CN114835426A - 一种水泥熟料的助磨剂、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水泥熟料的领域，更具体地说，它涉及一种水泥熟料的助磨剂、制备方法及其应用。一种水泥熟料的助磨剂，包括以下重量份数的原料：255‑295份三乙醇胺、35‑60份乙二醇、115‑136份甘油、55‑68份醋酸钠、32‑45份水泥增强剂、15‑25份减水剂、1‑4份十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、0.8‑4.5份十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、325‑375份水；其制备方法为：步骤1)：将水、三乙醇胺、乙二醇、甘油混合搅拌至均匀；步骤2)：继续加入剩余原料，混合搅拌至均匀，静置过夜，得到成品。本申请具有增强水泥的粉磨效果的优点。

Description

一种水泥熟料的助磨剂、制备方法及其应用

技术领域

本申请涉及水泥熟料的领域，更具体地说，它涉及一种水泥熟料的助磨剂、制备方法及其应用。

背景技术

水泥熟料以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。

水泥磨粉是水泥生产工艺中不可缺少的重要环节，水泥磨粉工艺的选择与使用在很大程度上直接影响着水泥生产的重量和效率，也影响着其能耗的高低。具体而言，水泥的粉磨工艺就是将水泥墨粉所需的物料进行加工，使其颗粒从大变小、从粗到细，最终生产出水泥成品的过程。

水泥颗粒的粉末需要大量的机械做功，这就需要消耗电能，而这些能耗的产生及耗费取决于水泥粉磨的效率。根据相关数据显示，水泥粉磨过程中所消耗的电能约占水泥生产总能耗的65％，因此如何增强水泥的磨粉效果以降低能耗成为了一个重要的研究项目。

发明内容

为了增强水泥的粉磨效果，本申请提供一种水泥熟料的助磨剂、制备方法及其应用。

第一方面，本申请提供一种水泥熟料的助磨剂，采用如下的技术方案：

一种水泥熟料的助磨剂，包括以下重量份数的原料：255-295份三乙醇胺、35-60份乙二醇、115-136份甘油、55-68份醋酸钠、32-45份水泥增强剂、15-25份减水剂、1-4份十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、0.8-4.5份十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、325-375份水。

通过采用上述技术方案，在三乙醇胺与乙二醇、甘油的共同配合下，首先，促进水泥中的金属离子，如Ca²⁺、Al³⁺等之间的作用，在磨粉初期就牢牢地吸附在金属离子的活性位点上，很好地抑制了颗粒间的集聚在一起的能力，有效降低了过粉磨现象的发生。其次，三乙醇胺与乙二醇、甘油三者的配合下，提高了含有的-OH和-NH₂在磨粉的过程中与水泥颗粒发生接触的程度，平衡了水泥中的价键，减少了细小颗粒之间的聚集。同时，由于三者的配合，增强了三乙醇胺的表面活性，可以有效改善水泥粉体的透气性，从而增大其比表面积。达到减少摩擦，提高了物料的分散性和流动性，从而提高粉磨效率的效果。

水泥在磨粉的过程中，会产生带电的阴阳离子，而这些离子之间会发生较为强烈的吸引，导致产生团聚。

把助磨剂加入到水泥熟料内，在十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的共同配合下，产生较大体积的阴阳离子，使电荷得到有效分散，大大削弱了正负电荷之间的引力，从而有削弱团聚的情况，有效提高了分散性，被磨细的水泥颗粒不会被反复压碾磨碎，进而提高磨粉效率。

本申请所制备的助磨剂，能够紧密吸附在水泥颗粒上，产生了一定的化学屏蔽作用，有助于改善流动性、水泥粉磨的比例，从而起到提高水泥强度的效果。

优选的，所述三乙醇胺与乙二醇、甘油的重量比为(275-282)：(40-48)：(115-126)。

通过采用上述技术方案，进一步限定三乙醇胺与乙二醇、甘油的使用比例，从而使三者之间共同配合的效果得到充分发挥，进一步增强三乙醇胺的表面活性，提高粉磨效率。

优选的，所述十二烷基羟丙基磺基甜菜碱与十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的重量比为(2.5-3.2)：(1.6-2.5)。

通过采用上述技术方案，进一步限定十二烷基羟丙基磺基甜菜碱与十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的比例关系，提高了分散电荷的稳定性，有利于提高磨粉效率。

优选的，所述减水剂为糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐中的一种或多种混合。其中，木质素磺酸盐可以选用木质素磺酸钠，可以为木质素磺酸钙。

优选的，所述减水剂为糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂，糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂的重量比为1：(0.5-0.7)。

通过采用上述技术方案，选用特定的减水剂有利于改善水泥熟料、混凝土的和易性，进一步提高了助磨剂在体系中的分散性，有利于提高粉磨效率。

第二方面，本申请提供一种水泥熟料的助磨剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种水泥熟料的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将水、三乙醇胺、乙二醇、甘油混合搅拌至均匀；

步骤2)：继续加入剩余原料，混合搅拌至均匀，静置过夜，得到成品。

优选的，所述步骤1)、步骤2)在60-75℃的条件下进行。

通过采用上述技术方案，首先将水、三乙醇胺、乙二醇、甘油混合，使上述原料之间充分混合，有利于后期三乙醇胺表面活性的提高。然后再把剩余原料一并混合，在这期间，十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱得到充分接触，也是各种原料之间配合、混合的过程，从而制备出较为稳定、性能良好的助磨剂。

第三方面，本申请提供一种水泥熟料的助磨剂的应用，采用如下的技术方案：一种水泥熟料的助磨剂的应用，助磨剂的掺量为水泥熟料重量的0.2-0.5％。

通过采用上述技术方案，有效降低了制得的助磨剂直接运用到水泥熟料中的掺入量，更加环保友好，且应用性能稳定，应用到水泥熟料中助磨，对水泥物理性能改善提高有显著的效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请所制备的助磨剂，能够紧密吸附在水泥颗粒上，产生了一定的化学屏蔽作用，有助于改善流动性、水泥粉磨的比例，从而起到提高水泥强度的效果。

2、在三乙醇胺与乙二醇、甘油的共同配合下，抑制了颗粒间的集聚在一起的能力，有效降低了过粉磨现象的发生，提高了含有的-OH和-NH₂在磨粉的过程中与水泥颗粒发生接触的程度，平衡了水泥中的价键，减少了细小颗粒之间的聚集，达到减少摩擦，提高了物料的分散性和流动性，从而提高粉磨效率的效果。

3、将本申请的助磨剂运用到水泥熟料中助磨，有效降低了制得的助磨剂直接运用到水泥熟料中的掺入量，更加环保友好，且应用性能稳定，对水泥物理性能改善提高有显著的效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及对比例中所用的水泥增强剂为北京沃土建材有限公司、型号为QC2156的水泥增强剂，其余原料均为市售产品。

实施例

实施例1

一种水泥熟料的助磨剂，包括以下原料：三乙醇胺、乙二醇、甘油、醋酸钠、水泥增强剂、减水剂、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、水。

其中，减水剂为糖蜜减水剂。

水泥熟料的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将水、三乙醇胺、乙二醇、甘油投入到搅拌锅内，在75℃、300r/min的条件下混合搅拌20min，至均匀。

步骤2)：继续往搅拌锅内加入剩余原料，在75℃、450r/min的条件下混合搅拌至均匀，然后再保持条件搅拌30min。静置过夜，得到成品。

各种原料的用量详见表1。

本申请实施例还公开一种水泥熟料的助磨剂的应用，

将95kg硅酸盐水泥熟料经过破碎机破碎后，与5kg二次水石膏、5kg石灰石、6kg煤渣共同混合至行星球磨机内进行粉磨，取0.2kg助磨剂均匀加入到行星球磨机中，粉磨20min，得到水泥。即，助磨剂的掺量为水泥熟料重量的0.2％。

实施例2-3

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例1的不同之处在于，减水剂的用量及选择不同，其余原料的用量不同。

水泥熟料的助磨剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤1)、步骤2)的温度不同。

水泥熟料的助磨剂的应用，与实施例1的不同之处在于，取0.48kg均匀加入到行星球磨机中。即，助磨剂的掺量为水泥熟料重量的0.5％。

具体详见表1。

表1

实施例4-6

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例3的不同之处在于，三乙醇胺与乙二醇、甘油、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的使用量不同。

具体详见表2。

实施例7

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例6的不同之处在于，减水剂为糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂，糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂的重量比为1：0.5。即糖蜜减水剂的使用量为13.3kg，聚羧酸减水剂的使用量为6.7kg。

实施例8

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例6的不同之处在于，减水剂为糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂，糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂的重量比为1：0.7。即糖蜜减水剂的使用量为11.8kg，聚羧酸减水剂的使用量为8.2kg。

对比例

对比例1

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例6的不同之处在于，三乙醇胺与乙二醇、甘油的重量比为200：71：170，即三乙醇胺的使用量为200kg，乙二醇的使用量为71kg，甘油的使用量为170kg。

对比例2

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例6的不同之处在于，将十二烷基羟丙基磺基甜菜碱替换为等量的十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱。

对比例3

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例6的不同之处在于，将十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱替换为等量的十二烷基羟丙基磺基甜菜碱。

对比例4

一种水泥熟料的助磨剂，与实施例6的不同之处在于，将十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱替换为等量的十二烷基苯磺酸钠。

性能检测试验

1、比表面积检测：采用勃式法对实施例1-8、对比例1-4和市售硅酸盐水泥的比表面积进行检测。

2、细度检测：按照GB/T1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》检测实施例1-8、对比例1-4和市售硅酸盐水泥的45μm筛余量。

3、水泥强度检测：按照GB/T17671-1991《水泥胶砂强度检验方法》检测实施例1-8、对比例1-4和市售硅酸盐水泥的28d抗压强度。

试验1-3的检测结果详见表3。

表3

根据表3中实施例1-3与市售硅酸盐水泥的检测数据对比可知，本申请所制备出来的助磨剂运用到水泥熟料中所制得的水泥较市售有更大的比表面积、更小的筛余量、更大的强度，说明本申请的助磨剂运用到水泥熟料中可以有效改善粉磨的效率和效果。

具体的，根据表3中实施例1-3与对比例1的检测数据对比可知，在三乙醇胺与乙二醇、甘油以特定比例配合下，可以有效抑制了颗粒间的聚集能力，提高了分散性，有效降低了过粉磨现象，直接体现在运用到水泥熟料中制备的水泥具有较好的细度。

再根据表3中实施例1-3与对比例2-4的检测结果对比可知，在十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的共同配合下，运用到水泥熟料中，所制得的水泥在比表面积、细度、强度方向的性能都比市售的表现优秀，得到了很大程度的改善。说明十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱缺一不可，共同投入在体系中，才能发挥最佳效果。

根据表3中实施例4-6与实施例1-3的检测结果对比可知，进一步限定三乙醇胺、乙二醇、甘油、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜之间的比例，各种原料在特定的比例下可以具有更好的效果，进一步提高了磨粉的效率与效果，从而降低粉磨的能耗。

根据表3中实施例7-8与实施例4-6的检测结果可知，通过进一步限定减水剂的种类及用量，制备出来的助磨剂运用到水泥熟料中，可以改善所制水泥粉体的比表面积、细度和强度，有效提高了粉磨的效果，有利于降低粉磨的能耗。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种水泥熟料的助磨剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：255-295份三乙醇胺、35-60份乙二醇、115-136份甘油、55-68份醋酸钠、32-45份水泥增强剂、15-25份减水剂、1-4份十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、0.8-4.5份十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、325-375份水。

2.根据权利要求1所述的水泥熟料的助磨剂，其特征在于：所述三乙醇胺与乙二醇、甘油的重量比为（275-282）：（40-48）：（115-126）。

3.根据权利要求1所述的水泥熟料的助磨剂，其特征在于：所述十二烷基羟丙基磺基甜菜碱与十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的重量比为（2.5-3.2）：（1.6-2.5）。

4.根据权利要求1所述的水泥熟料的助磨剂，其特征在于：所述减水剂为糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐中的一种或多种混合。

5.根据权利要求4所述的水泥熟料的助磨剂，其特征在于：所述减水剂为糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂，糖蜜减水剂、聚羧酸减水剂的重量比为1：（0.5-0.7）。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的水泥熟料的助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将水、三乙醇胺、乙二醇、甘油混合搅拌至均匀；

步骤2)：继续加入剩余原料，混合搅拌至均匀，静置过夜，得到成品。

7.根据权利要求6所述的水泥熟料的助磨剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)、步骤2)在60-75℃的条件下进行。

8.一种水泥熟料的助磨剂的应用，其特征在于，助磨剂的掺量为水泥熟料重量的0.2-0.5%，助磨剂为权利要求1-5任一项所述的助磨剂。