施例1、2以及3中的水泥助磨剂产品，分别配制成18wt%的水溶液，待用。
、取4份安徽海螺水泥生产的PC32.5水泥，分别进行如下操作：不添加任何助磨剂产品，以0.03wt%的添加量分别加入实施例1、2以及3中的水泥助磨剂产品。
、对上述4份样本进行15min的粉磨操作及相关检测，得到如附图1所示的比表面积数据。
、按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，采用GB/T17671- 1999《水泥胶砂强度检验方法（IS0法）》的方法，将水泥、标准砂和水按1:3.0:0.5的比例，制成40mm*40mm*160mm的标准试件，在标准养护条件下养护至规定的龄期，分别按规定的方法测定其3d和28d的抗压强度，最终数据见附图1。
从附图1中的检测数据可以得出以下结论。
第一、本实施例中的3组水泥助磨剂产品，可以显著提高水泥助磨效果，具体表现就是助磨剂添加后，水泥矿料颗粒的比表面积显著增大。
第二、本实施例中的3组水泥助磨剂产品，可以显著提高水泥的早期和晚期强度。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种环保型无氯水泥助磨剂，其特征在于包括按重量计的以下各组分：
二乙醇单异丙醇胺14-18份、
硫氰酸钠3-5份、
甘油11-13份、
糖蜜1-3份、
分散料2-4份、
吸附料1-2份，
所述吸附料由聚丙烯酰胺以及中空玻璃微珠组成，
所述中空玻璃微珠的平均粒径为50-120μm，密度为0.15-0.25g/cm3，
当所述中空玻璃微珠的平均粒径≤80μm时，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为（1-3）∶1；
当所述中空玻璃微珠的平均粒径＞80μm时，所述聚丙烯酰胺与中空玻璃微珠的添加量之比为（4-6.5）∶1。
2.根据权利要求1所述的一种环保型无氯水泥助磨剂，其特征在于：所述分散料由木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠以及柠檬酸钠组成。
3.一种如权利要求1所述的环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：
S1、在搅拌釜中加入水、二乙醇单异丙醇胺以及分散料，搅拌20-30min，得到底料；
S2、在所述底料中，加入硫氰酸钠、甘油以及糖蜜，搅拌40-50min，得到中间料；
S3、在所述中间料中，加入吸附料，搅拌5-8min，再静置保温，得到最终的水泥助磨剂。
4.根据权利要求3所述的一种环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，其特征在于：S1中，搅拌釜的搅拌速率为200-600r/min，温度为45-65℃。
5.根据权利要求3所述的一种环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，其特征在于：S2中，搅拌釜的搅拌速率为800-1000r/min，温度为80-85℃。
6.根据权利要求3所述的一种环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，其特征在于：S3中，搅拌釜的搅拌速率为100-200r/min，温度为80-85℃。
7.根据权利要求6所述的一种环保型无氯水泥助磨剂的生产方法，其特征在于：S3中，静置保温操作的时间为20-30min，温度为45-55℃。
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