ES2567468T3 - Ayudante de molienda - Google Patents

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ES2567468T3 ES11738262.2T ES11738262T ES2567468T3 ES 2567468 T3 ES2567468 T3 ES 2567468T3 ES 11738262 T ES11738262 T ES 11738262T ES 2567468 T3 ES2567468 T3 ES 2567468T3
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Ivan Montecelo
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Madhav Inamdar
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Abstract

El uso de metildietanolamina como ayudantes de molienda para cemento, los ayudantes de molienda se utilizan durante la etapa de clínker de cemento de molienda en un molino de trituración, en donde el clínker de cemento comprende Clínker de Cemento Portland Ordinario.

Description

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DESCRIPCION
Ayudante de molienda
La presente invencion se relaciona con el uso de metildietanolamina como un ayudante de molienda para cemento y con metodos para moler clinker de cemento, y opcionalmente rellenos o reemplazos de cemento, con metildietanolamina, as! como tambien con metodos para obtener cemento en los que se utiliza metildietanolamina como ayudante de molienda y metodos para obtener productos de concreto y mortero de estos.
Antecedentes de la invencion
En el campo de tecnologla de cemento se utilizan diversos aditivos en diferentes etapas del proceso de fabricacion para lograr las propiedades deseadas y mejorar la eficiencia del proceso.
Por ejemplo, el documento WO 2009/118652 describe el uso de alcanolaminas para mejorar las propiedades de cementos de sulfoaluminio-ferrita y belita-calcio (cementos BCSAF). Adicionalmente, el documento WO 2005/054149 describe el uso de un caldo de cultivo de fermentacion de intermedio crudo como un aditivo o mezcla para composiciones de cemento. En particular, el caldo de cultivo de fermentacion de intermedio crudo es uno obtenido de la fermentacion industrial de productos de partida que contienen glucosa y pueden proporcionar un aditivo que contiene gluconato-acido o mezcla para modificar composiciones de cemento.
Dicho aditivo conocido para uso en tecnologla de cemento es ayudantes de molienda, que se utilizan durante la etapa de moler el clinker de cemento en un molino de trituracion. Se utilizan ayudantes de molienda para reducir la cantidad de energia requerida para moler el clinker y por lo tanto pueden mejorar la eficiencia de la etapa de molido. Los ayudantes de molienda tambien pueden mejorar la hidratacion del clinker, que conduce a un producto de calidad mejorada.
El termino cemento se utiliza en este texto para referirse a cemento hidraulico, tal como cemento Portland. El cemento Portland (tambien conocido como cemento Portland Ordinario u OPC) se puede definir como un material de cemento que cumple con los requerimientos de ASTM C150 o los requerimientos del Estandar Europeo EN197.1. La presente invencion reivindicada se relaciona unicamente con cemento que comprende cemento Portland (tambien conocido como cemento Portland Ordinario u OPC).
El cemento Portland se prepara al calentar una mezcla de componentes brutos (que incluyen carbonato de calcio, silicato de aluminio, dioxido de silice y diversos oxidos de hierro) a una temperatura de sinterizacion (usualmente aproximadamente 1450° C), que resulta en la formacion del clinker. El clinker de cemento Portland se forma mediante la reaccion de oxido de calcio con componentes acidos para dar principalmente silicato tricalcio, silicato dicalcio, aluminato tricalcio, y una fase de ferrita "C4AF" (aluminoferrita tetracalcio).
La etapa de molido implica moler este clinker con sulfato de calcio (usualmente en la forma de yeso) en un molino de trituracion para proporcionar el cemento en la forma de un polvo homogeneo, fino. Se pueden incorporar otros aditivos o reemplazos de cemento antes o despues del proceso de molido. Estos aditivos o reemplazos de cemento se pueden seleccionar de rellenos y reemplazos de OPC, tal como carbonato de calcio y otros minerales, escoria de alto horno granulada molida, pozzolanos naturales y ceniza de combustible pulverizada (PFA). Los componentes que forman el polvo de cemento (clinker, sulfato de calcio, y aditivos opcionales tales como rellenos y reemplazos de cemento) se pueden denominar como la composicion de cemento.
Cuando se hace referencia a "cemento" en la presente solicitud, esto se refiere a cemento hidraulico, tal como cemento Portland Ordinario (OPC), que puede ser opcionalmente un cemento mezclado, es decir uno que comprende uno o mas rellenos o reemplazos de cemento. En el contexto de la invencion como la invencion reivindicada, el clinker de cemento como se reivindica comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario.
Los ayudantes de molienda bien conocidos en la tecnica es trietanolamina (TEA). Tambien se han utilizado otros materiales, tales como glicoles, (por ejemplo dietilenglicol (DEG)), triisopropanolamina (TIPA), tetrahidroxietiletileno diamina (THEED), gluconatos y dispersantes. Estos materiales ayudantes de molienda se introducen en el molino en cantidades pequenas e intermolidos con el clinker.
La presente invencion ha identificado nuevos ayudantes de molienda que pueden proporcionar propiedades deseables en el producto final.
Resumen de la Invencion
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La presente invencion proporciona, en un primer aspecto, el uso de metildietanolamina como ayudantes de molienda para cemento, los ayudantes de molienda se utilizan durante la etapa de clinker de cemento de molienda en un molino de trituracion, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario.
La metildietanolamina (MDEA) tiene la formula qulmica
CH3N-(C2H4OH)2 y se conoce en la tecnica para uso como una mezcla para acelerar el tiempo de hidratacion temprano del cemento.
De forma sorprendente, se ha encontrado que la metildietanolamina es un ayudante de molienda efectivo para cemento que da adicionalmente mejora significativa de resistencia a la compresion en una etapa temprana y en una etapa tardla. Como es convencional en esta tecnica, la resistencia a la compresion se mide en escalas de tiempo determinadas en terminos del numero de dlas despues de mezclar el cemento con agua y permitir que el cemento se frague, y, a menos que se indique otra cosa, la mejora de resistencia en etapa temprana se refiere a mediciones tomadas en 1 y 3 dlas mientras que la mejora de resistencia en etapa tardla se refiere a mediciones tomadas en 7 y 28 dlas.
La resistencia temprana es frecuentemente un problema con cementos mezclados de contenido de clinker OPC menor, por ejemplo cuando la composicion de cemento tiene un contenido de clinker de 90% en peso o menos, especialmente 85% en peso o menos. En particular, cuando la composicion de cemento incluye uno o mas rellenos o reemplazos de cemento a un nivel de 10% en peso o mas, tal como en un rango de 10 a 50% en peso, ademas de clinker y sulfato de calcio, el uso de la presente invencion puede ser altamente beneficioso para mejorar la resistencia en etapa temprana.
Tambien puede ser un problema obtener buena mejora de resistencia de etapa temprana mientras que tambien logra buena mejora de resistencia de etapa tardla. Algunos ayudantes de molienda logran buena mejora en la resistencia en una etapa pero no en otra. La presente invencion permite buenos resultados de resistencia que se logran en las etapas temprana y tardla.
La presente invencion por lo tanto es beneficiosa en una serie de formas.
Como es convencional para ayudantes de molienda, la metildietanolamina puede reducir los requerimientos de energla durante molido y proporciona un polvo de cemento de flujo libre uniforme con tendencia reducida a formar grumos durante almacenamiento. Es de ejemplo en este efecto.
De acuerdo con lo anterior, la presente invencion proporciona metildietanolamina para uso como un ayudante de molienda que mejora la resistencia del cemento, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario, en particular en donde la resistencia a la compresion se mejora en las etapas tempranas (por ejemplo a 1 y/o 3 dlas) y etapas tardlas (por ejemplo a 7 y/o 28 dlas).
La presente invencion tambien proporciona metildietanolamina para uso como un ayudante de molienda que mejora la resistencia para cementos mezclados, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario, tal como composiciones de cemento que tienen un contenido de relleno y/o reemplazos de cemento de 10% en peso o mas. En particular la resistencia a la compresion se mejora en las etapas tempranas (por ejemplo a 1 y/o 3 dlas) mediante el uso de la metildietanolamina.
La presente solicitud describe, en un segundo aspecto no reivindicado, un metodo de clinker de cemento de molienda, cuyo metodo comprende las etapas de:
- proporcionar clinker de cemento; e
- intermoler el clinker de cemento con ayudantes de molienda que comprenden metildietanolamina.
La presente invencion proporciona, en un tercer aspecto, un metodo para obtener cemento, cuyo metodo comprende las etapas de:
- proporcionar clinker de cemento; e
- intermoler el clinker de cemento con sulfato de calcio y ayudantes de molienda que comprenden metildietanolamina, con el proposito de proporcionar un cemento en polvo; en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario
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La presente invencion proporciona, en un cuarto aspecto, un metodo para obtener un cemento endurecido, cuyo metodo comprende las etapas de:
- proporcionar clinker de cemento;
- intermoler el clinker de cemento con sulfato de calcio y ayudantes de molienda que comprenden
metildietanolamina, con el proposito de proporcionar un cemento en polvo; en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario; y
- mezclar el cemento en polvo con agua, con el proposito de proporcionar un cemento endurecido.
La presente invencion proporciona, en un quinto aspecto un metodo para obtener concreto o mortero, cuyo metodo comprende las etapas de:
- proporcionar clinker de cemento;
- intermoler el clinker de cemento con sulfato de calcio y ayudantes de molienda que comprenden
metildietanolamina, con el proposito de proporcionar un cemento en polvo; en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario;
- mezclar el cemento en polvo con agregados (por ejemplo gravilla y/o arena) y agua, con el proposito de proporcionar concreto o mortero.
La presente invencion proporciona, en un sexto aspecto, un producto de clinker molido que comprende clinker de cemento intermolido con metildietanolamina, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario.
La presente invencion proporciona, en un septimo aspecto, un producto de cemento que comprende clinker de cemento intermolido con sulfato de calcio y metildietanolamina, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario. De esta forma esto se puede observar como un producto de acuerdo con el sexto aspecto, en donde el producto es un producto de cemento y en donde el clinker de cemento es intermolido con sulfato de calcio y metildietanolamina.
La presente invencion proporciona, en un octavo aspecto, un producto de cemento endurecido que comprende el producto de cemento del septimo aspecto que se ha endurecido al mezclar con agua.
La presente invencion proporciona, en un noveno aspecto, un producto de concreto o mortero que comprende el producto de cemento del septimo aspecto que se ha mezclado con agregados (por ejemplo gravilla y/o arena) y agua.
En todos los aspectos de la invencion, el clinker de cemento se puede utilizar opcionalmente con uno o mas rellenos o reemplazos de cemento. Estos incluyen pozzolanos naturales, ceniza volante (por ejemplo ceniza de combustible pulverizado), escoria (por ejemplo escoria de alto horno granulada molida), esquisto quemado, humo de silice y piedra caliza.
Description Detallada de la Invencion
Las siguientes caracteristicas preferidas aplican a cada uno de los aspectos de la invencion, segun sea apropiado.
La metildietanolamina se puede proporcionar en forma de una base libre. Sin embargo, la metildietanolamina, opcionalmente se puede proporcionar en la forma de una sal de la misma, por ejemplo se puede proporcionar en la forma de una sal de sulfato, nitrato, cloruro, nitrito, fenolato, acetato o gluconato. La metildietanolamina tambien se puede proporcionar opcionalmente en su forma de ester, debido a la adicion a pH alto de un cemento hidratado que experimental hidrolisis y se revertira a alcohol. La metildietanolamina, por ejemplo, se puede proporcionar en la forma de un ester de un acido organico, tal como un acido carboxilico; preferiblemente acido carboxilico C1-C5, mas preferiblemente acido carboxilico C1, C2 o C3.
La metildietanolamina opcionalmente se puede utilizar junto con otros ayudantes de molienda y/u otros aditivos de cemento. La metildietanolamina es altamente beneficiosa ya que es compatible con muchos otros compuestos y por lo tanto se puede utilizar con estos compuestos para lograr los efectos deseados en terminos de eficiencia del proceso y/o caracteristicas del producto final.
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En una realizacion, la metildietanolamina se utiliza junto con uno o mas (tales como dos o mas, o tres o mas) otros ayudantes de molienda. Los ayudantes de molienda, por ejemplo, pueden ser uno o mas ayudantes de molienda seleccionados de: glicoles (tales como dietilenglicol, trietilenglicol, etilenglicol, propilenglicol o polietilenglicol), polioles y esteres de los mismos (por ejemplo glicerol y monoacetina), gluconatos, dietanolisopropanolamina, triisopropanolamina, acido acetico, policarboxilatos, naftaleno sulfonatos, lignosulfonatos, urea, acetil urea y diacetil urea. Sin embargo, igualmente se pueden considerar otros ayudantes de molienda.
La metildietanolamina opcionalmente se puede utilizar junto con otros componentes utilizados convencionalmente en ayudantes de molienda, tales como portadores o solventes (por ejemplo agua). Los agentes antiespumantes tambien se pueden utilizar opcionalmente con el proposito de controlar la densidad del producto.
La metildietanolamina se puede utilizar de forma adecuada en cantidades conocidas en la tecnica para ayudantes de molienda, tales como 1000ppm o menos, (cuando se considera como un peso de producto solido con referencia al peso total del clinker), por ejemplo 900ppm o menos o 800ppm o menos; preferiblemente de 5 a 900ppm, ta como de 10 a 800ppm, por ejemplo de 50 a 700ppm, tal como de 75 a 600ppm o de 100 a 500ppm o de 150 a 400ppm.
Como se apreciara por el lector experto, se utilizan ayudantes de molienda en cantidades menores diferentes a aditivos de cemento tales como aceleradores de fraguado (que se utilizan en cantidades sobre 1000ppm). Adicionalmente, los ayudantes de molienda se agregan en el molino de trituracion con el clinker a diferencia de ser agregados al cemento propiamente dicho. Los aditivos de cemento tales como aceleradores de fraguado se agregan como una mezcla a cemento en polvo antes de, junto con, o despues de, la adicion de agua para endurecer el cemento.
El clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario. En una realizacion puede ser un clinker de cemento Portland que contiene 1 % en peso o mas de aluminoferrito tetracalcio (C4AF), por ejemplo que contiene 2 % en peso o mas, 3 % en peso o mas, 4 % en peso o mas, o 5 % en peso o mas de aluminoferrita tetracalcio (C4AF). En otra realizacion puede ser clinker de cemento que no contiene, o sustancialmente no contiene, aluminoferrita tetracalcio (C4AF); por ejemplo puede contener 0.1 % en peso o menos de aluminoferrita tetracalcio (C4AF), tal como 0.05 % en peso o menos.
El clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario y se puede utilizar opcionalmente con uno o mas rellenos o reemplazos de cemento. Estos materiales adicionales se pueden premezclar con el clinker de cemento o se pueden agregar en el equipo de molido antes del clinker de cemento, simultaneamente con el clinker de cemento o despues del clinker de cemento.
El molido del clinker se puede llevar a cabo en cualquier equipo de molido adecuado. Los molinos de trituracion, tales como molinos de bolas o molinos de rodillos, (por ejemplo como se describe en el documento US 6 213 415) se pueden mencionar para uso a este respecto. Tambien se pueden utilizar combinaciones de diferentes tipos de molinos o de molinos con medios de molido de diferentes tamanos.
La metildietanolamina se puede agregar en el equipo de molido antes del clinker de cemento, simultaneamente con el clinker de cemento o despues del clinker de cemento. En una realizacion, la metildietanolamina y el clinker de cemento se agregan en el equipo de molido utilizando una unica banda transportadora.
La metildietanolamina se puede agregar en el equipo de molido antes del sulfato de calcio, simultaneamente con el sulfato de calcio o despues del sulfato de calcio.
Cualesquiera ayudantes de molienda adicionales utilizados con la metildietanolamina, como se discutio anteriormente, se pueden premezclar con la metildietanolamina antes de uso, o se pueden agregar en el equipo de molido antes de la metildietanolamina, simultaneamente con la metildietanolamina o despues de la metildietanolamina.
El intermolido del clinker de cemento se puede llevar a cabo bajo condiciones convencionales y durante cualquier periodo de tiempo adecuado.
El molido se puede llevar en forma adecuada en un molino de circuito cerrado, en donde la carga y la descarga son continuas.
En una realizacion, la temperatura durante el intermolido se controla, por ejemplo de tal manera que existe una temperatura de salida de molido dentro de unos poco grados de 115°C, tales como de 110 a 120°C. En otra realizacion, la temperatura de molido no se controla.
El rendimiento en el molino de trituracion puede ser de forma adecuada de aproximadamente 20 a casi 200 toneladas por hora, por ejemplo de aproximadamente 20 a 120 toneladas por hora o mas. Sin embargo, se apreciara
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que esto se puede seleccionar segun se requiera, dependiendo del tamano del molino, su diseno y la finura del cemento que se requiera.
El intermolido del clinker de cemento se puede llevar a cabo con cualquier cantidad adecuada de sulfato de calcio; por ejemplo de 1 a 15% en peso de los componentes de intermolido pueden ser sulfato de calcio, tal como de 3 a 10% en peso.
Como se conoce en la tecnica, estan frecuentemente presentes cantidades pequenas de carbonato de calcio y otros minerales durante el intermolido. Por ejemplo, hasta 5% en peso de carbonato de calcio y hasta 1% en peso o mas, por ejemplo hasta 5% en peso, de otros minerales pueden estar presentes durante el intermolido.
Cualesquiera rellenos o reemplazos de cemento opcionales, por ejemplo pozzolanos, ceniza volante (tales como ceniza de combustible pulverizado), o piedra caliza, pueden estar presentes durante el intermolido. Por ejemplo, hasta 40% en peso o mas de reemplazos de cemento pueden estar presentes durante el intermolido. En una realizacion, de 0 a 50% en peso de reemplazos de cemento estan presentes durante el intermolido, tal como de 1 a 40% en peso.
En una realizacion, puede ser que los rellenos y reemplazos de cemento estan presentes en la composition de cemento de intermolido en una cantidad de 1 a 50% en peso o de 1 a 45% en peso o de 1 a 40% en peso; por ejemplo pueden estar presentes en una cantidad de 5 a 50% en peso, por ejemplo de 5 a 45 % en peso o de 5 a 40% en peso, tales como de 10 a 40% en peso.
La cantidad del clinker (que, como se indico anteriormente, comprendera clinker OPC) presente en la composicion de cemento intermolida puede ser 40 a 99% en peso, tales como de 45 a 95% en peso o de 50 a 95% en peso. En una realizacion, puede ser de 40 a 90% en peso, por ejemplo de 45 a 85% en peso, o de 50 a 85% en peso, o de 55 a 80% en peso, o de 60 a 80% en peso.
En una realizacion de la invention la composicion de cemento comprende:
- de 1 a 15% en peso de sulfato de calcio, tal como de 3 a 10% en peso
- de 40 a 99% en peso de clinker (que, como se indico anteriormente, comprendera clinker OPC), tal como de 50 a 95% en peso
- de 0 a 50% en peso relleno y reemplazos de cemento, tal como de 1 a 40% en peso.
En particular, en una realizacion la composicion de cemento comprende:
- de 1 a 15% en peso sulfato de calcio, tal como de 3 a 10% en peso
- de 40 a 90% en peso de clinker (que, como se indico anteriormente, comprendera clinker OPC), tal como de 50 a 85% en peso
- de 5 a 50% en peso de relleno y reemplazos de cemento, tales como de 10 a 40% en peso.
En una realizacion, se agregan uno o mas aditivos de cemento al cemento en polvo que se obtiene del intermolido. Estos, por ejemplo, pueden ser uno o mas aditivos seleccionados de retardantes, agentes que inhiben la corrosion, agentes antiespumantes, agentes que atrapan el aire, agentes que reducen el agua, fluidizantes, agentes para reducir segregation, aceleradores de fraguado, agentes anticongelamiento, agentes que resisten el frio, agentes de reduction de contraction, inhibidores de calor de hidratacion, inhibidores alcalinos de reaction de agregados, o agentes expansivos.
En relation al producto de concreto o mortero, las relaciones de producto de cemento, agregados (por ejemplo gravilla y/o arena) y agua utilizadas pueden ser convencionales, por ejemplo de acuero con ASTM C109.
Ejemplos
Productos de cemento probados en los Ejemplos 1-3
Los ejemplos 1-3 se llevan a cabo utilizando clinker de Malasia y cemento gris que cuando se prueba tiene composiciones elementales como se indica en la Tabla 1.
Elementos
Clinker de Malasia (%) Clinker de cemento gris (%)
SiO2
20.12 26.37
Al2O3
7.06 8.93
Fe2O3
3.75 3.93
CaO
60.56 53.33
TiO2
Nada Nada
MgO
1.45 0.72
Na2O
0.61 0.71
K2O
0.50 0.54
LOI
2.02 3.31
Ejemplo 1 - Molido de clinker de Malasia
Se muele 4.75 kg de clinker de Malasia (como se caracterizo anteriormente) con 0.25kg de yeso en un molino de 5 bolas de laboratorio en la presencia de no ayudantes de molienda (control) o en la presencia de 0.45g/kg (450ppm) de ayudantes de molienda como se establece en la Tabla 2 adelante.
Se puede observar que 1B es un ejemplo comparativo, utilizando el agente de molido de trietanolamina conocido (TEA). Los Ejemplos restantes utilizan metildietanolamina (MDEA) de acuerdo con la invencion. Se utiliza desespumante en cantidades de tal manera que se obtiene una densidad comparable a traves de los Ejemplos, 10 como se sabe que la densidad puede afectar la resistencia a la compresion.
Tabla 2
Componentes
1A (Invencion) 1B (Comparativo) 1C (Invencion) 1D (Invencion)
MDEA
50 - 30 25
TEA (solucion al 85%)
- 59 23.5 11.76
DEG
- - - 15
Agua
49.7 41 46.2 47.94
Desespumante
0.3 - 0.3 0.3
En cada caso (que incluye el control, sin ayudantes de molienda) el molido se lleva a cabo durante 40 minutos. El cemento en polvo de esta forma obtenido luego se cura con agua.
15 Se llevan a cabo mediciones de resistencia mecanica en cubos de 50 mm cubes del cemento curado de esta forma obtenido despues de 1, 7 y 28 dias. En cada caso se prueban tres muestras y se promedian los resultados.
Los resultados promedio calculados (media) se muestran en la Tabla 3.
Resultados
Control 1A -Invention 1B -Comparativo 1C -Invencion 1D -Invencion
Densidad de Mortero
2.18 2.23 2.23 2.23 2.23
Resistencia a la Compresion
En 1 dia (N/mm2)
22.08 23.87 26.36 27.30 26.64
Variation de control (%)
N/A 8.1 19.4 23.6 20.7
En 7 dias (N/mm2)
38.77 47.93 44.21 49.03 48.45
Variacion de control (%)
N/A 23.6 14.0 26.5 25.0
En 28 dias (N/mm2)
45.84 56.90 51.63 56.80 54.30
Variacion de control (%)
N/A 24.1 12.6 23.9 18.5
Se puede observar que los productos utilizando MDEA como ayudantes de molienda, solos o combination con otros 5 ayudantes de molienda conocidos, tienen buenas mejoras en la resistencia a la compresion, comparado con el
control, a 1, 7 y 28 dlas. En otras palabras, el uso de MDEA como ayudantes de molienda mejora la resistencia a la
compresion en etapa temprana o tardla. Se puede observar que TEA es beneficioso para resistencia temprana pero menos que MDEA para resistencia tardla.
Se puede observar que se muestran particularmente buenos resultados en 7 y 28 dlas para ayudantes de molienda 10 con base en MDEA, cuando se compara con TEA.
Ejemplo 2 - Clinker de Malasia con piedra de caliza como reemplazo OPC
Se muele clinker de Malasia (como se caracterizo anteriormente) con yeso y piedra caliza en las siguientes proporciones en peso: clinker = 71%, yeso = 4%, relleno de piedra caliza = 25%.
El cemento molido se utiliza directamente o se mezcla con 0.3g/kg (300ppm) de ayudantes de molienda. Los 15 ayudantes de molienda se formulan en las siguientes proporciones en peso: agua 66%, DEG 10%, MDEA 24%.
Esta prueba fue para evaluar el grado en el que los componentes de los ayudantes de molienda tienen un impacto
en las propiedades del producto final, incluso si no estan presentes durante el molido del clinker, y tambien asegura que se elimina el efecto del tamano de particula.
Los productos de cemento molidos (control y Ejemplo) se utilizan para hacer un mortero de acuerdo con ASTM C109 20 (cemento 500g, arena 1350g y una relation de cemento a agua 0.52, un flujo dado en el rango 105 - 115%).
La prueba de los productos de concreto (control y Ejemplo) se lleva a cabo despues de 2 dlas, 7 dlas y 28 dias. En cada caso se prueban dos muestras y los resultados se promedian.
Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Resultados
2 Dias 7 dias 28 dias
Control
Peso (g) 282 280.5 285.5 280.5 286 282
kN
37.8 39.75 62.51 66.11 89.55 85.62
N/mm2
15.12 15.90 25.00 26.44 35.82 34.25
Promedio
15.51 25.72 35.05
Ejemplo
Peso (g) 280 284 288 283 283 291
kN
46 44.97 76 74.41 98.6 99.31
N/mm2
18.40 17.99 30.40 29.76 39.44 39.72
Promedio
18.19 30.08 39.58
Variacion de control (%)
17.35 16.94 12.98
Se puede observar que el producto de concreto de acuerdo con la invencion muestra resistencia mejorada en todas las edades. Sin embargo, estos efectos son mucho menos significativos que las mejoras mostradas cuando se 5 utilizan ayudantes de molienda con base en MDEA como ayudantes de molienda, es decir presentes durante molido del clinker a diferencia de ser utilizados como un aditivo para el cemento.
Ejemplo 3 - Adicion de un Cemento Gris
Un cemento gris se hace utilizando las siguientes proporciones en peso: clinker gris premolido 600 g, arena 1800 g y agua 300 g; el clinker de cemento tiene las composiciones elementales como se indica en la Tabla 1.
10 Se agregan ayudantes de molienda como se muestra en la Tabla 5 al agua, en una cantidad de 0.45g/kg (450ppm), cuando se prepara el cemento.
Esta prueba es para evaluar el grado en el que en el que los componentes de los ayudantes de molienda tienen un impacto en las propiedades del producto final, incluso si no esta presente durante el molido del clinker
Tabla 5
Control 3A 3B 3C 3D 3E
MDEA
- 20 30 20 30 25
TEA (solucion al 85%)
- 35.3 23.5 17.7 11.76 11.76
Agua
- 44.4 46.2 30.14 36.66 31.04
Desespumante
- 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
Se llevan a cabo mediciones de resistencia mecanica en cubos de 50 mm del cemento curado obtenido de esta forma despues de 1, 7 y 28 dias. Los resultados se muestran en la Tabla 6.
Resultados
Control 3A 3B 3C 3D 3E
Densidad de Mortero
2.23 2.24 2.22 2.21 2.23 2.22
Resistencia a la Compresion
Despues de 1 dla (N/mm2)
8.47 9.05 8.54 8.59 9.10 8.64
Variacion de control (%)
- 6.8 0.8 1.4 7.4 2.0
Despues de 7 dlas (N/mm2)
25.48 27.54 26.34 27.06 27.72 27.08
Variacion de control (%)
- 8.1 3.4 6.2 8.8 6.3
Despues de 28 dlas (N/mm2)
37.39 40.66 39.00 40.96 39.50 40.99
Variacion de control (%)
- 8.7 4.3 9.5 5.6 9.6
Se puede observar que aunque se exhiben aumentos en la resistencia a la compresion sobre todas las edades, estos son mucho menos significativos que las mejoras mostradas cuando los ayudantes de molienda con base en 5 MDEA como ayudantes de molienda, es decir presentes durante molido del clinker a diferencia de ser utilizados como un aditivo al cemento.
Ejemplo 4 - Cementos mezclados en ensayo de planta
Se preparan cementos mezclados con base en las formulaciones mostradas en la Tabla 7. Las composiciones se muelen en la presencia de tres ayudantes de molienda diferentes como se establece en la Tabla 8 adelante.
10 Tabla 7
A B C
Composicion de Cemento (% en peso)
1. Clinker
83% 83% 83%
2. Yeso
4% 4% 4%
3. PFA
8% 8% 8%
4. Piedra caliza
5% 5% 5%
Dosificacion de ayudantes de molienda (% en peso)
0.09% 0.09% 0.07%
Aditivo de molienda
A (Comparativo) B (Comparativo) C (Invencion)
Aditivo de molienda comercialmente disponible: que contiene cloruro, TEA, TIPA y glicol Aditivo de molienda comercialmente disponible: que contiene TEA, TIPA, naftaleno sulfonatado, formaldehido y policarboxilato Agua (53.7% en peso); polvo de lignosulfonato de sodio (1 % en peso); trietanolamina (TEA)99% conc (l2% en peso); metildietanolamina (MDEA) (25% en peso); dietilenglicol (8% en peso); tri-n-butil fosfato (0.3 % en peso)
En cada caso el molido se lleva a cabo durante 40 minutos en una planta de cemento, con el cemento en polvo que se cura con agua.
5 Se llevan a cabo mediciones de resistencia mecanica en muestras del cemento curado despues de 1, 2, 7 y 28 dlas. Los resultados se muestran en la Tabla 9.
Resultados
Tabla 9
A B C
Produccion de molino (toneladas por hora)
92 94 102
Blaine (cm2/gm)
3400 3488 3460
Residuo 45m (%)
1.6 1.43 1.3
SO3 (%)
2.7 2.6 2.6
Potencia de motor de molino (kWhr)
4120 4101 4230
Consumo de energla (kWhr/ton)
44.8 43.6 41.5
Fraguado inicial (min)
120 120 110
Fraguado final (min)
180 170 150
Consistencia Normal (%)
29.8 29.5 29.2
Firmeza (mm)
1 1 1
Resistencia a la Compresion (N/mm2)
1. 1 dla EN
15.98 16.38 19.48
2. 2 dlas EN
25.16 25.97 29.41
3. 7 dlas EN
44.8 46.1 47.01
4. 28 dlas EN
56.72 57.11 58.35
Se puede observar que los ayudantes de molienda de acuerdo con la invencion, que buena resistencia en etapa temprana y tardia.
En particular, se observan las ventajas de alto rendimiento de molino y consumo bajo de 5 muy buena resistencia temprana y resistencia final equivalente a ayudantes de disponibles.
Ejemplo 5 - Cementos OPC en el ensayo de planta
Se preparan cementos Portland Ordinarios con base en formulaciones mostradas en la Tabla 10. Las composiciones se muelen en la presencia de dos ayudantes de molienda diferentes como se establece en la Tabla 11 adelante.
10 Tabla 10
incluye MDEA, resulta en
energia, asi como tambien molienda comercialmente
D C
Composicion de Cemento (% en peso)
1. Clinker OPC
96% 96%
2. Yeso
4% 4%
Dosificacion de ayudante de molienda (% en peso)
0.03% 0.03%
Tabla 11
Aditivo de molienda
D (Comparativo) C (Invencion)
Agua (62% en peso); dietilenglicol (10% en peso); triisopropanol amina (TIPA) (28% en peso) Agua (53.7% en peso); polvo de lignosulfonato de sodio (1 % en peso); trietanolamina (TEA) 99% conc (12% en peso); metildietanolamina (MDEA) (25% en peso); dietilenglicol (8% en peso); tri-n-butil fosfaato (0.3 % en peso)
En cada caso el molido se lleva a cabo durante 40 minutos en una planta de cemento, con el cemento en polvo que 15 se cura con agua.
Se llevan a cabo mediciones de resistencia mecanica en muestras del cemento curado despues de 1, 2, 7 y 28 dias. Los resultados se muestran en la Tabla 12.
Resultados
Tabla 12
D C
Produccion de molino (toneladas por hora)
102 107
Blaine (cm2/gm)
3210 3220
D C
Residuo 45p (%)
8.9 7.8
SO3 (%)
2.2 2.2
Fraguado Inicial (min)
125 115
Fraguado Final (min)
175 170
Consistencia Normal (%)
28.6 28
Firmeza (mm)
1 1
Resistencia a la Compresion (N/mm2
1. 1 dia EN
15.25 18.3
2. 2 dias EN
24.4 26.35
3. 7 dias EN
43 44.3
4. 28 dias EN
56.2 56.4
Se puede observar que los ayudantes de molienda de acuerdo con la invencion, que incluye MDEA, resultan en buena resistencia de etapa temprana y tardia.
En particular, se observan ventajas de alto rendimiento de molido, muy buena resistencia temprana y resistencia 5 final equivalente a ayudantes de molienda con base en TIPA.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. El uso de metildietanolamina como ayudantes de molienda para cemento, los ayudantes de molienda se utilizan durante la etapa de clinker de cemento de molienda en un molino de trituracion, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario.
  2. 2. El uso de la reivindicacion 1 en donde la metildietanolamina se utiliza como un ayudante de molienda que mejora la resistencia del cemento.
  3. 3. El uso de la reivindicacion 2, en donde la resistencia a la compresion se mejora por la metildietanolamina en 1 y/o 3 dias de inicio de hidratacion y en 7 y/o 28 dias de inicio de hidratacion.
  4. 4. El uso de la reivindicacion 2 o la reivindicacion 3, en donde la resistencia a la compresion de una composicion de cemento mezclado se mejora por la metildietanolamina.
  5. 5. Un metodo para obtener cemento, cuyo metodo comprende las etapas de:
    - proporcionar clinker de cemento, y opcionalmente uno o mas rellenos o reemplazos de cemento; e
    - intermoler el clinker de cemento con sulfato de calcio y ayudantes de molienda que comprenden metildietanolamina, con el proposito de proporcionar un cemento en polvo; en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario.
  6. 6. Un metodo para obtener un cemento endurecido, cuyo metodo comprende las etapas de:
    - obtener un cemento en polvo al llevar a cabo el metodo de la reivindicacion 5; y
    - mezclar el cemento en polvo con agua, con el proposito de proporcionar un cemento endurecido.
  7. 7. Un metodo para obtener concreto o mortero, cuyo metodo comprende las etapas de:
    - obtener un cemento en polvo al llevar a cabo el metodo de la reivindicacion 5;
    - mezclar el cemento en polvo con agregados y agua, con el proposito de proporcionar concreto o mortero.
  8. 8. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde:
    a) se proporciona la metildietanolamina:
    (i) en la forma de una base libre; o
    (ii) en la forma de una sal; o
    (iii) en la forma de un ester; y/o
    b) se utiliza la metildietanolamina:
    (i) junto con uno o mas otros ayudantes de molienda; y/o
    (ii) en una cantidad de 900ppm o menos, cuando se considera como un peso de producto solido con referencia al peso total del clinker.
  9. 9. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde:
    (a) el Clinker de Cemento Portland Ordinario se utiliza junto con uno o mas rellenos o reemplazos de cemento; o
    (b) la composicion de cemento comprende de 1 a 15% en peso de sulfato de calcio, de 50 a 95% en peso de Clinker de Cemento Portland Ordinario, y de 1 a 50% en peso de relleno y reemplazos de cemento.
  10. 10. Un producto clinker molido que comprenden clinker de cemento intermolido con metildietanolamina, en donde el clinker de cemento comprende Clinker de Cemento Portland Ordinario.
  11. 11. El producto de la reivindicacion 10, en donde el producto es un producto de cemento y el producto comprende el clinker de cemento intermolido con sulfato de calcio y metildietanolamina.
    5 12. Un producto de cemento endurecido que comprende el producto de cemento como se define en la reivindicacion
    11 que se ha endurecido al mezclar con agua.
  12. 13. Un producto de concreto o mortero que comprenden el producto de cemento como se define en la reivindicacion 11 que se ha mezclado con agregados y agua.
  13. 14. El producto de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde:
    10 (a) se proporciona la metildietanolamina:
    (i) en la forma de una base libre; o
    (ii) en la forma de una sal; o
    (iii) en la forma de un ester; y/o
    15 (b) se utiliza la metildietanolamina:
    (i) junto con uno o mas otros ayudantes de molienda; y/o
    (ii) en una cantidad de 900ppm o menos, cuando se considera como un peso de producto solido con referencia a el peso total del clinker.
  14. 15. El producto de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en donde:
    20 (a) el Clinker de Cemento Portland Ordinario se utiliza junto con uno o mas rellenos o reemplazos de cemento; o
    (b) la composition de cemento comprende: de 1 a 15% en peso de sulfato de calcio, de 50 a 95% en peso de Clinker de Cemento Portland Ordinario, y de 1 a 50% en peso de relleno y reemplazos de cemento.
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