專利名稱：增效型助磨劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造水泥需要的增效型助磨劑及其制備方法。
背景技術：
目前水泥助磨劑品種很多，但水泥生產(chǎn)企業(yè)推廣應用并不廣泛，原因在于大多數(shù)水泥助磨劑，系采用化工廠的下腳料或廢液為主要原料，質(zhì)量不穩(wěn)定，成分波動大，影響了水泥助磨劑作為單一產(chǎn)品時的質(zhì)量穩(wěn)定性。水泥粉磨過程中即便是準確控制該原料摻量(電子配料)，但因質(zhì)量不穩(wěn)定，成分波動大，導致不能產(chǎn)生很好的助磨效果，對水泥質(zhì)量甚至產(chǎn)生副作用。
有些水泥助磨劑價格昂貴，不但助磨效果一般，而且加入助磨劑后混合材摻量提高幅度不大，水泥生產(chǎn)企業(yè)使用后綜合效益不明顯，制約了水泥企業(yè)的廣泛應用。
大多數(shù)水泥助磨劑的組成材料中化學成分較多，對混凝土的長期性能和耐久性能產(chǎn)生不利影響，工程施工單位拒絕接受，有的水泥助磨劑不能明顯改善水泥的流動性，助磨效果一般，有的幾乎沒有助磨作用，甚至磨機臺時產(chǎn)量不升反降。
有的助磨劑使用后，使水泥標準稠度用水量增加，水泥膠砂流動度(在標準稠度時)大幅降低。有的助磨劑使用后，因沒有保水物質(zhì)，使水泥砂漿出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象，凝結(jié)硬化后的水泥砂漿強度明顯降低(降強)，混凝土起皮掉灰，施工單位無法接受。
使用摻入助磨劑生產(chǎn)的水泥制成的混凝土與基準混凝土相比，3天、7天齡期的抗壓強度相對值較高(分別為35％和20％左右)，而28天和90天齡期強度相對值卻明顯不符合JC/T667-2004《水泥助磨劑》標準中關于抗壓強度相對值不低于90％的規(guī)定，屬不合格品范疇。即應用水泥助磨劑后28天強度不但不增加，反而下降，出現(xiàn)強度倒縮現(xiàn)象非常明顯。研究、開發(fā)、生產(chǎn)水泥助磨劑的部門或企業(yè)對加入水泥助磨劑后的水泥膠砂抗壓強度和混凝土抗壓強度的宣傳避重就輕，重點宣傳早期強度是如何如何高，而后期強度一概不談。在所出示的檢驗報告中，全部回避JC/T667-2004《水泥助磨劑》標準規(guī)定的90天水泥膠砂抗壓強度相對值和混凝土抗壓強度相對值(抗壓強度比)。魚目混珠，張冠李戴現(xiàn)象突出。市場上充斥各種宣傳，真假難辯，使部分水泥生產(chǎn)企業(yè)輕信其宣傳而上當受騙，致使水泥助磨劑的推廣應用受到許多阻力。
加入助磨劑后，混合材料增加幅度較低，一般提高5％～8％左右(少用熟料5％～8％)，扣除購買助磨劑和相關混合材的費用，則水泥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)每噸水泥獲利甚微(綜合效益不明顯)；再加上擔心助磨劑不助磨，生產(chǎn)出的水泥攪拌成砂漿后出現(xiàn)泌水離析等現(xiàn)象；而且工業(yè)廢渣利用率的提高幅度較低，水泥生產(chǎn)企業(yè)在工業(yè)廢渣綜合利用方面享受不到稅收優(yōu)惠政策，水泥生產(chǎn)企業(yè)積極性不高。
使用助磨劑生產(chǎn)的水泥而制成的水泥膠砂28天干縮率較大。研究、開發(fā)、生產(chǎn)水泥助磨劑的部門或企業(yè)對加入水泥助磨劑后的水泥膠砂28天干縮率的宣傳避重就輕或一概不談，在所出示的檢驗報告中，全部回避JC/T667-2004《水泥助磨劑》標準規(guī)定的水泥膠砂28天干縮率這一項重要指標。
使用加入助磨劑生產(chǎn)的水泥的初凝時間較長，強度發(fā)展緩慢，拆模時間滯后，模具使用周期加長，工期延后，而且不便于施工，施工單位難以接受。
顧名思義，水泥助磨劑的主要作用是提高磨機的臺時產(chǎn)量并兼顧提高加入水泥助磨劑后的水泥質(zhì)量，而不少宣傳材料中卻常常重點宣傳加入某某水泥助磨劑后能夠改變水泥顏色等外行文字(非專業(yè)術語)，顧此失彼。五大水泥國家標準同時規(guī)定生產(chǎn)水泥時允許加入助磨劑，摻量不超過水泥總質(zhì)量的1.0％。用1.0％摻量能夠改變水泥顏色的是色精，而絕對不是水泥助磨劑了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡單、物料質(zhì)量穩(wěn)定均勻、無二次污染、在大幅度提高混合材摻量的情況下能提高水泥的產(chǎn)量、質(zhì)量和性能等優(yōu)點的增效型助磨劑及其制備方法。
上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)一種增效型助磨劑，其組成包括粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，所述的粉煤灰的重量份數(shù)為33，所述的多元醇胺的重量份數(shù)為5，所述的硫酸鈉的重量份數(shù)為55，所述的激發(fā)劑的重量份數(shù)為3，所述的晶種的重量份數(shù)為2，所述的助磨激活劑的重量份數(shù)為2。
上述的增效型助磨劑，所述的多元醇胺由重量85份的三乙醇胺和重量12份二乙醇胺構成。
上述的增效型助磨劑，所述的激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑，有效成份為氫氧化鈣和氫氧化鈉，所述的氫氧化鈣的重量份數(shù)為80，所述的氫氧化鈉的重量份數(shù)為20。
上述的增效型助磨劑，所述的晶種為廢舊水泥或廢舊混凝土或水泥經(jīng)過水化反應之后產(chǎn)生的水化產(chǎn)物及其再生物。
上述的增效型助磨劑，所述的助磨激活劑為高效減水劑FDN。
上述的增效型助磨劑的制備工藝，取上述重量份數(shù)的粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，首先將激發(fā)劑、晶種、助磨激活劑進行預混合；然后將預混合后的混合物與粉煤灰、多元醇胺、激發(fā)劑一同放入攪拌機中進行攪拌，攪拌均勻，攪拌的過程中用電收塵器進行收塵；最后進行計量，包裝制成成品。
這個技術方案有以下有益效果1.本發(fā)明增效型助磨劑的生產(chǎn)工藝簡單，物料質(zhì)量穩(wěn)定均勻，無二次污染。生產(chǎn)工藝中充分考慮到粉煤灰罐裝、存儲、取料、生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)對環(huán)境所產(chǎn)生的二次污染問題，所以粉煤灰存儲罐采用環(huán)保型粉煤灰存儲罐，解決了粉煤灰在罐裝、存儲、取料時產(chǎn)生的揚塵問題；攪拌機采用的是雙臥軸強制式混凝土攪拌機，其特點是對物料攪拌均勻，即保證了產(chǎn)品的均勻程度，同時又保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性；采用電收塵器，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的揚塵進行集中收集，電收塵器收集的揚塵又重新進入雙臥軸強制式混凝土攪拌機進行攪拌，生產(chǎn)與收塵同時進行，解決了廠區(qū)和車間粉塵的二次污染問題。
2.水泥粉磨是水泥生產(chǎn)過程中耗電量最大的工藝環(huán)節(jié)。粉磨工藝過程的能量消耗很高，但電能的利用率卻很低。據(jù)國家建材行業(yè)權威部門測算，大約95％以上的電能變成勢能而白白浪費掉了。在粉磨系統(tǒng)中加入1％的本發(fā)明去改善粉磨作業(yè)中的物理和化學過程，從而達到提高粉磨效率的目的。該措施投資少，見效快，比按著常規(guī)的方法去改善水泥磨機的結(jié)構、粉磨工藝流程、粉碎方式以便使更多的機械能通過粉磨介質(zhì)作用于物料上更直接，而且后者需要大量的設備投入費用和技術改造經(jīng)費。水泥行業(yè)屬于傳統(tǒng)行業(yè)，建廠多年的老企業(yè)占很高的比例，因受到場地、廠房、資金等諸多因素限制，能夠?qū)嵤┘夹g改造的企業(yè)并不多見。
在水泥粉碎過程中，物料顆粒受到外力(研磨體)作用后被逐漸粉碎，而物質(zhì)顆粒的粉碎則意味著物質(zhì)化學鍵的破壞和重新組合。隨著顆粒被不斷粉碎和顆粒拉裂面的生成，顆粒的表面上出現(xiàn)不飽和的價鍵并帶有或正或負電荷的結(jié)構單元，使物料顆粒處于亞穩(wěn)定的高能狀態(tài)，在條件合適時斷裂面重新黏合或者顆粒與顆粒再聚合起來成為大顆粒，因此粉碎過程是一種物理的可逆反應。為了提高被粉磨顆粒的細度，就需要采取措施，要抑制細顆粒的重新黏附，使粉磨過程中產(chǎn)生的細顆粒盡可能少的產(chǎn)生可逆反應。
3.本發(fā)明增效型助磨劑(其中的助磨激活劑)能顯著提高水泥生產(chǎn)企業(yè)磨機的臺時產(chǎn)量在保持水泥原有質(zhì)量標準的情況下，可提高水泥磨機產(chǎn)量20％左右，節(jié)電8～15kw·h/t；增效型助磨劑是通過物理吸附和化學吸附共同作用于被粉磨物料的顆粒表面，使斷裂面上的價鍵力得到飽和、顆粒之間的附聚力得到屏蔽，即屏蔽了水泥顆粒因摩擦產(chǎn)生的帶電活性，使其電荷性質(zhì)趨于平衡，防止顆粒間的團聚和黏附(糊磨)等附聚現(xiàn)象，減少了物料粉碎的摩擦阻力，使物料顆粒間的滑動變得更加容易；加強了物料和球(研磨體)的作用頻率和作用效率，提高了物料的流動性，從而改善了磨機內(nèi)的粉磨環(huán)境；粉磨過程中助磨劑的分子進入到水泥顆粒的裂縫中，依靠本身的表面活性作用幫助裂縫的擴展，并防止微小裂縫在外力打擊下的重新愈合，中和和化解了會導致顆粒微裂紋的再愈合，及細顆粒聚集作用的各種作用力，使裂縫趨向擴展，防止細顆粒的合并聚集，消弱顆粒強度；特別是在細磨階段起到了良好的分散解聚作用，從而在原有磨機生產(chǎn)能力的基礎上有效延長磨機的粉磨極限，最終提高了磨機的粉磨效率，一般情況下水泥比表面積增加50～80m2/kg。以年產(chǎn)30萬噸水泥企業(yè)為例，若每噸節(jié)電12kw·h，則該企業(yè)每年可節(jié)約用電360萬kw·h，若每kw·h按0.8元計算，則該企業(yè)每年節(jié)約用電就達288萬元。這是完全符合國家產(chǎn)業(yè)政策向“節(jié)能降耗”調(diào)整的技術措施，也是在傳統(tǒng)行業(yè)創(chuàng)建節(jié)約型社會的關鍵手段。
4.本發(fā)明增效型助磨劑的加入明顯提高水泥的物理性能和力學性能提高了水泥顆粒的球形度，使水泥顆粒堆積的休止角減小5度(由45°減小到40°)，顆粒流動性增大；增加了水泥顆粒中的細粉量，改變了水泥顆粒間的粒度分布，水泥顆粒級配明顯改善，同時提高了水泥比表面積。增效型助磨劑中的激發(fā)劑與水泥中的硅、鋁鍵進行化學反應并形成有助于水泥增強的中間物質(zhì)，同時造成水泥礦物中的氧化物和處于亞穩(wěn)定高能狀態(tài)的物料顆粒產(chǎn)生晶格缺陷，最大限度地提高水泥水化的反應活性。具體體現(xiàn)在以生產(chǎn)32.5強度等級復合硅酸鹽水泥為例，當混合材摻量在原有基礎上提高18％～25％時，生產(chǎn)時加入1.0％的增效型助磨劑，水泥的3天抗壓強度比基準(在原基礎上)提高45％左右，28天抗壓強度提高在10％～15％之間；改善了水泥膠砂的流動度，在相同用水量的情況下，和易性、保水性等工作性能大幅提高，水泥企業(yè)的用戶(施工單位)非常愿意接受。
5.水泥生產(chǎn)企業(yè)歷來被視為高能耗大戶。煤作為燒成熟料的主要燃料，電作為水泥生產(chǎn)企業(yè)整個工藝環(huán)節(jié)的動力之母。煤、電費用在水泥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本中占有很高的比重。原煤價格的節(jié)節(jié)攀升和電力的供應緊張直接導致水泥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本加大，利潤下滑。大幅度提高混合材摻量，這是水泥生產(chǎn)企業(yè)降低原料成本的重要手段。但提高混合材摻量后水泥的物理性能和力學性能必然下降，導致水泥不合格甚至是廢品。如何解決質(zhì)量和效益的矛盾，找到質(zhì)量和效益的平衡點，是水泥生產(chǎn)企業(yè)在傳統(tǒng)生產(chǎn)理念之外應重點思考的問題。
當增效型助磨劑的摻量占水泥總質(zhì)量的1.0％時，能夠使水泥生產(chǎn)企業(yè)中混合材摻量提高18％～25％，明顯降低水泥生產(chǎn)企業(yè)的原材料成本，效益大幅度增加。仍以年產(chǎn)30萬噸水泥企業(yè)為例，若每噸多增加混合材20％(少用熟料20％)，扣除相關原材料費用，則每噸至少多獲利20元，則該水泥企業(yè)每年可在原材料方面多獲利600萬。再加上每年節(jié)約用電的288萬元，則該水泥企業(yè)在使用增效型助磨劑后，每年可多獲利888萬元，每噸可多獲利29.6元。在不需要技改經(jīng)費和較大設備投入的情況下，使用增效型助磨劑后，降低原材料成本和電耗，結(jié)果是使該水泥企業(yè)的利潤接近翻番。同時該水泥生產(chǎn)企業(yè)每年可以多消化工業(yè)廢渣30萬噸×20％＝6萬噸，使工業(yè)廢渣等廢棄物作為資源得以綜合利用，而且資源綜合利用率大幅提高，減少粉塵排放和環(huán)境污染，具有可觀的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。符合國家的環(huán)保政策和創(chuàng)建節(jié)約型社會的總體構想。
6.在生產(chǎn)增效型助磨劑的原料中加入33％的粉煤灰作為載體，使增效型助磨劑的均勻度提高，同時將工業(yè)廢渣-粉煤灰作為資源得以綜合利用。若增效型助磨劑生產(chǎn)企業(yè)年生產(chǎn)10000噸增效型助磨劑，則該生產(chǎn)企業(yè)每年可以消化工業(yè)廢渣10000噸×33％＝3300噸，企業(yè)本身使工業(yè)廢渣一粉煤灰等廢棄物作為資源得以綜合利用，減少了粉塵排放和環(huán)境污染，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。
7.本發(fā)明增效型助磨劑中的成份晶種的主要作用是誘導結(jié)晶，即以投入的晶種為中心，加速水泥水化產(chǎn)物的形成，提高水泥水化速度和水泥質(zhì)量，降低水泥生產(chǎn)成本。
8.本發(fā)明增效型助磨劑的加入解決了大摻量混合材水泥初凝時間較長的施工技術疑難問題。一般情況下當混合材摻量在原有基礎上提高18％～25％時，按現(xiàn)有國內(nèi)水泥行業(yè)的生產(chǎn)設備情況，是根本行不通的，首先3天強度值和28天強度值不合格。而初凝時間在原有基礎上滯后30～180min，波動大而且無規(guī)律可尋。當混合材摻量在原有基礎上提高18％～25％時，加入1％的增效型助磨劑后初凝時間均在2h:20min～2h:50min之間。這是施工單位非常理想的初凝時間。初凝時間過短(1h:30min以內(nèi))不便于施工，初凝時間過長(3h:30min以上)強度發(fā)展緩慢，拆模時間滯后，模具使用周期加長，工期延后，施工單位難以接受。
9.本發(fā)明是一項符合創(chuàng)建節(jié)約型社會總體構想的方案，同時也是符合國家產(chǎn)業(yè)政策、解決環(huán)境污染，達到資源綜合利用，達到變廢為寶目的措施。既是利國利民的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化途徑，更是資源綜合利用的技術途徑。
10.后附本發(fā)明產(chǎn)品增效型助磨劑經(jīng)過黑龍江省建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗二站檢驗后的檢驗報告和本發(fā)明產(chǎn)品用于復合硅酸鹽水泥中生產(chǎn)的復合硅酸鹽水泥經(jīng)過黑龍江省建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗二站檢驗后的檢驗報告。


附圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
本發(fā)明的
具體實施例方式實施例1一種增效型助磨劑，其組成包括粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，所述的粉煤灰的重量份數(shù)為33千克，所述的多元醇胺的重量份數(shù)為5千克，所述的硫酸鈉的重量份數(shù)為55千克，所述的激發(fā)劑的重量份數(shù)為3千克，所述的晶種的重量份數(shù)為克2千克，所述的助磨激活劑的重量份數(shù)為2千克，其制備工藝是取上述重量份數(shù)的粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，首先將激發(fā)劑、晶種、助磨激活劑進行預混合；然后將預混合后的混合物與粉煤灰、多元醇胺、激發(fā)劑一同放入攪拌機中進行攪拌，攪拌均勻，攪拌的過程中用電收塵器進行收塵；最后進行計量，包裝制成成品。
實施例2實施例1所述的增效型助磨劑，所述的多元醇胺由重量份數(shù)85份的三乙醇胺和重量份數(shù)12份二乙醇胺構成，所使用的三乙醇胺的濃度，以其中三乙醇胺的含量大于85％為好。
實施例3實施例1或2所述的增效型助磨劑，所述的激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑，主要的有效成分成份為氫氧化鈣和氫氧化鈉，所述的氫氧化鈣的重量份數(shù)為80，所述的氫氧化鈉的重量份數(shù)為20。
實施例4實施例1或2或3所述的增效型助磨劑，所述的晶種為廢舊水泥或廢舊混凝土，或者用水泥經(jīng)過水化反應之后產(chǎn)生的含有C3S、C2S、C4F、C3A的水化產(chǎn)物及其再生物。
實施例5實施例1或4所述的增效型助磨劑，所述的助磨激活劑由高效減水劑FDN組成。
權利要求
1.一種增效型助磨劑，其組成包括粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，其特征是所述的粉煤灰的重量份數(shù)為33，所述的多元醇胺的重量份數(shù)為5，所述的硫酸鈉的重量份數(shù)為55，所述的激發(fā)劑的重量份數(shù)為3，所述的晶種的重量份數(shù)為2，所述的助磨激活劑的重量份數(shù)為2。
2.根據(jù)權利要求1所述的增效型助磨劑，其特征是所述的多元醇胺由重量85份的三乙醇胺和重量12份二乙醇胺構成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的增效型助磨劑，其特征是所述的激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑，其有效成份為氫氧化鈣和氫氧化鈉，所述的氫氧化鈣的重量份數(shù)為80，所述的氫氧化鈉的重量份數(shù)為20。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的增效型助磨劑，其特征是所述的晶種為廢舊水泥或廢舊混凝土或水泥經(jīng)過水化反應之后產(chǎn)生的水化產(chǎn)物及其再生物。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的增效型助磨劑，其特征是所述的助磨激活劑為高效減水劑FDN。
6.一種權利要求1所述的增效型助磨劑的制備工藝，其特征是取上述重量份數(shù)的粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，首先將激發(fā)劑、晶種、助磨激活劑進行預混合；然后將預混合后的混合物與粉煤灰、多元醇胺、激發(fā)劑一同放入攪拌機中進行攪拌，攪拌均勻，攪拌的過程中用電收塵器進行收塵；最后進行計量，包裝制成成品。
全文摘要
增效型助磨劑及其制備方法，目前水泥助磨劑品種很多，但水泥生產(chǎn)企業(yè)推廣應用并不廣泛，現(xiàn)有的水泥助磨劑存在質(zhì)量不穩(wěn)定并且價格昂貴、組成材料中化學成分較多等缺點，本發(fā)明可以有效地解決以上的問題，本發(fā)明增效型助磨劑，其組成包括粉煤灰、多元醇胺、硫酸鈉、激發(fā)劑、晶種和助磨激活劑，所述的粉煤灰的重量份數(shù)為33，所述的多元醇胺的重量份數(shù)為5，所述的硫酸鈉的重量份數(shù)為55，所述的激發(fā)劑的重量份數(shù)為3，所述的晶種的重量份數(shù)為2，所述的助磨激活劑的重量份數(shù)為2。本發(fā)明適合于生產(chǎn)32.5和42.5強度等級的復合硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。
文檔編號C04B22/14GK1990411SQ20051013135
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權日2005年12月29日
發(fā)明者呂寶玉 申請人:呂寶玉