本發(fā)明涉及水泥產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高效水泥助磨劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

水泥產(chǎn)業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，水泥生產(chǎn)過程中粉磨是消耗能源最大的環(huán)節(jié)，相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示粉磨電耗占水泥生產(chǎn)總耗能的60-70％，粉磨消耗的能量大多數(shù)以熱量的形式散失，可見粉磨是一種效率極低的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。粉磨效率低往往是由于隨粉磨時間的延長，物料細(xì)度和比表面積增加，當(dāng)物料達(dá)到一定細(xì)度時，粉末與粉末之間的粘滯力也大幅增加，從而導(dǎo)致物料斷裂，裂紋重新愈合極大的削弱磨料機(jī)鋼球與熟料之間的機(jī)械碰撞，使合格粒徑的粒子由于不能及時卸除磨外，從而產(chǎn)生緩沖墊層減小磨內(nèi)的沖擊力造成糊球現(xiàn)象。

水泥工業(yè)常采用以下幾種方式提高粉磨效率：(1)機(jī)械分離已達(dá)到要求細(xì)度的水泥；(2)改進(jìn)粉磨設(shè)備來滿足生產(chǎn)要求；(3)選用助磨劑產(chǎn)品來提高粉磨效率。由于助磨劑的摻量相對低，資金投入小，且助磨效果突出，成為大多數(shù)水泥廠家的首選助磨產(chǎn)品。然而，目前大多數(shù)水泥助磨劑存在成本高，來源不穩(wěn)定，效果不夠理想等問題，因此，研制一種原料來源穩(wěn)定、成本低、助磨效果好的水泥助磨劑是當(dāng)前水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當(dāng)用于評價本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種高效水泥助磨劑及其制備方法，該高效水泥助磨劑產(chǎn)品成本低，來源穩(wěn)定，助磨效果好。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高效水泥助磨劑，由原料按以下按照重量份數(shù)制成：木薯淀粉15-30份、分散劑1-3份、催化劑1-3份、N,N-二甲基甲酰胺3-8份、氨基磺酸1-3份、甲基烯基聚氧乙烯醚30-45份、甲基丙烯磺酸鈉3-8份、丙烯酸10-20份、引發(fā)劑1-3份。

以上所述的高效水泥助磨劑，由原料優(yōu)選按以下按照重量份數(shù)制成：木薯淀粉20份、分散劑2份、催化劑2份、N,N-二甲基甲酰胺5份、氨基磺酸2份、甲基烯基聚氧乙烯醚38份、甲基丙烯磺酸鈉6份、丙烯酸15份、引發(fā)劑2份。

以上所述的高效水泥助磨劑，所述分散劑優(yōu)選為乙醇，所述催化劑優(yōu)選為鹽酸，所述引發(fā)劑優(yōu)選為過硫酸銨。

以上所述的高效水泥助磨劑的制備方法，包括以下步驟：

1.按照以下重量份數(shù)分別稱取原料：木薯淀粉15-30份、分散劑1-3份、催化劑1-3份、N,N-二甲基甲酰胺3-8份、氨基磺酸1-3份、甲基烯基聚氧乙烯醚30-45份、甲基丙烯磺酸鈉3-8份、丙烯酸10-20份、引發(fā)劑1-3份；

2.淀粉的水解：向反應(yīng)釜中依次加入分散劑和木薯淀粉，充分?jǐn)嚢杈鶆颍辉偌尤氪呋瘎?，將反?yīng)釜升溫至50-80℃，5-8小時后停止加熱，濾過，得到水解后的木薯淀粉；

3.磺化木薯淀粉的合成：向反應(yīng)釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，攪拌均勻后再加入步驟2中得到的水解后的木薯淀粉，升溫至80-100℃，反應(yīng)1-3小時后停止加熱，即得磺化木薯淀粉；

4.將磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸及引發(fā)劑通過聚合反應(yīng)制得液態(tài)水泥助磨劑。

所述分散劑優(yōu)選為乙醇，所述催化劑優(yōu)選為鹽酸，所述引發(fā)劑優(yōu)選為過硫酸銨。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明通過對木薯淀粉改性制備的水泥助磨劑，原料來源廣泛、價格低廉；作為水泥助磨劑加入到水泥中的摻量也低，低于0.08％的摻量均取得很好的助磨效果，因此，節(jié)約生產(chǎn)及使用成本；

2.本發(fā)明的助磨劑制備方法簡單，容易操作，可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；

3.摻入本發(fā)明的助磨劑可有效改善水泥粉體的流動性，從而提高粉磨效率，臺時產(chǎn)量提高25％以上，實現(xiàn)水泥生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能降耗的目的；

4.本發(fā)明還能促進(jìn)水泥的水化進(jìn)程，改善水泥硬化后的結(jié)構(gòu)特征，縮短水泥凝結(jié)時間，提高水泥抗折、抗壓強(qiáng)度。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

所述乙醇為95％的乙醇。

所述鹽酸為濃鹽酸。

一、高效水泥助磨劑的制備

實施例1

一種高效水泥助磨劑的制備方法，包括以下步驟：

1.按照以下重量份數(shù)分別稱取原料：木薯淀粉15kg、乙醇1kg、鹽酸1kg、N,N-二甲基甲酰胺3kg、氨基磺酸1kg、甲基烯基聚氧乙烯醚30kg、甲基丙烯磺酸鈉3kg、丙烯酸10kg、過硫酸銨1kg；

2.淀粉的水解：向反應(yīng)釜中依次加入分散劑和木薯淀粉，充分?jǐn)嚢杈鶆颍辉偌尤氪呋瘎?，將反?yīng)釜升溫至50℃，8小時后停止加熱，濾過，得到水解后的木薯淀粉；

3.磺化木薯淀粉的合成：向反應(yīng)釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，攪拌均勻后再加入步驟2中得到的水解后的木薯淀粉，升溫至80℃，反應(yīng)3小時后停止加熱，即得磺化木薯淀粉；

4.將磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸，加入適量水使溶解，混勻，加熱至85℃，加入過硫酸銨，保溫3小時，調(diào)節(jié)pH值至中性，制得液態(tài)水泥助磨劑。

實施例2

一種高效水泥助磨劑的制備方法，包括以下步驟：

1.按照以下重量份數(shù)分別稱取原料：木薯淀粉30kg、乙醇3kg、鹽酸3kg、N,N-二甲基甲酰胺8kg、氨基磺酸3kg、甲基烯基聚氧乙烯醚45kg、甲基丙烯磺酸鈉8kg、丙烯酸20kg、過硫酸銨3kg；

2.淀粉的水解：向反應(yīng)釜中依次加入分散劑和木薯淀粉，充分?jǐn)嚢杈鶆颍辉偌尤氪呋瘎?，將反?yīng)釜升溫至80℃，5小時后停止加熱，濾過，得到水解后的木薯淀粉；

3.磺化木薯淀粉的合成：向反應(yīng)釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，攪拌均勻后再加入步驟2中得到的水解后的木薯淀粉，升溫至100℃，反應(yīng)1小時后停止加熱，即得磺化木薯淀粉；

4.將磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸，加入適量水使溶解，混勻，加熱至95℃，加入過硫酸銨，保溫4小時，調(diào)節(jié)pH值至中性，制得液態(tài)水泥助磨劑。

實施例3

一種高效水泥助磨劑的制備方法，包括以下步驟：

1.按照以下重量份數(shù)分別稱取原料：木薯淀粉20kg、乙醇2kg、鹽酸2kg、N,N-二甲基甲酰胺5kg、氨基磺酸2g、甲基烯基聚氧乙烯醚38kg、甲基丙烯磺酸鈉6kg、丙烯酸15kg、過硫酸銨2kg；

2.淀粉的水解：向反應(yīng)釜中依次加入分散劑和木薯淀粉，充分?jǐn)嚢杈鶆?；再加入催化劑，將反?yīng)釜升溫至70℃，6小時后停止加熱，濾過，得到水解后的木薯淀粉；

3.磺化木薯淀粉的合成：向反應(yīng)釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，攪拌均勻后再加入步驟2中得到的水解后的木薯淀粉，升溫至90℃，反應(yīng)2小時后停止加熱，即得磺化木薯淀粉；

4.將磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸，加入適量水使溶解，混勻，加熱至90℃，加入過硫酸銨，保溫3.5小時，調(diào)節(jié)pH值至中性，制得液態(tài)水泥助磨劑。

二、助磨效果

取同一批次的水泥熟料，按照熟料與石膏以95:5的重量比配制，再按照0.06％的重量百分比加入上述實施例制得的水泥助磨劑產(chǎn)品，入磨進(jìn)行粉磨，按照中華人民共和國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26748-2011《水泥助磨劑》之附錄A(規(guī)范性附錄)《助磨劑效果試驗方法》測定助磨效果，結(jié)果詳見表1。

表1水泥熟料顆粒分布情況臺時產(chǎn)量情況

結(jié)果表明：本發(fā)明實施例1-3樣品能有效改變水泥顆粒的粒度分布，與未添加任何助磨劑的水泥熟料相比，3-32μL顆粒的含量增加了6％以上，≤3μL顆粒的含量減少了4％以上，較市售液體復(fù)合助磨劑助磨效果好。說明本發(fā)明助磨劑有效改善水泥的粒徑分布，摻入本發(fā)明的助磨劑可有效改善水泥粉體的流動性，從而提高粉磨效率，臺時產(chǎn)量提高25％以上，實現(xiàn)水泥生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能降耗的目的。

三、應(yīng)用試驗

將上述實施例1-3制得的水泥助磨劑產(chǎn)品按照0.05-0.08％的比例，摻入到水泥中，與市售市售液體復(fù)合助磨劑進(jìn)行粉磨效果對比，并測試水泥的凝結(jié)時間和強(qiáng)度，結(jié)果如下：

結(jié)果表明：本發(fā)明實施例的液體復(fù)合助磨劑制得的樣品在提高水泥的粉磨效率、減少能耗的同時，能夠改善水泥硬化后的結(jié)構(gòu)特征，增強(qiáng)水泥的抗折、抗壓強(qiáng)度及水泥早后期強(qiáng)度。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的/優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實施例做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。