CN116921049A - 一种水泥生料助磨催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥生产领域，涉及一种水泥生料助磨催化剂。本发明所述的助磨催化剂含有以下成分：分散剂5‑30％、膨化剂5‑30％、助磨剂3‑20％、催化剂10‑30％、去离子水40‑60％。本发明的水泥生料助磨催化剂可提高生料粉磨效率、提高生料粉磨台时产量、提高生料分解效率；提高熟料烧成效率、提高回转窑台时产量、提高熟料强度、降低熟料标准煤耗。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产领域，涉及一种用于水泥生产的水泥生料助磨催化剂。
背景技术
水泥混凝土是当今世界上建筑工程中使用量最大、适用范围最广的工程材料。我国水泥年产量已超过20亿吨，混凝土用量也为世界各国之冠，而制备水泥所带来的碳排放、高能耗，混凝土用砂石骨料质量参差不齐等问题，都成为制约建材行业低碳高质量发展的重要因素。时至今日，除了严格控制原材料质量外，掺加建材用工业助剂逐渐成为从源头上优化工艺的一条重要技术路径。
建材水泥生产过程分为三个阶段，简称为“两磨一烧”：第一阶段：生料粉磨。石灰质原料、黏土质原料、以及少量的校正原料，(立窑生产还要加入一定量的煤)经破碎或烘干后，按一定比例配合、磨细，并制备为成分合适、质量均匀的生料第二阶段：熟料煅烧。将生料加入水泥窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料第三阶段水泥粉磨。熟料加入适量的石膏，有时还加入一些混合材料，共同磨细为水泥。
水泥生产中物料在粉磨过程中，加入少量的外加剂，能够显著提高粉磨效率或降低能耗，这种化学添加剂通常称为助磨剂。助磨剂种类繁多、助磨效果差异很大，应用较多的就有百余种。
助磨剂的分类方式较多，按使用时的状态可以分为固体、液体和气体三种。而用于水泥工业的助磨剂，常见固体和液体两种。(1)固体助磨剂：硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；(2)液体助磨剂：有机硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸酯、聚羧酸盐等。按化学结构，助磨剂可以分为三种：聚合有机盐助磨剂、聚合无机盐助磨剂和复合化合物助磨剂。目前使用的助磨剂产品大都属于有机物表面活性物质。由于单组分助磨剂价格较高，使用效果也不十分理想，近年来，复合化合物助磨剂应用较为广泛。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种水泥生料助磨催化剂，使得水泥生产中可提高生料粉磨效率，降低粉磨电耗，提高生料分解率，提高熟料烧成率，降低烧成煤耗，提高烧成产量、质量。
为实现上述目的，本发明中水泥生料助磨催化剂采用了以下技术方案，即所述的水泥生料助磨催化剂含有以下成分：
分散剂 5-30％
膨化剂 5-30％
助磨剂 3-20％
催化剂 10-30％
去离子水40-60％。
进一步的，所述的助磨催化剂含有以下成分：
分散剂 10-20％
膨化剂 10-20％
助磨剂 5-10％
催化剂 15-20％
去离子水40-60％。
具体的，所述的分散剂为木质素磺酸盐和/或磷酸盐；所述的膨化剂为尿素和碳酸氢钠的混合物；所述的助磨剂为三乙醇胺与二乙二醇的混合物或三乙醇胺与甘油的混合物；所述的催化剂为甲酸钙、乙酸钠、乙酸钙、草酸钙中的一种或多种的组合。
进一步的，所述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠或木质素磺酸镁；所述的磷酸盐为磷酸钙、磷酸钠；所述的尿素和碳酸氢钠的使用比例为1-3:1。
以上所述助磨剂为三乙醇胺与二乙二醇的混合物时，三乙醇胺与二乙二醇的使用比例为1-2:1；所述助磨剂为三乙醇胺与甘油的混合物时，三乙醇胺与甘油的使用比例为1-2:1。
以上所述的水泥生料助磨催化剂主要用于水泥生产第一阶段生料粉磨，其使用量为水泥生料量的0.05-0.5％。
本发明具有以下有益效果：
(1)采用本发明助磨催化剂用于水泥生产时，可明显提高水泥生料粉磨效率，生料粉磨台时产量可提高5-7％，生料分散度较好，生料分解率可提高2-3％；同时可提高熟料烧成效率，回转窑台时产量可提高2-3％，降低熟料标准煤耗(2-4kg/t熟料)，提高熟料强度1-2Mpa。
(2)应用本发明生料助磨催化剂，对水泥企业降本增效效果显著；同时对推动水泥工业节能减排、绿色高质量发展具有重大意义。
具体实施例
下面结合具体实施例进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本领域的技术人员在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用所揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以下实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明权利要求保护的范围。
实施例1水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠 10％
尿素 10％
碳酸氢钠 10％
三乙醇胺 3％
二乙二醇 2％
乙酸钙 20％
去离子水 45％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
实施例2水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠20％
尿素 5％
碳酸氢钠 5％
三乙醇胺 5％
甘油 5％
草酸钙 15％
去离子水 45％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
实施例3水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠5％
尿素 15％
碳酸氢钠 15％
三乙醇胺 2％
二乙二醇 1％
乙酸钙 22％
去离子水 40％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。实施例4水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠30％
尿素 5％
碳酸氢钠 5％
三乙醇胺 5％
甘油 5％
甲酸钙 10％
去离子水 40％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
实施例5水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠5％
尿素 2.5％
碳酸氢钠 2.5％
三乙醇胺 10％
二乙二醇 10％
甲酸钠 10％
去离子水 60％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
实施例6水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钙5％
尿素 2.5％
碳酸氢钠 2.5％
三乙醇胺 10％
二乙二醇 10％
甲酸钠 30％
去离子水 40％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
实施例7水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸镁 15％
尿素 15％
碳酸氢钠 5％
三乙醇胺 10％
二乙二醇 5％
甲酸钠 10％
去离子水 40％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
实施例8水泥生料助磨催化剂制备
磷酸钙 15％
尿素 10％
碳酸氢钠 5％
三乙醇胺 5％
二乙二醇 5％
甲酸钠 10％
去离子水 50％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。对比实施例1水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠 10％
尿素 20％
三乙醇胺 3％
二乙二醇 2％
乙酸钙 20％
去离子水 45％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。对比实施例2水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠 10％
尿素 10％
碳酸氢钠 10％
三乙醇胺 5％
乙酸钙 20％
去离子水 45％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
对比实施例3水泥生料助磨催化剂制备
尿素 10％
碳酸氢钠 10％
三乙醇胺 3％
二乙二醇 2％
乙酸钙 20％
去离子水 55％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
对比实施例4水泥生料助磨催化剂制备
木质素磺酸钠 10％
尿素 10％
碳酸氢钠 10％
三乙醇胺 3％
二乙二醇 2％
去离子水 65％
取以上物料，加入高速搅拌机中搅拌，制得水泥生料助磨催化剂。
性能测试
为进一步验证本发明水泥生料助磨催化剂在水泥生产中的作用，选取本发明部分实施例所制得的水泥生料助磨催化剂，制备水泥试样，进行性能测试，结果如下表所示。
一、助磨催化剂的使用量对水泥生产的影响
选取本发明实施例1所制得的助磨催化剂，按照水泥生料量的0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、0.1％加入到水泥生料中进行粉磨，后按照常规工艺进行水泥生产，测试水泥生产中产量、生料分解率、熟料标准煤耗以及熟料强度。
采用本发明助磨催化剂用于水泥生产时，可明显提高水泥生料粉磨效率，生料粉磨台时产量可提高5-7％，生料分散度较好，生料分解率可提高2-3％；同时可提高熟料烧成效率，回转窑台时产量可提高2-3％，降低熟料标准煤耗(2-4kg/t熟料)，提高熟料强度1-2Mpa，但助磨催化剂不宜添加过多。测试结果见表1所示。
表1助磨催化剂使用量对水泥生产的影响
二、不同助磨催化剂对水泥生产的影响
选取本发明实施例2-5、对比实施例1-4所制得的助磨催化剂，按照水泥生料量的0.1％加入到水泥生料中进行粉磨，后按照常规工艺进行水泥生产，测试水泥生产中产量、生料分解率、熟料标准煤耗以及熟料强度。
采用本发明助磨催化剂用于水泥生产时，可明显提高水泥生料粉磨效率，提高生料粉磨台时产量，生料分散度较好，提高生料分解率；同时可提高熟料烧成效率，提高回转窑台时产量，降低熟料标准煤耗，提高熟料强度，效果显著。对比实施例1中膨化剂中不含有碳酸氢钠、对比实施例2助磨剂不含有二乙二醇、对比实施例3中不含有分解剂木质素磺酸钠、对比实施例4中不含有催化剂，采用对比实施例制得的助磨催化剂在水泥生产中的作用明显较本发明实施例差。测试结果见表2、表3、表4、表5、表6、表7、表8、表9所示。
表2实施例2所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表3实施例3所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表4实施例4所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表5实施例5所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表6对比实施例1所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表7对比实施例2所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表8对比实施例3所得助磨催化剂对水泥生产的影响
表9对比实施例4所得助磨催化剂对水泥生产的影响
Claims (10)
1.一种水泥生料助磨催化剂，其特征在于，含有以下成分：
2.根据权利要求1所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述成分的比例为：
3.根据权利要求2所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的分散剂为木质素磺酸盐和/或磷酸盐。
4.根据权利要求3所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠或木质素磺酸镁；所述的磷酸盐为磷酸钙、磷酸钠。
5.根据权利要求2所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的膨化剂为尿素和碳酸氢钠的混合物。
6.根据权利要求5所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的尿素和碳酸氢钠的使用比例为1-3:1。
7.根据权利要求2所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的助磨剂为三乙醇胺与二乙二醇的混合物或三乙醇胺与甘油的混合物。
8.根据权利要求7所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述三乙醇胺与二乙二醇的使用比例为1-2:1；所述三乙醇胺与甘油的使用比例为1-2:1。
9.根据权利要求2所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的催化剂为甲酸钙、乙酸钠、乙酸钙和草酸钙中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的水泥生料助磨催化剂，其特征在于，所述的催化剂的使用量为水泥生料量的0.05-0.5％。
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