CN116425448A - 一种大掺量矿渣水泥降碳助剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大掺量矿渣水泥降碳助剂及制备方法，解决了现有技术中没有针对市售大掺量矿渣水泥提强的功能的技术问题。它包括晶核剂：5‑20%；分散剂：0.05‑0.6%；多元醇：20‑50%；剩余部分用水补齐至100%；所述晶核剂为水化硅酸钙（xCaO•ySiO2•zH2O，C‑S‑H），制备原料包括硝酸钙、九水偏硅酸钠、聚羧酸减水剂、氢氧化钠。本发明通过在矿渣水泥粉磨过程中加入该种水泥外加剂方式，工艺简单，与常规市售水泥助磨剂叠加使用，添加量仅水泥质量的0.1%‑0.3%，旨在降低矿渣水泥单位产品的碳排放量和提高水泥强度，同时改善水泥强度。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种大掺量矿渣水泥降碳助剂及制备方法。
背景技术
高炉矿渣是一种炼铁工艺产生的固体废物，长期堆积的处理方式会对环境和生态造成不良影响。生产矿渣水泥是对该废渣有效的处理方式之一，有利于固体废物的回收和资源二次利用。专利CN 110104984 A公开了一种基于改性复合脱水相的磷石膏矿渣水泥早强促凝剂，所述促凝早强剂是由脱水相与NaOH、Na2SO4和Na2SiO3均匀混合得到，用该发明提供的基于改性复合脱水相的磷石膏矿渣水泥促凝早强剂替代2-10％的水泥用量。专利CN114835423 A公开了一种用于过磷石膏矿渣水泥早强剂及其制备方法和应用，其由氢氧化钙(Ca(OH)2)和十八水合硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)，并添加一定量改性剂，在水热条件下合成得到。其对过磷石膏矿渣水泥的凝结时间和早期强度具有明显的改善。
上述专利所述矿渣水泥主要成分为磷石膏/改性磷石膏浆、矿渣、少量硅酸盐水泥等，没有针对市面上普遍以硅酸盐水泥、矿渣为主要成分的大掺量矿渣水泥提强的功能。
发明内容
针对背景技术中所提出的不足，本发明提供了一种大掺量矿渣水泥降碳助剂及制备方法，通过在矿渣水泥粉磨过程中加入该种水泥外加剂方式，工艺简单，添加量仅水泥质量的0.1％-0.3％，旨在降低矿渣水泥单位产品的碳排放量和提高水泥强度。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其制备包括下述重量百分比的原料：
晶核剂：5-20％；分散剂：0.05-0.6％；多元醇：20-50％；剩余部分用水补齐至100％。
进一步的，其制备包括下述重量百分比的原料：
晶核剂：5-15％；分散剂：0.1-0.4％；多元醇：20-40％；剩余部分用水补齐至100％。
进一步的，其制备包括下述重量百分比的原料：
晶核剂：10％；分散剂：0.2％；多元醇：30％；剩余部分用水补齐至100％。
进一步的，所述晶核剂为水化硅酸钙(xCaO·ySiO2·zH2O，C-S-H)，制备原料包括硝酸钙、九水偏硅酸钠、聚羧酸减水剂、氢氧化钠。
进一步的，所述分散剂为聚氨基甲酸乙酯、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵其中的任意一种物质或任意几种物质混合。
进一步的，所述分散剂优选组合为聚氨基甲酸乙酯和辛基酚聚氧乙烯醚混合。
进一步的，所述多元醇为丙醇、丙二醇、丙三醇、二乙二醇、乙酸二乙二醇、丁醇任意一种物质或任意两种物质组合。
本发明提供的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法，包括下述制备步骤：
S1：配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，调节pH值至碱性，向预装有聚羧酸减水剂的反应容器中滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，在氮气氛围下进行搅拌，滴加时间为5h，滴加完成后继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥得到水化硅酸钙纳米晶核剂；
S2：将上述水化硅酸钙纳米晶核剂、分散剂、多元醇和水依次混合，再通过3-6h超声分散，最终得到水泥降碳助剂。
进一步的，所述步骤S1中，使用30％氢氧化钠溶液将pH调节为12-13。
进一步的，所述步骤S1中，反应温度控制在20-40℃，搅拌速度恒定在1000r/min。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂及制备方法，能促进熟料中C3S、C3A水化加速，提高水泥碱度，促进高炉矿渣粉体的溶解、水化，从而进一步发挥矿渣活性。通过在矿渣水泥粉磨过程中加入该种水泥外加剂方式，工艺简单，与常规市售水泥助磨剂叠加使用，添加量仅水泥质量的0.1％-0.3％，旨在降低矿渣水泥单位产品的碳排放量和提高水泥强度，能进一步降低4-6％水泥熟料用量(用高炉矿渣等量替代)，同时改善水泥强度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一、制备实施例
对比例：
使用助磨剂为常规醇胺为主的市售助磨剂，掺量为0.05％，掺量见表1。
实施例1：
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其原料组成为：
晶核剂：8％；分散剂(十二烷基苯磺酸钠)：0.1％；多元醇(丙二醇：二乙二醇＝2：1)：20％；剩余部分用水补齐至100％。
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法为：
S1：配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，通过30％氢氧化钠溶液调节pH值至12，按照一定钙硅比，向预装有聚羧酸减水剂的反应容器中滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，在氮气氛围下进行搅拌，反应温度控制在20℃，氮气氛围，搅拌速度恒定在1000r/min，滴加时间为5h，滴加完成后继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥得到水化硅酸钙纳米晶核剂；
S2：将上述水化硅酸钙纳米晶核剂、分散剂、多元醇和水依次混合，再通过6h超声分散，最终得到水泥降碳助剂1。
常规助磨剂和水泥降碳助剂1掺量见表1。
实施例2：
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其原料组成为：
晶核剂：12％；分散剂(聚氨基甲酸乙酯：辛基酚聚氧乙烯醚＝1：1)：0.2％；多元醇(丙二醇：二乙二醇＝2：1)：30％；剩余部分用水补齐至100％。
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法为：
S1：配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，通过30％氢氧化钠溶液调节pH值至12，按照一定钙硅比，向预装有聚羧酸减水剂的反应容器中滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，在氮气氛围下进行搅拌，反应温度控制在30℃，氮气氛围，搅拌速度恒定在1000r/min，滴加时间为5h，滴加完成后继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥得到水化硅酸钙纳米晶核剂；
S2：将上述水化硅酸钙纳米晶核剂、分散剂、多元醇和水依次混合，再通过5h超声分散，最终得到水泥降碳助剂2。
常规助磨剂和水泥降碳助剂2掺量见表1。
实施例3：
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其原料组成为：
晶核剂：15％；分散剂(十二烷基苯磺酸钠)：0.2％；多元醇(丙二醇：二乙二醇＝2：1)：30％；剩余部分用水补齐至100％。
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法为：
S1：配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，通过30％氢氧化钠溶液调节pH值至13，按照一定钙硅比，向预装有聚羧酸减水剂的反应容器中滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，在氮气氛围下进行搅拌，反应温度控制在35℃，氮气氛围，搅拌速度恒定在1000r/min，滴加时间为5h，滴加完成后继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥得到水化硅酸钙纳米晶核剂；
S2：将上述水化硅酸钙纳米晶核剂、分散剂、多元醇和水依次混合，再通过4h超声分散，最终得到水泥降碳助剂3。
常规助磨剂和水泥降碳助剂3掺量见表1。
实施例4：
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其原料组成为：
晶核剂：20％；分散剂(聚氨基甲酸乙酯：辛基酚聚氧乙烯醚＝1：1)：0.3％；多元醇(丙二醇：二乙二醇＝2：1)：20％；剩余部分用水补齐至100％。
一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法为：
S1：配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，通过30％氢氧化钠溶液调节pH值至13，按照一定钙硅比，向预装有聚羧酸减水剂的反应容器中滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，在氮气氛围下进行搅拌，反应温度控制在40℃，氮气氛围，搅拌速度恒定在1000r/min，滴加时间为5h，滴加完成后继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥得到水化硅酸钙纳米晶核剂；
S2：将上述水化硅酸钙纳米晶核剂、分散剂、多元醇和水依次混合，再通过3h超声分散，最终得到水泥降碳助剂4。
常规助磨剂和水泥降碳助剂4掺量见表1。
二、性能测试
本发明所使用助磨剂为常规醇胺为主的市售助磨剂，掺量为0.05％，水泥降碳助剂掺量为0.1-0.3％。水泥配料及性能测试结果见下表1：
表1水泥配料及性能测试
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于，其制备包括下述重量百分比的原料：
晶核剂：5-20%；分散剂：0.05-0.6%；多元醇：20-50%；剩余部分用水补齐至100%。
2.根据权利要求1所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于，其制备包括下述重量百分比的原料：
晶核剂：5-15%；分散剂：0.1-0.4%；多元醇：20-40%；剩余部分用水补齐至100%。
3.根据权利要求1所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于，其制备包括下述重量百分比的原料：
晶核剂：10%；分散剂：0.2%；多元醇：30%；剩余部分用水补齐至100%。
4.根据权利要求1所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于：所述晶核剂为水化硅酸钙（xCaO•ySiO2•zH2O，C-S-H），制备原料包括硝酸钙、九水偏硅酸钠、聚羧酸减水剂、氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于：所述分散剂为聚氨基甲酸乙酯、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵其中的任意一种物质或任意几种物质混合。
6.根据权利要求5所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于：所述分散剂优选组合为聚氨基甲酸乙酯和辛基酚聚氧乙烯醚混合。
7.根据权利要求1所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂，其特征在于：所述多元醇为丙醇、丙二醇、丙三醇、二乙二醇、乙酸二乙二醇、丁醇任意一种物质或任意两种物质组合。
8.一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法，其特征在于，应用权利要求1-7任意一项所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂制备，包括下述制备步骤：
S1：配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，调节pH 值至碱性，向预装有聚羧酸减水剂的反应容器中滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，在氮气氛围下进行搅拌，滴加时间为5h，滴加完成后继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥得到水化硅酸钙纳米晶核剂；
S2：将上述水化硅酸钙纳米晶核剂、分散剂、多元醇和水依次混合，再通过3-6h超声分散，最终得到水泥降碳助剂。
9.根据权利要求8所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，使用30%氢氧化钠溶液将pH调节为12-13。
10. 根据权利要求8所述的一种大掺量矿渣水泥降碳助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，反应温度控制在20-40℃，搅拌速度恒定在1000 r/min。
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