CN101665338A - 一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，它包括如下重量份数的组分：链烷醇胺0～5份、多元醇2～5份、硫酸盐15～75份、醋酸盐5～20份、木质素磺酸盐0～5份、糖类有机物2～6份、烧石膏5～25份、尿素0～25份、无机载体材料5～50份。本发明还公开了上述适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂的制备方法。本发明的复合助磨剂，可降低水泥成本，用粉煤灰替代部分熟料，在保持水泥强度不变的前提下，节约熟料用量10～15％，多用粉煤灰10～15％，同时不增加水泥标准稠度需求水量；吨水泥成本降低10元以上。

Description

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明属于水泥粉磨技术领域中使用的一种复合助磨剂及其制备方法，尤其涉及在以粉煤灰为主要混合材的水泥粉磨生产中，可降低水泥粉磨电耗、降低水泥标准稠度需水量、提高水泥早期及后期强度的一种无氯型粉体水泥助磨剂及其制备方法。

背景技术

在水泥生产中，为了提高粉磨效率，降低磨机功耗，改善水泥质量，在粉磨过程中常常添加少量助磨剂。水泥助磨剂有利于降低粉磨过程中物料的表面能、消除物料微粉颗粒之间的静电、改善磨内物料的流动性，从而提高粉磨效率、改善水泥颗粒级配。

近年来，随着煤炭价格的上涨，水泥熟料的生产成本剧增，而混合材价格低廉，水泥企业都试图通过提高混合材在水泥配比中的掺加量来降低水泥熟料的使用量，从而降低吨水泥的综合生产成本。混合材主要包括高炉矿渣、粉煤灰、炉渣、天然火山灰、钢渣、石灰石等，其中以高炉矿渣和粉煤灰为主。传统的水泥助磨剂或增强剂大都适应于以掺加矿渣为主的水泥粉磨生产中，对于以粉煤灰为主要混合材的水泥的增强效果不明显；但矿渣在国内大部分地区已成为稀缺原材料，价格远高于粉煤灰。若增加粉煤灰在水泥粉磨中配比，易导致水泥的标准稠度需水量明显增加、水泥早期强度和后期强度下降。因此，市场需求一种可以改善大量掺加粉煤灰的水泥的早期及后期强度，同时可减少标准稠度需水量的新型水泥助磨剂。

此外，国内目前普遍采用的粉体水泥助磨剂对水泥的增强效果较好，但大都用量较高，掺入量一般为0.8～1％，且常常含有较高的氯盐，这对提高水泥早期强度、增加混合材掺量有一定帮助，但易造成混凝土中钢筋锈蚀、影响混凝土的使用寿命和耐久性，因此阻碍了其进一步的发展、推广和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，该助磨剂对于以粉煤灰为主要混合材的水泥的助磨和增强效果更好、能降低标准稠度需求水量、磨机生产效率更高，生产成本进一步降低，且能提高混凝土耐久性。

本发明还要解决的一个技术问题是提供上述无氯型粉体水泥助磨剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，它包括如下重量份数的组分：链烷醇胺0～5份、多元醇2～5份、硫酸盐15～75份、醋酸盐5～20份、木质素磺酸盐0～5份、糖类有机物2～6份、烧石膏5～25份、尿素0～25份、无机载体材料5～50份。

上述适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，优选包括如下重量份数的组分：链烷醇胺1.5～3.5份、多元醇3～5份、硫酸盐30～50份、醋酸盐7～15份、木质素磺酸盐1～3份、糖类有机物3～5份、烧石膏15～20份、尿素5～15份、无机载体材料10～30份。

上述适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，最优选包括如下重量份数的组分：链烷醇胺2份、多元醇3.5份、硫酸盐37.5份、醋酸盐12份、木质素磺酸盐1份、糖类有机物4份、烧石膏15份、尿素10份、无机载体材料15份。

其中，所述的链烷醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、2，2′-二羟基二丙胺和N-甲基二乙醇胺中的任意一种或几种的混合。优选，三乙醇胺和2，2′-二羟基二丙胺的混合物。

其中，所述的多元醇为C2～C5脂肪族的二元醇或三元醇中的任意一种或几种的混合。优选，乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇和其低聚物中的任意一种或几种的混合，其中，所述的低聚物如二聚丙三醇、三聚丙三醇。更优选，丙三醇、三聚丙三醇、二聚丙三醇中任意一种或几种的混合。

其中，所述的硫酸盐为无水硫酸钠、硫酸铝、硫酸钾、硫酸镁、硫酸铝钾和硫酸钙中的任意一种或几种的混合。优选，无水硫酸钠、硫酸铝和硫酸铝钾中的任意一种或几种的混合。更优选，无水硫酸钠和硫酸铝的混合物。

其中，所述的醋酸盐为醋酸钠、醋酸铵和醋酸钙中的任意一种或几种的混合。优选，醋酸钠和醋酸铵的混合物。

其中，所述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和木质素磺酸镁中任意一种或几种的混合。优选，木质素磺酸钙。

其中，所述的糖类有机物为糖密、玉米糖浆、葡萄糖、蔗糖、葡糖酸及其盐中的至少一种或几种的混合，其中所述盐，为葡萄糖酸钠。优选，糖蜜和葡萄糖酸钠的混合物。

其中，所述的无机载体材料为粉煤灰、矿渣粉、生石灰和石粉中的任意一种或几种的混合。优选，生石灰或石粉。

其中，尿素的加入可提高以粉煤灰为主要混合材的水泥的早期强度和增强钢筋混凝土的阻锈能力的性能。

如果需要，本发明的复合助磨剂可以可选的含有适量的水以利于制备过程中产品的均化。

上述适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将链烷醇铵、多元醇和糖类有机物加入到搅拌机中，在0～85℃下搅拌0.5～2小时，得到有机助剂混合溶液备用；

(2)将烧石膏粉碎至粒径2mm以下，再将硫酸盐、醋酸盐、木质素磺酸盐、尿素、粉碎后的烧石膏及无机载体材料共同倒入搅拌机中搅拌均匀，同时将步骤(1)得到的有机助剂混合溶液均匀喷洒到搅拌机中物料表面，连续搅拌20～30分钟直到混合均匀，即得。

本发明的有益效果是：

1、本发明是一种把多种无机、有机材料复合而成的助磨剂，且主要在以粉煤灰为主要混合材的水泥中使用，各成分之间具有很强的复合协同效应，比单独使用传统的助磨剂或增强剂能更有效的激发物料各组分的潜在活性，在显著降低粉磨电耗的同时，还能有效提高水泥强度。

2、本发明固体复合助磨剂在粉磨水泥时在水泥中的掺加量是0.3～0.5％，可提高磨机产量15％以上，减少水泥粉磨单位电耗15～20％。

3、本发明复合助磨剂，能够使水泥三天抗压强度提高4.5～6Mpa，28天抗压强度提高5～8Mpa。

4、应用本发明复合助磨剂，降低水泥成本，用粉煤灰替代部分熟料，在保持水泥强度不变的前提下，节约熟料用量10～15％，多用粉煤灰10～15％，同时不增加水泥标准稠度需求水量；吨水泥成本降低10元以上。

5、本发明的无氯型粉体水泥助磨剂除具有类似产品所具有的助磨、节能、提产、增强、降低熟料用量、降低生产成本等功能特点外，还能显著降低大量掺入粉煤灰的水泥的标准稠度需求水量，这有利于改善水泥性能。

具体实施方式：

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，包括：

丙三醇3份，二聚丙三醇2份，无水硫酸钠45份，醋酸钠15份，木质素磺酸钠1份，糖蜜3份，玉米糖浆1份，烧石膏15份(粒径≤2mm)，尿素10份，石粉15份。

制备工艺：

称取丙三醇3份，二聚丙三醇2份，糖蜜3份，玉米糖浆1份依次放入反应釜中搅拌，温度上升至75℃时保温搅拌30分钟，制成均匀的混合溶液备用。

再称取无水硫酸钠45份，醋酸钠15份，木质素磺酸钠1份，烧石膏15份，尿素10份，石粉15份依次放入搅拌机搅拌，同时将上述制备的混合溶液均匀喷洒倒搅拌机内物料上，再持续搅拌20分钟，即得到所需复合助磨剂。

将5kg物料按照熟料85％、石膏5％、粉煤灰10％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为A1；将5kg物料按照熟料85％、石膏5％、粉煤灰10％、本发明之助磨剂0.5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为A2；将5kg物料按照熟料75％、石膏5％、粉煤灰20％、本发明之助磨剂0.5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为A3。对制成的水泥进行物理性能试验，检验结果见表1。

表1

实施例2：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，包括：

三乙醇胺1份，三异丙醇胺1份，丙三醇3份，无水硫酸钠35份，硫酸铝15份，醋酸钠10份，葡萄糖酸钠0.5份，糖蜜4.5份，烧石膏15份(粒径≤2mm)，石粉15份。

制备工艺：

称取三乙醇胺1份，三异丙醇胺1份，丙三醇3份，葡萄糖酸钠0.5份，糖蜜4.5份，依次放入反应釜中搅拌，温度上升至80℃时保温搅拌60分钟，制成均匀的混合溶液备用。

再称取无水硫酸钠35份，硫酸铝15份，醋酸钠10份，烧石膏15份，石粉15份，依次放入搅拌机搅拌，同时将上述制备的混合溶液均匀喷洒倒搅拌机内物料上，再持续搅拌25分钟，即得到所需复合助磨剂。

将5kg物料按照熟料65％、石膏5％、粉煤灰20％、矿渣10％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为B1；将5kg物料按照熟料65％、石膏5％、粉煤灰20％、矿渣10％、本发明之助磨剂0.5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为B2；将5kg物料按照熟料55％、石膏5％、粉煤灰30％、矿渣10％、本发明之助磨剂0.5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为B3。对制成的水泥进行物理性能试验，检验结果见表2。

表2

实施例3：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，包括：

N-甲基二乙醇胺1.5份，丙三醇2份，二聚丙三醇1.5份，无水硫酸钠30份，硫酸铝10份，醋酸钠15份，醋酸钙5份，木质素磺酸钠2.5份，糖蜜2.5份，烧石膏20份(粒径≤2mm)，尿素5份，石粉5份。

制备工艺：

称取N-甲基二乙醇胺1.5份，丙三醇2份，糖蜜2.5份，依次放入反应釜中搅拌，温度上升至80℃时保温搅拌60分钟，制成均匀的混合溶液备用。

再称取无水硫酸钠30份，硫酸铝10份，醋酸钠15份，醋酸钙5份，木质素磺酸钠2.5份，烧石膏20份，尿素5份，石粉5份，依次放入搅拌机搅拌，同时将上述制备的混合溶液均匀喷洒倒搅拌机内物料上，再持续搅拌25分钟，即得到所需复合助磨剂。

表3

将5kg物料按照熟料80％、石膏5％、粉煤灰10％、矿渣5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为C1；将5kg物料按照熟料80％、石膏5％、粉煤灰10％、矿渣5％、本发明之助磨剂0.35％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为C2；将5kg物料按照熟料70％、石膏5％、粉煤灰10％、矿渣5％、本发明之助磨剂0.35％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为C3。对制成的水泥进行物理性能试验，检验结果见表3。

实施例4：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，包括：

丙三醇2.5份，二聚丙三醇1.5份，硫酸铝钾35份，醋酸钠10份，醋酸胺6份，木质素磺酸钙5份，糖蜜3份，烧石膏16份(粒径≤2mm)，尿素12份，石粉9份。

制备工艺：

称取丙三醇2.5份，二聚丙三醇1.5份，糖蜜3份，依次放入反应釜中搅拌，温度上升至80℃时保温搅拌60分钟，制成均匀的混合溶液备用。

再称取硫酸铝钾35份，醋酸钠10份，醋酸胺6份，木质素磺酸钙5份，烧石膏16份，尿素12份，石粉9份，依次放入搅拌机搅拌，同时将上述制备的混合溶液均匀喷洒倒搅拌机内物料上，再持续搅拌25分钟，即得到所需复合助磨剂。

表4

将5kg物料按照熟料68％、石膏5％、粉煤灰20％、矿渣5％、石灰石2％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为D1；将5kg物料按照熟料68％、石膏5％、粉煤灰20％、矿渣5％、石灰石2％、本发明之助磨剂0.45％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为D2；将5kg物料按照熟料58％、石膏5％、粉煤灰35％、矿渣7％、石灰石5％、本发明之助磨剂0.45％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为D3。对制成的水泥进行物理性能试验，检验结果见表4。

实施例5：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，包括：

三乙醇胺3份，三异丙醇胺1份，丙三醇0.5份，二乙二醇3份，无水硫酸钠25份，硫酸铝20份，醋酸钠5份，糖蜜2份，烧石膏5份(粒径≤2mm)，尿素20份，石粉17份。

制备工艺：

称取三乙醇胺3份，三异丙醇胺1份，丙三醇0.5份，二乙二醇3份，糖蜜2份，依次放入反应釜中搅拌，温度上升至80℃时保温搅拌60分钟，制成均匀的混合溶液备用。

再称取无水硫酸钠25份，硫酸铝20份，醋酸钠5份，烧石膏5份，尿素20份，石粉17份，依次放入搅拌机搅拌，同时将上述制备的混合溶液均匀喷洒倒搅拌机内物料上，再持续搅拌25分钟，即得到所需复合助磨剂。

将5kg物料按照熟料68％、石膏5％、粉煤灰15％、煤矸石10％、石灰石2％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为E1；将5kg物料按照68％、石膏5％、粉煤灰15％、煤矸石10％、石灰石2％、本发明之助磨剂0.5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为E2；将5kg物料按照56％、石膏5％、粉煤灰25％、煤矸石12％、石灰石5％、本发明之助磨剂0.5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为E3。对制成的水泥进行物理性能试验，检验结果见表5。

表5

实施例6：

一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，包括：

三乙醇胺1.5份，2，2′-二羟基二丙胺0.5份，丙三醇1份，二聚丙三醇2份，三聚丙三醇0.5份，无水硫酸钠20份，硫酸铝17.5份，醋酸钠10份，醋酸铵2份，木质素磺酸钙1份，葡萄糖酸钠0.5份，糖蜜3.5份，烧石膏15份(粒径≤2mm)，尿素10份，石粉15份。

制备工艺：

称取三乙醇胺1.5份，2，2′-二羟基二丙胺0.5份，丙三醇1份，二聚丙三醇2份，三聚丙三醇0.5份，葡萄糖酸钠0.5份，糖蜜3.5份，依次放入反应釜中搅拌，温度上升至80℃时保温搅拌60分钟，制成均匀的混合溶液备用。

再称取无水硫酸钠20份，硫酸铝17.5份，醋酸钠10份，醋酸胺2份，木质素磺酸钙1份，烧石膏15份，尿素10份，石粉15份，依次放入搅拌机搅拌，同时将上述制备的混合溶液均匀喷洒倒搅拌机内物料上，再持续搅拌25分钟，即得到所需复合助磨剂。

将5kg物料按照熟料65％、石膏5％、粉煤灰10％、矿渣15％、石灰石5％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为F1；将5kg物料按照熟料熟料64.5％、石膏5％、粉煤灰10％、矿渣15％、石灰石5％、本发明之助磨剂0.35％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为F2；将5kg物料按照熟料熟料50％、石膏5％、粉煤灰20％、矿渣20％、石灰石5％、本发明之助磨剂0.35％的比例配料置于小型试验磨中，粉磨时间22分钟为F3。对制成的水泥进行物理性能试验，检验结果见表6。

表6

Claims (10)

1、一种适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于它包括如下重量份数的组分：链烷醇胺0～5份、多元醇2～5份、硫酸盐15～75份、醋酸盐5～20份、木质素磺酸盐0～5份、糖类有机物2～6份、烧石膏5～25份、尿素0～25份、无机载体材料5～50份。

2、根据权利要求1所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于它包括如下重量份数的组分：链烷醇胺1.5～3.5份、多元醇3～5份、硫酸盐30～50份、醋酸盐7～15份、木质素磺酸盐1～3份、糖类有机物3～5份、烧石膏15～20份、尿素5～15份、无机载体材料10～30份。

3、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的链烷醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、2，2二羟基二丙胺和N-甲基二乙醇胺中的任意一种或几种的混合。

4、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的多元醇为C2～C5脂肪族的二元醇或三元醇中的任意一种或几种的混合。

5、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的硫酸盐为无水硫酸钠、硫酸铝、硫酸钾、硫酸镁、硫酸铝钾和硫酸钙中的任意一种或几种的混合。

6、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的醋酸盐为醋酸钠、醋酸铵和醋酸钙中的任意一种或几种的混合。

7、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的木质素磺酸盐为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和木质素磺酸镁中任意一种或几种的混合。

8、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的糖类有机物为糖密、玉米糖浆、葡萄糖、蔗糖、葡糖酸及其盐中的至少一种或几种的混合。

9、根据权利要求1或2所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂，其特征在于所述的无机载体材料为粉煤灰、矿渣粉、生石灰和石粉中的任意一种或几种的混合。

10、权利要求1所述的适用于粉煤灰的无氯型粉体水泥助磨剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)将链烷醇铵、多元醇和糖类有机物加入到搅拌机中，在0～85℃下搅拌0.5～2小时，得到有机助剂混合溶液备用；

(2)将烧石膏粉碎至粒径2mm以下，再将硫酸盐、醋酸盐、木质素磺酸盐、尿素、粉碎后的烧石膏及无机载体材料共同倒入搅拌机中搅拌均匀，同时将步骤(1)得到的有机助剂混合溶液均匀喷洒到搅拌机中物料表面，连续搅拌20～30分钟直到混合均匀，即得。