一種用於礦渣水泥的助磨劑的製作方法

2023-10-06 17:00:34 7

專利名稱：一種用於礦渣水泥的助磨劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築材料技術領域，尤其涉及一種用於礦渣水泥的助磨劑。
背景技術：
水泥為粉狀水硬性無機凝膠材料，加水攪拌後成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，並能把砂、石等材料牢固地膠結在一起，其是現代社會非常重要的建築材料。水泥工業屬於資源消耗型產業，每年消耗大量的石灰石、煤炭、木材等，而煤和石灰石等都屬於不可再生資源，水泥工業的發展面將臨資源問題。可持續發展要求水泥工業尋找替代材料，現有技術中工業廢料在水泥工業中應用已經成為了研究熱點，其中以工業 廢渣中的礦渣、粉煤灰等使用比較廣泛。礦渣用於水泥生產中可以改善水泥的物理、化學性能；參與水化反應，生成具有膠凝性質的物質，從而增強水泥的後期強度。我國每年產生大量的礦渣，不僅消耗大量人力物力，還汙染環境，將礦渣儘可能多的應用到水泥生產中來，可以循環利用資源，減少廢物的排放，還能降低生產成本。因此怎樣能夠更好的利用礦渣、激發其活性將更多的礦渣應用於水泥中，對水泥生產、資源的可持續發展有非常重要的意義。在現有技術中，為了能夠更好的提高水泥性能，提高水泥的研磨效率，在水泥的粉磨過程中加入助磨劑，能夠提高粉磨效率，降低粉磨電耗，提高水泥粉磨細度和水泥強度。因此，在礦渣水泥的研究中，怎樣提供一種能夠充分激發礦渣的活性，提高礦渣水泥的性能成為了現有技術中的研究熱點。如南華水泥有限公司生產的型號為KPY99水泥助磨劑、格雷斯公司生產的型號為CBA1110的水泥添加劑、華南理工大學研製的TM助磨劑等，這些助磨劑都能夠在一定程度上提高水泥的強度，但是其在大量礦渣的摻雜下，得到的礦渣水泥的強度較低。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於礦渣水泥的助磨劑，本發明提供的助磨劑能夠提高礦渣水泥的強度，利於其應用。本發明提供了一種用於礦渣水泥的助磨劑，包括以下組分5wt% 20wt%的醇胺類化合物；O. lwt% 5wt%的輕丙基甲基纖維素；5wt% 30wt%的多兀醇類化合物；O. 5wt% 10wt%的六偏磷酸鈉；lwt% 10wt%的可溶性硫酸鹽；lwt% 8wt%的十二燒基苯磺酸鈉；餘量為水。優選的，包括O. 5wt9T2wt%的羥丙基甲基纖維素。
優選的，包括10wt°/T20wt%的多元醇類化合物。優選的,包括lwt% 5wt%的六偏磷酸鈉。優選的，包括lwt% 5wt%的可溶性硫酸鹽。優選的，所述醇胺類化合物為三乙醇胺、二乙醇胺和三異丙醇胺中的一種或多種。優選的，所述多元醇類化合物含有2個或3個羥基。優選的，所述多元醇類化合物為乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一種或多種。 優選的，所述可溶性硫酸鹽為硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫酸鉀中的一種或多種。
優選的，所述水為去離子水。本發明提供了一種用於礦渣水泥的助磨劑，本發明提供的助磨劑包括以下組分5wt% 20wt%的醇胺類化合物；0. lwt% 5wt%的輕丙基甲基纖維素；5wt% 30wt%的多元醇類化合物；0. 5wt% 10wt%的六偏磷酸鈉；lwt% 10wt%的可溶性硫酸鹽；lwt% 8wt%的十二烷基苯磺酸鈉；餘量為水。在本發明提供的助磨劑中，羥丙基甲基纖維素有利於激發礦渣的活性，有利於反應過程中形成穩的水化產物，從而改善水泥性能，同時可以提高液體助磨劑的穩定性；醇胺類化合物具有較強的極性，其水溶液呈鹼性，能夠鰲合礦渣水泥中的金屬離子與礦物質相互作用，對礦渣水泥有顯著的助磨作用，能有效的提高水泥強度；六偏磷酸鈉的加入，可以增加混合材的使用量，提高水泥的比表面積；可溶性硫酸鹽極易與水泥水化產物作用，生成高分散性的硫酸鈣，加快水泥的硬化，提高早期強度。本發明提供的助磨劑中多種基團協同作用，大大提升了助磨劑的性能，能夠有效地改善水泥的強度，而且能夠增加混合材的添加量，減少水泥熟料的使用，降低了生產成本，還能夠實現節能減排。實驗結果表明，本發明提供的助磨劑用於水泥中時，得到的水泥的抗折強度可達9. 5MPa，抗壓強度可達約55MPa。
具體實施例方式本發明提供了一種用於礦渣水泥的助磨劑，包括以下組分5wt% 20wt%的醇胺類化合物；O. lwt% 5wt%的輕丙基甲基纖維素；5wt% 30wt%的多兀醇類化合物；O. 5wt% 10wt%的六偏磷酸鈉；lwt% 10wt%的可溶性硫酸鹽；lwt% 8wt%的十二燒基苯磺酸鈉；餘量為水。本發明提供了一種用於礦渣水泥的助磨劑，包括醇胺類化合物、羥丙基甲基纖維素、多元醇類化合物、六偏磷酸鈉、可溶性硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉，這些組分協同作用提高的助磨劑的穩定性，使得到的助磨劑用於礦渣水泥中時，利於形成穩定的水化物，對礦渣起到激發作用，提高了礦渣水泥的活性，增加了水泥的比表面積，提高了水泥的強度，使其具有較好的性能。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括5wt9T20wt%的醇胺類化合物，更優選為5wt% 15wt%。所述醇胺類化合物具有較強的極性，其水溶液呈鹼性，在本發明提供的助磨劑中，其能夠螯合礦渣水泥中金屬離子與礦物質的相互作用，對礦渣水泥具有顯著的助磨作用，能有效地提高礦渣水泥的強度。本發明對所述醇胺類化合物的種類沒有特殊的限定，採用本領域技術人員熟知的醇胺類化合物即可，在本發明中，所述醇胺類化合物優選為醇胺類化合物為三乙醇胺、二乙醇胺、三異丙醇胺和2-羥基乙胺中的一種或多種，更優選為三乙醇胺、二乙醇胺和三異丙醇胺中的一種或多種。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括O. lwt9T5wt%的羥丙基甲基纖維素，更優選為O. 5wt9T2wt%。羥丙基甲基纖維素是一種功能良好的分散劑和穩定劑，其水溶液具有表面活性，在本發明中，羥丙基甲基纖維素使得本發明提供的助磨劑吸附在礦渣水泥顆粒表面，可以降低顆粒間的摩擦力，阻止和減少礦渣水泥顆粒的重新聚集，對礦渣水泥起到助磨作用；而且其還能夠使本發明提供的助磨劑在粉磨過程中，礦渣水泥的粒度分布得到改善，在礦渣顆粒表面產生新的活化點，促使礦渣玻璃體發生一定程度的解聚，使得玻璃體中的晶相結構在一定程度上得到均化，激發了礦渣的潛在活性；在與本發明提供的助磨劑其他組分產生的離子的協同作用下，有利於形成穩定的水化產物，最終促進礦渣水泥的水化與硬化，提高水泥的強度；另外，羥丙基甲基纖維素的加入還能夠提高本發明提供的助磨劑 的穩定性。本發明對所述羥丙基甲基纖維素的來源沒有特殊的限制，可以採用羥丙基甲基纖維素的市售商品，如石家莊優甫化工有限公司生產的粘度規格為400的羥丙基甲基纖維素。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括5wt9T30wt%的多元醇類化合物，更優選為10Wt9T20wt%。本發明對所述多元醇類化合物的種類沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的多元醇類化合物即可。在本發明中，所述多元醇類化合物優選含有2個或3個羥基，更優選為乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一種或多種。多元醇類化合物為具有較強的極性表面活性物質，在本發明中，極性小分子會吸附在顆粒表面，降低表面能，阻止顆粒的團聚，起到助磨的作用。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括O. 5wt°ri0wt%的六偏磷酸鈉，更優選為lwt9T5wt%。在本發明中，六偏磷酸鈉能夠增加混合材的使用量，提高水泥的比表面積，有利於水泥與其他物質的接觸與凝結，提高了水泥的性能。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括lwt% ^10wt%的可溶性硫酸鹽，更優選為lwt°/T5wt%。在本發明中，可溶性的硫酸鹽極易與水泥水化產物作用，生成高分散性的硫酸鈣，加快水泥的硬化，提高早期強度。本發明對所述可溶性的硫酸鹽的種類沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的可溶性硫酸鹽即可，在本發明中，所述可溶性硫酸鹽優選為硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫酸鉀中的一種或多種，更優選為硫酸鈉。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括lwt9T8wt%的十二烷基苯磺酸鈉，更優選為2wt9T5wt%。在本發明中，十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，能阻止顆粒聚集，降低物料的表面能，起到助磨的作用。本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑包括餘量的水，本發明對所述水沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的水即可。在本發明中，所述水優選為去離子水。由於水的加入，使得本發明提供的助磨劑為液體，有利於其與水泥的充分接觸，進一步地提高了水泥的性能。在本發明提供的助磨劑中，羥丙基甲基纖維素對礦渣起到激發作用，有利於使得到的助磨劑形成穩定的水化產物，可以提高水泥的強度，同時可以提高液體助磨劑的穩定性；醇胺類化合物具有較強的極性，其水溶液呈鹼性，能夠鰲合礦渣水泥中的金屬離子與礦物質相互作用，對礦渣水泥有顯著的助磨作用，能有效的提高水泥強度；六偏磷酸鈉的加入，可以增加混合材的使用量，提高水泥的比表面積；可溶性硫酸鹽極易與水泥水化產物作用，生成高分散性的硫酸鈣，加快水泥的硬化，提高早期強度。本發明提供的助磨劑中多種基團協同作用，大大提升了助磨劑的性能，能夠有效地改善水泥的強度，而且能夠增加混合材的添加量，減少水泥熟料的使用，降低了生產成本，還能夠實現節能減排。實驗結果表明，本發明提供的助磨劑用於水泥中時，得到的水泥的抗折強度可達9. 5MPa，抗壓強度可達約55MPa。
本發明對所述用於礦渣水泥的助磨劑的製備方法沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的組合物製備的技術方案將上述組分混合後即可得到。為了得到使上述各組分能夠混合地更加均勻，更充分的發揮各組分的作用，本發明優選按照下述方法製備用於礦渣水泥的助磨劑將上述技術方案所述的水的1/Γ1/2進行加熱，向其中加入上述技術方案所述的羥丙基甲基纖維素，在攪拌的條件下將餘下的水加入其中，然後降溫並攪拌至溶液透明，然後向其中加入上述技術方案所述的醇胺類化合物、多元醇類化合物、六偏磷酸鈉、可溶性硫酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉，攪拌後得到用於礦渣水泥的助磨劑。本發明為了使所述羥丙基甲基纖維素能夠充分溶解，首先將上述技術方案所述的水的1/Γ1/2進行加熱，更優選為1/3飛/12，然後向其中加入上述技術方案所述的羥丙基甲基纖維素，在攪拌的條件下將餘下的水加入其中，降溫並攪拌至透明，得到羥丙基甲基纖維素溶液。在本發明中，所述加熱的溫度優選不低於70°C，更優選為70°C 80°C ;本發明對所述攪拌的方法沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的攪拌的技術方案即可，如可以採用人工攪拌的方式，也可以採用機械攪拌的方式；本發明對所述降溫的方法沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的降溫的技術方案即可，本發明可以採用自然冷卻的方法進行降溫，本發明優選將溫度降至常溫；得到羥丙基甲纖維素溶液後，本發明向所述羥丙基甲基纖維素溶液中加入上述技術方案所述的醇胺類化合物、多元醇類化合物、六偏磷酸鈉、可溶性硫酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉，攪拌後得到用於礦渣水泥的助磨劑。本發明對所述醇胺類化合物、多元醇類化合物、六偏磷酸鈉、可溶性硫酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉的加料順序沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的在組合物製備過程中各組分的加料順序即可，本發明優選向所述羥丙基甲基纖維素溶液中依次加入醇胺類化合物、多元醇類化合物、六偏磷酸鈉、可溶性硫酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉；在本發明中，所述攪拌的時間優選為20分鐘 50分鐘，更優選為25分鐘 40分鐘。得到用於礦渣水泥的助磨劑後，本發明考察了其對水泥性能的改進作用，具體過程如下本發明將得到助磨劑在φ500 mmx500 mm標準實驗小磨中進行實驗，水泥的物料配比為46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0wt%的礦渣，向其中加入水泥物料總質量
O.05wt%上述技術方案所述的助磨劑或上述技術方案製備得到的助磨劑，混合後向其中加入水，以達到水泥的標準稠度，混合均勻後測試得到的水泥的性能。
結果表明，本發明提供的助磨劑對水泥的標準稠度用水量幾乎沒有改變，這說明，本發明提供的助磨劑對水泥的用水量沒有影響；加入助磨劑後水泥在各齡期的強度均得到提高，這說明，本發明提供的助磨劑能夠有效地提高水泥的強度，利於其應用。本發明提供了一種用於礦渣水泥的助磨劑，包括以下組分5Wt9T20Wt%的醇胺類化合物；0. lwt% 5wt%的輕丙基甲基纖維素；5wt% 30wt%的多兀醇類化合物；0. 5wt% 10wt%的六偏磷酸鈉；lwt°/Tl0wt%的可溶性硫酸鹽；lwt°/T8wt%的十二燒基苯磺酸鈉；餘量為水。在本發明提供的助磨劑中，羥丙基甲基纖維素對礦渣起到激發作用，有利於使得到的助磨劑形成穩定的水化產物，可以提高水泥的強度，同時可以提高液體助磨劑的穩定性；醇胺類化合物具有較強的極性，其水溶液呈鹼性，能夠鰲合礦渣水泥中的金屬離子與礦物質相互作用，對礦渣水泥有顯著的助磨作用，能有效的提高水泥強度；六偏磷酸鈉的加入，可以增加混合材的使用量，提高水泥的比表面積；可溶性硫酸鹽加快水泥的硬化，提高早期強度。本發明提供的助磨劑中多種基團協同作用，大大提升了助磨劑的性能，能夠有效地改善水泥的強度，而且能夠增加混合材的添加量，減少水泥熟料的使用，降低了生產成本，還能夠實現節能減排。實驗結果表明，本發明提供的助磨劑用於水泥中時，得到的水泥的抗折強度可達9. 5MPa，抗壓強度可達約55MPa。 另外，本發明提供的助磨劑為液體助磨劑，利於其與水泥的充分接觸，從而能夠更好的作用於水泥，有利於進一步提高水泥的綜合性能。為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的用於礦渣水泥的助磨劑進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發明保護範圍的限定。實施例I按重量比，將重量比為66. 5%的去離子水的三分之一加熱至70°C，向其中加入1%的羥丙基甲基纖維素，並且不斷攪拌分散，然後將餘量的冷水加入其中，降溫不斷攪拌至溶液透明。然後向其中依次加入10%的三乙醇胺、15%的丙三醇、2%的六偏磷酸鈉、3%的無水乙酸鈉和2. 5%的十二烷基苯磺酸鈉，攪拌半小時後得到助磨劑。本發明將得到的助磨劑在(p500mmx500mm標準實驗小磨中進行實驗，測試其性能，水泥的物料配比為46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的礦渣，實驗結果如表I所示，表I為本發明實施例和比較例得到的助磨劑的性能測試結果。實施例2按重量比，將重量比為57%的去離子水的三分之一加熱至70°C，向其中加入2%的羥丙基甲基纖維素，並且不斷攪拌分散，然後將餘量的冷水加入其中，降溫不斷攪拌至溶液透明。然後向其中依次加入12%的二乙醇胺、20%的丙二醇、3%的六偏磷酸鈉、1%的無水乙酸鈉和的5%十二烷基苯磺酸鈉，再攪拌半小時後得到助磨劑。本發明將得到的助磨劑在(p500mm x 500mm標準實驗小磨中進行實驗，測試其性能，水泥的物料配比為46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的礦渣，實驗結果如表I所示，表I為本發明實施例和比較例得到的助磨劑的性能測試結果。實施例3按重量比，將重量比為68%的去離子水的三分之一加熱至70°C，向其中加入2%的羥丙基甲基纖維素，並且不斷攪拌分散，然後將餘量的冷水加入其中，降溫不斷攪拌至溶液透明。然後向其中依次加入8%的三異丙醇胺、10%的乙二醇、5%的六偏磷酸鈉、5%的無水乙酸鈉和2%的十二烷基苯磺酸鈉，攪拌半小時後得到助磨劑。本發明將得到的助磨劑在(p500mm><500mm標準實驗小磨中進行實驗，測試其性能，水泥的物料配比為46. Owt %的熟料、4. Owt %的石膏和50. 0%的礦渣，實驗結果如表I所示，表I為本發明實施例和比較例得到的助磨劑的性能測試結果。比較例I按照物料配比為46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的礦渣製備得到水泥，將得到的水泥進行性能測試，結果如表I所示，表I為本發明實施例和比較例得到的助磨劑的性能測試結果。比較例2按重量比將10%的三乙醇胺、15%的丙三醇、2%的六偏磷酸鈉、3%的無水乙酸鈉和
2.5%十二烷基苯磺酸鈉依次加入餘量的去離子水中，攪拌半個小時後，得到助磨劑。本發明將得到的助磨劑在φ500ηιπ〗>:500ιιιη 標準實驗小磨中進行實驗，測試其性能，水泥的物料配比為46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的礦渣，實驗結果如表I所示，表I為本發明實施例和比較例得到的助磨劑的性能測試結果。表I本發明實施例和比較例得到的助磨劑的性能測試結果
權利要求
1.一種用於礦渣水泥的助磨劑，包括以下組分 5wt% 20wt%的醇胺類化合物； O.lwt9T5wt%的羥丙基甲基纖維素； 5wt% 30wt%的多元醇類化合物； O.5wt%^10wt%的六偏磷酸鈉； lwt% 10wt%的可溶性硫酸鹽； lwt% 8wt%的十二燒基苯磺酸鈉； 餘量為水。
2.根據權利要求I所述的助磨劑，其特徵在於，包括O.5wt9T2wt%的羥丙基甲基纖維素。
3.根據權利要求I所述的助磨劑，其特徵在於，包括10Wt9T20wt%的多元醇類化合物。
4.根據權利要求I所述的助磨劑，其特徵在於，包括1被% 5#%的六偏磷酸鈉。
5.根據權利要求I所述的助磨劑，其特徵在於，包括lwt9T5wt%的可溶性硫酸鹽。
6.根據權利要求I所述的助磨劑，其特徵在於，所述醇胺類化合物為三乙醇胺、二乙醇胺、三異丙醇胺和2-羥基乙胺中的一種或多種。
7.根據權利要求I或3任意一項所述的助磨劑，其特徵在於，所述多元醇類化合物含有2個或3個羥基。
8.根據權利要求7所述的助磨劑，其特徵在於，所述多元醇類化合物為乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一種或多種。
9.根據權利要求I或5任意一項所述的助磨劑，其特徵在於，所述可溶性硫酸鹽為硫酸納、硫代硫Ife納和硫Ife鍾中的一種或多種。
10.根據權利要求I所述的助磨劑，其特徵在於，所述水為去離子水。
全文摘要
本發明提供了一種用於礦渣水泥的助磨劑，本發明提供的助磨劑包括以下組分5wt%~20wt%的醇胺類化合物；0.1wt%~5wt%的羥丙基甲基纖維素；5wt%~30wt%的多元醇類化合物；0.5wt%~10wt%的六偏磷酸鈉；1wt％~10wt%的可溶性硫酸鹽；1wt%~8wt%的十二烷基苯磺酸鈉；餘量為水。在本發明提供的助磨劑中，羥丙基甲基纖維素有利於激發礦渣的活性，有利於反應過程中形成穩定的水化產物，改善水泥性能，提高水泥的強度，同時提高液體助磨劑的穩定性。實驗結果表明，本發明提供的助磨劑使水泥的抗折強度可達9.5MPa，抗壓強度可達約55MPa。
文檔編號C04B24/38GK102942324SQ20121051712
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者趙洪義, 張秋豔, 朱化雨, 傅秀新, 馮恩娟, 朱孔贊, 陳懷成, 殷俊峰, 李成武 申請人:山東宏藝科技股份有限公司, 臨沂大學