CN110218023A - 一种改性水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性水泥助磨剂及其制备方法，该水泥助磨剂由以下原料制备得到：磷酸‑甘油改性三乙醇胺7～15%，活化剂0.5～0.8%，多元醇15~34%，糖蜜3~10%，硫代硫酸钠7～15%，元明粉3~5%，乙酸钠2~8%，余量为水，总量100%；所述百分比均为质量百分比。通过使用磷酸‑甘油改性三乙醇胺以及根据需求添加的活化剂，助磨剂化学稳定性好、不含有腐蚀设备的卤素离子，显著提高了水泥的粉磨效率和早期、后期强度，磷酸‑甘油改性三乙醇胺的参与可以明显降低水泥生产的能耗20~30%。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种改性水泥助磨剂及 其制备方法。
背景技术
水泥助磨剂是水泥粉磨时加入的工艺外加剂，助磨剂的加入能够 很好改善水泥粉磨工艺状况，提高生产效率而又不损害水泥性能，目 的是降低生产成本，提高水泥质量。助磨剂的使用对水泥的强度、需 水量、凝结时间、流动性等质量指标以及水泥的适用性都有很好的改 善。助磨剂的最早出现主要基于球磨工艺，以如何分散物料颗粒为理 论出发点，因此传统的助磨剂主要适用于球磨工艺，是基于分散物料 颗粒的理论，用有机物、无机物或有机物与无机物的混合体所产生的 复杂的化学或物理机理来解决球磨机在粉磨水泥的过程中出现的静 电吸附、絮团、裂纹再愈合等现象，以达到提高产量、降低能耗、改 善水泥品质的目的。
建设“低环境负荷材料”的研究越来越受重视。水泥产业是国家 经济建设的一个支撑产业，其产量也是连续几年不断的发展，并且水 泥工业是一种能耗大并且使用多的一个产业，为了符合节能降耗的要 求，实现水泥产业的可持续发展方针，就必须充分发挥水泥早强剂的 重要作用。因此人们对早强剂的研究越来越重视，并且通过一系列的 实验研究，使我国水泥早强剂研究取得了不错的成果，其中最常用的 一种水泥早强剂的使用材料就是三乙醇胺。但是根据其固定的结构也 有其自身的缺点。
三乙醇胺是一种极性比较强的醇胺，是一种含胺基、高分子的非 离子型醇胺的表面活性剂，在水溶液表现出来的性质是呈碱性，可以 和水泥中的金属离子以及矿物质进行相互作用，在很早之前是在混凝 土的早强剂进行使用，但是通过实验发现其可以提高水泥的早期强度， 在后期强度将会下降。在水泥早强剂中进行使用时，通过三乙醇胺和 多元醇进行复合使用，在很大程度上可以对水泥的效果起到积极的叠 加作用，是一种国际上公认的一种高效的早强剂，在进行使用的过程 中加入到0.03％左右的量，可将水泥的产量提高20％左右，其效果非 常明显，但是三乙醇胺的价格也是非常昂贵的，这样在水泥生产过程中水泥的生产成本也增加了许多。因此，不太适用于水泥的实际生产 过程。
发明内容
目的：为解决现有技术的不足，本发明提供一种改性水泥助磨剂 及其制备方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种改性水泥助磨剂，其特征在于，该水泥助磨剂由以下原料制 备得到：磷酸-甘油改性三乙醇胺7～15％，活化剂0.5～0.8％，多元 醇15～34％，糖蜜3～10％，硫代硫酸钠7～15％，元明粉3～5％，乙酸 钠2～8％，余量为水，总量100％；所述百分比均为质量百分比；
按照配方比例，将磷酸-甘油改性三乙醇胺、活化剂、多元醇、 糖蜜、硫代硫酸钠、元明粉和乙酸钠溶解在水中，混合均匀，即得。
作为优选方案，所述的改性水泥助磨剂，其特征在于：所述活化 剂为聚丙烯酸钠或羧甲基纤维素中的一种或两种。
作为优选方案，所述磷酸-甘油改性三乙醇胺为三乙醇胺、甘油 以及磷酸反应制得，其制备包括：
在反应容器中加入三乙醇胺、甘油以及磷酸，搅拌混匀，升温前 加入催化剂，滴加方式加入浓硫酸作为催化剂，升温加热至120～140℃ 回流，3～6h反应结束后，降温，得到三乙醇胺磷酸甘油改性物。
更为优选的，所述磷酸-甘油改性三乙醇胺的制备过程中，加入 的三乙醇胺、甘油、磷酸的摩尔比为1:1:1。
更为优选的，所述磷酸-甘油改性三乙醇胺的制备过程中，所述 改性三异丙醇胺制备过程中，加入催化剂浓硫酸的量为反应物三乙醇 胺、甘油和磷酸总质量的1～3％。
更为优选的，所述磷酸-甘油改性三乙醇胺的制备过程中，回流 反应时间为3～6h。
本发明提供了一种改性水泥助磨剂及其制备方法，磷酸-甘油改 性三乙醇胺的参与可以明显降低水泥生产的能耗20～30％。改性水泥 助磨剂可以降低物料的表面能，减弱分子引力所产生的集聚作用，帮 助外力作功时颗粒裂纹的加速扩展，从而提高粉磨效率，实现球磨机 优质、节能、高产的目的；此外，改性水泥助磨剂使用活化剂激发潜 在水硬性材料的水化活性，提高水泥早期强度，改善水泥流动性，缩 短凝结时间，掺加量低，经济实用，降低水泥生产的能耗20～30％。
有益效果：本发明提供的改性水泥助磨剂，使用了磷酸-甘油改 性三乙醇胺，并根据需求添加的活化剂，助磨剂化学稳定性好、不含 有腐蚀设备的卤素离子，显著提高了水泥的粉磨效率和早期、后期强 度，磷酸-甘油改性三乙醇胺的参与可以明显降低水泥生产的能耗 20～30％。具有以下优点：
1)实际用量小于普通的助磨剂。
2)磷酸-甘油改性三乙醇胺提高助磨剂活性。
3)无毒无污染，能够提高助磨效率，增加台时产量，明显降低 水泥生产的能耗20～30％，无腐蚀性，无放射性，不属于危险化学品。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做具体说明：本发明中百分比均为质量 百分比。
实施例1
一种改性水泥助磨剂，其原料组成为：磷酸-甘油改性三乙醇胺 7％，活化剂0.5％，多元醇15％，糖蜜3％，硫代硫酸钠7％，元明粉 3％，乙酸钠2％，余量为水，总量100％；
所述磷酸-甘油改性三乙醇胺其制备包括以下步骤：
用摩尔量1:1:1的三乙醇胺、甘油以及磷酸反应：在250ml三口 圆底烧瓶中加入三乙醇胺(31.1g，0.21mol)、甘油(43g，0.21mol) 以及磷酸(19.95g，0.21mol)搅拌，升温前加入催化剂，加入催化剂 浓硫酸(反应物总质量的1％)缓慢滴加，加热至120℃，3h反应结 束后，降温，得到三乙醇胺磷酸甘油改性物。
所述百分比均为质量百分比，按照配方比例，将磷酸-甘油改 性三乙醇胺、活化剂、多元醇、糖蜜、硫代硫酸钠、元明粉和乙酸钠 溶解在水中，混合均匀，即得，产品1。
实施例2
一种改性水泥助磨剂，其原料组成为：磷酸-甘油改性三乙醇胺 15％，活化剂0.8％，多元醇34％，糖蜜10％，硫代硫酸钠15％，元 明粉5％，乙酸钠8％，余量为水，总量100％；
所述磷酸-甘油改性三乙醇胺其制备包括以下步骤：
用摩尔量1:1:1的三乙醇胺、甘油以及磷酸反应：在250ml三口 圆底烧瓶中加入三乙醇胺(31.1g，0.21mol)、甘油(43g，0.21mol) 以及磷酸(19.95g，0.21mol)搅拌，升温前加入催化剂，加入催化剂 浓硫酸(反应物总质量的3％)缓慢滴加，加热至140℃，6h反应结 束后，降温，得到三乙醇胺磷酸甘油改性物。
所述百分比均为质量百分比，按照配方比例，将磷酸-甘油改性 三乙醇胺、活化剂、多元醇、糖蜜、硫代硫酸钠、元明粉和乙酸钠溶 解在水中，混合均匀，即得，产品2。
实施例3
一种改性水泥助磨剂，其原料组成为：磷酸-甘油改性三乙醇胺 12％，活化剂0.5％，多元醇17％，糖蜜3％，硫代硫酸钠9％，元明 粉4％，乙酸钠6％，余量为水，总量100％；
所述磷酸-甘油改性三乙醇胺其制备包括以下步骤：
用摩尔量1:1:1的三乙醇胺、甘油以及磷酸反应：在250ml三口 圆底烧瓶中加入三乙醇胺(31.1g，0.21mol)、甘油(43g，0.21mol) 以及磷酸(19.95g，0.21mol)搅拌，升温前加入催化剂，加入催化剂 浓硫酸(反应物总质量的2％)缓慢滴加，加热至130℃，5h反应结 束后，降温，得到三乙醇胺磷酸甘油改性物。
所述百分比均为质量百分比，按照配方比例，将磷酸-甘油改性 三乙醇胺、活化剂、多元醇、糖蜜、硫代硫酸钠、元明粉和乙酸钠溶 解在水中，混合均匀，即得，产品3。
实施例4
一种改性水泥助磨剂，其原料组成为：磷酸-甘油改性三乙醇胺 9％，活化剂0.5％，多元醇21％，糖蜜3％，硫代硫酸钠10％，元明 粉3％，乙酸钠5％，余量为水，总量100％；
所述磷酸-甘油改性三乙醇胺其制备包括以下步骤：
用摩尔量1:1:1的三乙醇胺、甘油以及磷酸反应：在250ml三口 圆底烧瓶中加入三乙醇胺(31.1g，0.21mol)、甘油(43g，0.21mol) 以及磷酸(19.95g，0.21mol)搅拌，升温前加入催化剂，加入催化剂 浓硫酸(反应物总质量的1％)缓慢滴加，加热至140℃，4h反应结 束后，降温，得到三乙醇胺磷酸甘油改性物。
所述百分比均为质量百分比，按照配方比例，将磷酸-甘油改性 三乙醇胺、活化剂、多元醇、糖蜜、硫代硫酸钠、元明粉和乙酸钠溶 解在水中，混合均匀，即得，产品4。
性能测试
本发明的使用方法，水泥助磨剂的掺加量为水泥配料的千分之一。
按照水泥取样方法GB/T 12573对水泥进行取样，按照水泥性能 检测的试验方法测定水泥的物理性能。按照GB/T 8074-2008《水泥比 表面积测定方法勃氏法》测试水泥比表面积；按照GB/T17671-1999 《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定水泥胶砂强度。
结果见下表：
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明， 凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明 的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种改性水泥助磨剂，其特征在于，该水泥助磨剂由以下原料制备得到：磷酸-甘油改性三乙醇胺7～15%，活化剂0.5～0.8%，多元醇15~34%，糖蜜3~10%，硫代硫酸钠7～15%，元明粉3~5%，乙酸钠2~8%，余量为水，总量100%；所述百分比均为质量百分比；
按照配方比例，将磷酸-甘油改性三乙醇胺、活化剂、多元醇、糖蜜、硫代硫酸钠、元明粉和乙酸钠溶解在水中，混合均匀，即得。
2.根据权利要求1所述的改性水泥助磨剂，其特征在于：所述活化剂为聚丙烯酸钠或羧甲基纤维素中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的改性水泥助磨剂，其特征在于：所述磷酸-甘油改性三乙醇胺为三乙醇胺、甘油以及磷酸反应制得，其制备包括：
在反应容器中加入三乙醇胺、甘油以及磷酸，搅拌混匀，升温前加入催化剂，滴加方式加入浓硫酸作为催化剂，升温加热至120~140℃回流，3~6h反应结束后，降温，得到三乙醇胺磷酸甘油改性物。
4.根据权利要求3所述的改性水泥助磨剂，其特征在于：所述磷酸-甘油改性三乙醇胺的制备过程中，加入的三乙醇胺、甘油、磷酸的摩尔比为1:1:1。
5.根据权利要求3所述的改性水泥助磨剂，其特征在于：所述磷酸-甘油改性三乙醇胺的制备过程中，所述改性三异丙醇胺制备过程中，加入催化剂浓硫酸的量为反应物三乙醇胺、甘油和磷酸总质量的1~3%。
6.根据权利要求3所述的改性水泥助磨剂，其特征在于：所述磷酸-甘油改性三乙醇胺的制备过程中，回流反应时间为3~6h。
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