CN106396454A

CN106396454A - 矿渣助磨剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN106396454A
Application number: CN201610853131.3A
Authority: CN
Inventors: 伍根伙; 吴永东; 张�雄
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-02-15

Abstract

本发明提供了一种矿渣助磨剂及其制备方法和应用，其包括：多元醇10‐30wt％、糖蜜2‐10wt％、改性三乙醇胺20‐30wt％、工业废液15‐20wt％和水。本发明的矿渣助磨剂在矿渣水泥中应用。本发明的矿渣助磨剂的比表面积和活性指数相比没掺任何助剂的矿渣均有了较大幅度的提高，因此，本发明的矿渣助磨剂表现出良好的助磨性能，同时还显著改善了矿渣水泥的后期强度。

Description

矿渣助磨剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于水泥制造技术领域，具体涉及一种矿渣助磨剂及其制备方法和应用。

背景技术

矿渣中的玻璃体含量相对较多，其潜在水硬性也比较好，因此常被用来作为水泥的矿物掺合料加入到水泥中，作为矿渣水泥。矿渣易磨性差，粉磨效率低，在实际工业生产中，通常是将熟料和矿渣分开粉磨；但是矿渣单独粉磨所消耗的能耗较高，一般需要在粉磨过程中加入助磨剂来提高助磨效率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，首要目的是提供一种矿渣助磨剂。

本发明的第二个目的在于提供一种矿渣助磨剂的制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种矿渣助磨剂，其包括：

优选地，多元醇为乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一种。

优选地，改性三乙醇胺为三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺乙酸酯和三乙醇胺马来酸酯中的一种。

优选地，工业废液选自萘系减水剂母液废液和聚羧酸减水剂母液废液。

优选地，三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将三乙醇胺和甲苯等摩尔混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第一混合溶液；

(2)、待第一混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％浓硫酸，将温度升高至120±10℃，维持温度反应2±1h，得到第一合成物；

(3)、待第一合成物冷却后，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液将第一合成物的pH调至7.0±0.5，得到三乙醇胺丙烯酸酯。

优选地，三乙醇胺乙酸酯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将三乙醇胺和甲苯等摩尔混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第二混合溶液；

(2)、待第二混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.5mol乙酸和1‐2wt％二甲苯，将温度升高至105±15℃，维持温度反应2±1h，得到第二合成物；

(3)、待第二合成物冷却后，用0.5±0.2mol/L NaOH溶液将第二合成物的pH调至7.0±0.5，得到三乙醇胺乙酸酯。

优选地，三乙醇胺马来酸酯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将乙酸和三乙醇胺等摩尔混合，反应温度为60±10℃，得到第三混合溶液；

(2)、向第三混合溶液里加入1±0.5mol马来酸酐和2±1mol对甲苯磺酸，维持温度于80‐120℃反应3‐6h，得到第三合成物；

(3)、待第三合成物冷却后，用三乙醇胺将第三合成物的pH调至7.0±0.5，得到三乙醇胺马来酸酯。

一种矿渣助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将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内加入2‐10wt％糖蜜，维持反应温度为50±10℃，加入15‐20wt％工业废液，恒温搅拌15±5min，得到混合溶液；

(3)、在混合溶液内加入10‐30wt％多元醇，搅拌后得到矿渣助磨剂。

一种上述的矿渣助磨剂在矿渣水泥中应用。

优选地，矿渣助磨剂与矿渣水泥的掺量比为0.1±0.03wt％。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明的矿渣助磨剂的比表面积和活性指数相比没掺任何助剂的矿渣均有了较大幅度的提高，因此，本发明的矿渣助磨剂表现出良好的助磨性能，同时还显著改善了矿渣水泥的后期强度。

具体实施方式

本发明提供了一种矿渣助磨剂及其制备方法和应用。

<矿渣助磨剂>

一种矿渣助磨剂，其包括：

其中，多元醇可以为乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一种，优选为丙二醇。

改性三乙醇胺可以优选为三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺乙酸酯和三乙醇胺马来酸酯中的一种。

工业废液可以为萘系减水剂母液废液和聚羧酸减水剂母液废液。

<三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法>

三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将1±0.5mol三乙醇胺和1±0.5mol甲苯混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第一混合溶液；

(2)、待第一混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％浓硫酸(作为催化剂)，将温度升高至120±10℃，维持温度反应2±1h，得到第一合成物；

其中，在步骤(1)中，三乙醇胺和甲苯可以优选为1mol。

在步骤(1)中，加热搅拌并升温中“升温”可以优选为90℃，回流的时间可以优选为1h。

在步骤(2)中，第一混合溶液下降的温度可以优选为60℃，丙烯酸可以优选为1mol，升高的温度可以优选为120℃，维持温度反应的时间可以优选为1h。

在步骤(3)中，NaOH溶液可以优选为0.5mol/L，第一合成物的pH可以优选为7.0。

<三乙醇胺乙酸酯的制备方法>

三乙醇胺乙酸酯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将1±0.5mol三乙醇胺和1±0.5mol甲苯混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第二混合溶液；

(2)、待第二混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.5mol乙酸和1‐2wt％二甲苯(作为催化剂)，将温度升高至105±15℃，维持温度反应2±1h，得到第二合成物；

其中，在步骤(1)中，三乙醇胺和甲苯可以优选为1mol。

在步骤(2)中，第二混合溶液下降的温度可以优选为60℃，乙酸可以优选为1mol，升高的温度可以优选为105℃，维持温度反应的时间可以优选为1h。

在步骤(3)中，NaOH溶液可以优选为0.5mol/L，第二合成物的pH可以优选为7.0。

<三乙醇胺马来酸酯的制备方法>

三乙醇胺马来酸酯的制备方法包括以下步骤：

(1)、将1±0.5mol乙酸和1±0.5mol三乙醇胺混合，反应温度为60±10℃，得到第三混合溶液；

(2)、向第三混合溶液里加入1±0.5mol马来酸酐和2±1mol对甲苯磺酸(作为催化剂)，维持温度于80‐120℃反应3‐6h，得到第三合成物；

其中，在步骤(1)中，乙酸和三乙醇胺可以优选为1mol。

在步骤(1)中，反应的温度可以优选为60℃。

在步骤(2)中，马来酸酐和对甲苯磺酸可以优选为1mol，维持的温度可以优选为115℃，反应的时间可以优选为4h。

在步骤(3)中，第三合成物的pH可以优选为7.0。

<矿渣助磨剂的制备方法>

一种矿渣助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将20‐30wt％改性三乙醇胺加水搅拌配成改性三乙醇胺溶液；

(3)、在混合溶液内加入10‐30wt％多元醇，搅拌均匀后得到矿渣助磨剂。

其中，在步骤(1)中，改性三乙醇胺可以优选为23wt％，水可以优选为40wt％，搅拌的时间可以优选为15min。

在步骤(2)中，糖蜜可以优选为2wt％，维持反应的温度可以优选为50℃，工业废液可以优选为15wt％，恒温搅拌的时间可以优选为15min。

在步骤(3)中，多元醇可以优选为17wt％，搅拌的时间可以优选为10min。

<矿渣助磨剂的应用>

由上述制备方法制备的矿渣助磨剂可以在矿渣水泥中应用。

其中，矿渣助磨剂与矿渣水泥的掺量比可以为0.1±0.03wt％。

以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

本实施例的矿渣助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将23wt％三乙醇胺丙烯酸酯加入反应釜内，加入40wt％水搅拌15min，使三乙醇胺丙烯酸酯充分溶于水中，得到三乙醇胺丙烯酸酯溶液；

(2)、在三乙醇胺丙烯酸酯溶液内加入2wt％糖蜜，维持反应温度为50℃，加入15wt％工业废液，恒温搅拌15min，得到混合溶液；

(3)、在混合溶液内加入17wt％丙二醇，搅拌10min，均匀混合后得到矿渣助磨剂。

其中，在步骤(1)中，三乙醇胺丙烯酸酯在20‐30wt％之内是可以的。

在步骤(2)中，糖蜜在2‐10wt％之内，反应温度在50±10℃之内，工业废液在15‐20wt％之内，搅拌时间在15±5min之内均可以。

在步骤(3)中，丙二醇在10‐30wt％之内是可以的。

实施例2：

本实施例的矿渣助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将20wt％三乙醇胺乙酸酯加入反应釜内，加入40wt％水搅拌15min，使三乙醇胺乙酸酯充分溶于水中，得到三乙醇胺乙酸酯溶液；

(2)、在三乙醇胺乙酸酯溶液内加入2wt％糖蜜，维持反应温度为50℃，加入17wt％工业废液，恒温搅拌15min，得到混合溶液；

(3)、在混合溶液内加入20wt％丙二醇，搅拌10min，均匀混合后得到矿渣助磨剂。

实施例3：

本实施例的矿渣助磨剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将25wt％三乙醇胺马来酸酯加入反应釜内，加入40wt％水搅拌15min，使三乙醇胺马来酸酯充分溶于水中，得到三乙醇胺马来酸酯溶液；

(2)、在三乙醇胺马来酸酯溶液内加入5wt％糖蜜，维持反应温度为50℃，加入20wt％工业废液，恒温搅拌15min，得到混合溶液；

(3)、在混合溶液内加入10wt％丙二醇，搅拌10min，均匀混合后得到矿渣助磨剂。

<实验>

以上述实施例的产品和空白矿渣(即没掺任何助剂)为材料进行如下实验。

本实验的目的在于研究添加助剂的矿渣的助磨性能和物理性能的变化情况。

添加0.1wt％助剂的矿渣和空白矿渣A0(即没掺任何助剂)分别进行实验，28d后测定0.1wt％助剂下的矿渣和空白矿渣A0的助磨性能及物理性能变化情况，如表1所示。

表1：28d后添加0.1wt％助剂的矿渣和空白矿渣A0的助磨性能和物理性能变化值

上述实验严格按照《通用硅酸盐水泥》(中华人民共和国国家标准GB175‐2007)、《水泥助磨剂行业标准》(建材行业标准JC/T667‐2004)和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的标准而进行。

由上表可以看出，本发明的矿渣助磨剂相对于空白矿渣而言，比表面积有了很大提高，其表面积提高率高达10.56％，活性指数也比空白矿渣有了较大幅度的提高。因此，本发明的矿渣助磨剂在合适的掺量下，其表现出良好的助磨性能，同时还显著改善了矿渣水泥的后期强度。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种矿渣助磨剂，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的矿渣助磨剂，其特征在于：所述多元醇为乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一种。

3.根据权利要求1所述的矿渣助磨剂，其特征在于：所述改性三乙醇胺为三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺乙酸酯和三乙醇胺马来酸酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的矿渣助磨剂，其特征在于：所述工业废液选自萘系减水剂母液废液和聚羧酸减水剂母液废液。

5.根据权利要求3所述的矿渣助磨剂，其特征在于：所述三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法包括以下步骤：

(2)、待所述第一混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％浓硫酸，将温度升高至120±10℃，维持温度反应2±1h，得到第一合成物；

(3)、待所述第一合成物冷却后，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液将所述第一合成物的pH调至7.0±0.5，得到所述三乙醇胺丙烯酸酯。

6.根据权利要求3所述的矿渣助磨剂，其特征在于：所述三乙醇胺乙酸酯的制备方法包括以下步骤：

(2)、待所述第二混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.5mol乙酸和1‐2wt％二甲苯，将温度升高至105±15℃，维持温度反应2±1h，得到第二合成物；

(3)、待所述第二合成物冷却后，用0.5±0.2mol/L NaOH溶液将所述第二合成物的pH调至7.0±0.5，得到所述三乙醇胺乙酸酯。

7.根据权利要求3所述的矿渣助磨剂，其特征在于：所述三乙醇胺马来酸酯的制备方法包括以下步骤：

(2)、向所述第三混合溶液里加入1±0.5mol马来酸酐和2±1mol对甲苯磺酸，维持温度于80‐120℃反应3‐6h，得到第三合成物；

(3)、待所述第三合成物冷却后，用三乙醇胺将所述第三合成物的pH调至7.0±0.5，得到所述三乙醇胺马来酸酯。

8.一种如权利要求1‐7任一所述的矿渣助磨剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、将20‐30wt％改性三乙醇胺加水配成改性三乙醇胺溶液；

(2)、在所述改性三乙醇胺溶液内加入2‐10wt％糖蜜，维持反应温度为50±10℃，加入15‐20wt％工业废液，恒温搅拌15±5min，得到混合溶液；

(3)、在所述混合溶液内加入10‐30wt％多元醇，搅拌后得到所述矿渣助磨剂。

9.一种如权利要求1‐7任一所述的矿渣助磨剂在矿渣水泥中应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述矿渣助磨剂与矿渣水泥的掺量比为0.1±0.03wt％。