礦渣助磨劑及其製備方法和應用與流程
2023-09-20 12:15:00 1
本發明屬於水泥製造技術領域，具體涉及一種礦渣助磨劑及其製備方法和應用。
背景技術：
礦渣中的玻璃體含量相對較多，其潛在水硬性也比較好，因此常被用來作為水泥的礦物摻合料加入到水泥中，作為礦渣水泥。礦渣易磨性差，粉磨效率低，在實際工業生產中，通常是將熟料和礦渣分開粉磨；但是礦渣單獨粉磨所消耗的能耗較高，一般需要在粉磨過程中加入助磨劑來提高助磨效率。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，首要目的是提供一種礦渣助磨劑。
本發明的第二個目的在於提供一種礦渣助磨劑的製備方法和應用。
為達到上述目的，本發明的解決方案是：
一種礦渣助磨劑，其包括：
優選地，多元醇為乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一種。
優選地，改性三乙醇胺為三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺乙酸酯和三乙醇胺馬來酸酯中的一種。
優選地，工業廢液選自萘系減水劑母液廢液和聚羧酸減水劑母液廢液。
優選地，三乙醇胺丙烯酸酯的製備方法包括以下步驟：
(1)、將三乙醇胺和甲苯等摩爾混合，加熱攪拌並升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第一混合溶液；
(2)、待第一混合溶液的溫度降至60±20℃時，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％濃硫酸，將溫度升高至120±10℃，維持溫度反應2±1h，得到第一合成物；
(3)、待第一合成物冷卻後，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液將第一合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺丙烯酸酯。
優選地，三乙醇胺乙酸酯的製備方法包括以下步驟：
(1)、將三乙醇胺和甲苯等摩爾混合，加熱攪拌並升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第二混合溶液；
(2)、待第二混合溶液的溫度降至60±20℃時，加入1±0.5mol乙酸和1‐2wt％二甲苯，將溫度升高至105±15℃，維持溫度反應2±1h，得到第二合成物；
(3)、待第二合成物冷卻後，用0.5±0.2mol/L NaOH溶液將第二合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺乙酸酯。
優選地，三乙醇胺馬來酸酯的製備方法包括以下步驟：
(1)、將乙酸和三乙醇胺等摩爾混合，反應溫度為60±10℃，得到第三混合溶液；
(2)、向第三混合溶液裡加入1±0.5mol馬來酸酐和2±1mol對甲苯磺酸，維持溫度於80‐120℃反應3‐6h，得到第三合成物；
(3)、待第三合成物冷卻後，用三乙醇胺將第三合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺馬來酸酯。
一種礦渣助磨劑的製備方法，其包括以下步驟：
(1)、將20‐30wt％改性三乙醇胺加水配成改性三乙醇胺溶液；
(2)、在改性三乙醇胺溶液內加入2‐10wt％糖蜜，維持反應溫度為50±10℃，加入15‐20wt％工業廢液，恆溫攪拌15±5min，得到混合溶液；
(3)、在混合溶液內加入10‐30wt％多元醇，攪拌後得到礦渣助磨劑。
一種上述的礦渣助磨劑在礦渣水泥中應用。
優選地，礦渣助磨劑與礦渣水泥的摻量比為0.1±0.03wt％。
由於採用上述方案，本發明的有益效果是：
本發明的礦渣助磨劑的比表面積和活性指數相比沒摻任何助劑的礦渣均有了較大幅度的提高，因此，本發明的礦渣助磨劑表現出良好的助磨性能，同時還顯著改善了礦渣水泥的後期強度。
具體實施方式
本發明提供了一種礦渣助磨劑及其製備方法和應用。
一種礦渣助磨劑，其包括：
其中，多元醇可以為乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一種，優選為丙二醇。
改性三乙醇胺可以優選為三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺乙酸酯和三乙醇胺馬來酸酯中的一種。
工業廢液可以為萘系減水劑母液廢液和聚羧酸減水劑母液廢液。
三乙醇胺丙烯酸酯的製備方法包括以下步驟：
(1)、將1±0.5mol三乙醇胺和1±0.5mol甲苯混合，加熱攪拌並升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第一混合溶液；
(2)、待第一混合溶液的溫度降至60±20℃時，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％濃硫酸(作為催化劑)，將溫度升高至120±10℃，維持溫度反應2±1h，得到第一合成物；
(3)、待第一合成物冷卻後，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液將第一合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺丙烯酸酯。
其中，在步驟(1)中，三乙醇胺和甲苯可以優選為1mol。
在步驟(1)中，加熱攪拌並升溫中「升溫」可以優選為90℃，回流的時間可以優選為1h。
在步驟(2)中，第一混合溶液下降的溫度可以優選為60℃，丙烯酸可以優選為1mol，升高的溫度可以優選為120℃，維持溫度反應的時間可以優選為1h。
在步驟(3)中，NaOH溶液可以優選為0.5mol/L，第一合成物的pH可以優選為7.0。
三乙醇胺乙酸酯的製備方法包括以下步驟：
(1)、將1±0.5mol三乙醇胺和1±0.5mol甲苯混合，加熱攪拌並升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第二混合溶液；
(2)、待第二混合溶液的溫度降至60±20℃時，加入1±0.5mol乙酸和1‐2wt％二甲苯(作為催化劑)，將溫度升高至105±15℃，維持溫度反應2±1h，得到第二合成物；
(3)、待第二合成物冷卻後，用0.5±0.2mol/L NaOH溶液將第二合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺乙酸酯。
其中，在步驟(1)中，三乙醇胺和甲苯可以優選為1mol。
在步驟(1)中，加熱攪拌並升溫中「升溫」可以優選為90℃，回流的時間可以優選為1h。
在步驟(2)中，第二混合溶液下降的溫度可以優選為60℃，乙酸可以優選為1mol，升高的溫度可以優選為105℃，維持溫度反應的時間可以優選為1h。
在步驟(3)中，NaOH溶液可以優選為0.5mol/L，第二合成物的pH可以優選為7.0。
三乙醇胺馬來酸酯的製備方法包括以下步驟：
(1)、將1±0.5mol乙酸和1±0.5mol三乙醇胺混合，反應溫度為60±10℃，得到第三混合溶液；
(2)、向第三混合溶液裡加入1±0.5mol馬來酸酐和2±1mol對甲苯磺酸(作為催化劑)，維持溫度於80‐120℃反應3‐6h，得到第三合成物；
(3)、待第三合成物冷卻後，用三乙醇胺將第三合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺馬來酸酯。
其中，在步驟(1)中，乙酸和三乙醇胺可以優選為1mol。
在步驟(1)中，反應的溫度可以優選為60℃。
在步驟(2)中，馬來酸酐和對甲苯磺酸可以優選為1mol，維持的溫度可以優選為115℃，反應的時間可以優選為4h。
在步驟(3)中，第三合成物的pH可以優選為7.0。
一種礦渣助磨劑的製備方法，其包括以下步驟：
(1)、將20‐30wt％改性三乙醇胺加水攪拌配成改性三乙醇胺溶液；
(2)、在改性三乙醇胺溶液內加入2‐10wt％糖蜜，維持反應溫度為50±10℃，加入15‐20wt％工業廢液，恆溫攪拌15±5min，得到混合溶液；
(3)、在混合溶液內加入10‐30wt％多元醇，攪拌均勻後得到礦渣助磨劑。
其中，在步驟(1)中，改性三乙醇胺可以優選為23wt％，水可以優選為40wt％，攪拌的時間可以優選為15min。
在步驟(2)中，糖蜜可以優選為2wt％，維持反應的溫度可以優選為50℃，工業廢液可以優選為15wt％，恆溫攪拌的時間可以優選為15min。
在步驟(3)中，多元醇可以優選為17wt％，攪拌的時間可以優選為10min。
由上述製備方法製備的礦渣助磨劑可以在礦渣水泥中應用。
其中，礦渣助磨劑與礦渣水泥的摻量比可以為0.1±0.03wt％。
以下結合所示實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1：
本實施例的礦渣助磨劑的製備方法，其包括以下步驟：
(1)、將23wt％三乙醇胺丙烯酸酯加入反應釜內，加入40wt％水攪拌15min，使三乙醇胺丙烯酸酯充分溶於水中，得到三乙醇胺丙烯酸酯溶液；
(2)、在三乙醇胺丙烯酸酯溶液內加入2wt％糖蜜，維持反應溫度為50℃，加入15wt％工業廢液，恆溫攪拌15min，得到混合溶液；
(3)、在混合溶液內加入17wt％丙二醇，攪拌10min，均勻混合後得到礦渣助磨劑。
其中，在步驟(1)中，三乙醇胺丙烯酸酯在20‐30wt％之內是可以的。
在步驟(2)中，糖蜜在2‐10wt％之內，反應溫度在50±10℃之內，工業廢液在15‐20wt％之內，攪拌時間在15±5min之內均可以。
在步驟(3)中，丙二醇在10‐30wt％之內是可以的。
實施例2：
本實施例的礦渣助磨劑的製備方法，其包括以下步驟：
(1)、將20wt％三乙醇胺乙酸酯加入反應釜內，加入40wt％水攪拌15min，使三乙醇胺乙酸酯充分溶於水中，得到三乙醇胺乙酸酯溶液；
(2)、在三乙醇胺乙酸酯溶液內加入2wt％糖蜜，維持反應溫度為50℃，加入17wt％工業廢液，恆溫攪拌15min，得到混合溶液；
(3)、在混合溶液內加入20wt％丙二醇，攪拌10min，均勻混合後得到礦渣助磨劑。
實施例3：
本實施例的礦渣助磨劑的製備方法，其包括以下步驟：
(1)、將25wt％三乙醇胺馬來酸酯加入反應釜內，加入40wt％水攪拌15min，使三乙醇胺馬來酸酯充分溶於水中，得到三乙醇胺馬來酸酯溶液；
(2)、在三乙醇胺馬來酸酯溶液內加入5wt％糖蜜，維持反應溫度為50℃，加入20wt％工業廢液，恆溫攪拌15min，得到混合溶液；
(3)、在混合溶液內加入10wt％丙二醇，攪拌10min，均勻混合後得到礦渣助磨劑。
以上述實施例的產品和空白礦渣(即沒摻任何助劑)為材料進行如下實驗。
本實驗的目的在於研究添加助劑的礦渣的助磨性能和物理性能的變化情況。
添加0.1wt％助劑的礦渣和空白礦渣A0(即沒摻任何助劑)分別進行實驗，28d後測定0.1wt％助劑下的礦渣和空白礦渣A0的助磨性能及物理性能變化情況，如表1所示。
表1：28d後添加0.1wt％助劑的礦渣和空白礦渣A0的助磨性能和物理性能變化值
上述實驗嚴格按照《通用矽酸鹽水泥》(中華人民共和國國家標準GB175‐2007)、《水泥助磨劑行業標準》(建材行業標準JC/T667‐2004)和《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》的標準而進行。
由上表可以看出，本發明的礦渣助磨劑相對於空白礦渣而言，比表面積有了很大提高，其表面積提高率高達10.56％，活性指數也比空白礦渣有了較大幅度的提高。因此，本發明的礦渣助磨劑在合適的摻量下，其表現出良好的助磨性能，同時還顯著改善了礦渣水泥的後期強度。
上述對實施例的描述是為了便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用本發明。熟悉本領域技術人員顯然可以容易的對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中，而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於上述實施例。本領域技術人員根據本發明的原理，不脫離本發明的範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。