本發(fā)明涉及水泥生產(chǎn)，具體涉及一種水泥節(jié)煤助磨劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著我國水泥工業(yè)的快速發(fā)展，每年水泥產(chǎn)量均在20億噸以上，其中用于水泥生產(chǎn)的熟料年生產(chǎn)量達到16億噸以上。熟料生產(chǎn)過程中，需要對水泥生料進行粉磨，再對粉磨后的的生料進行1450℃煅燒，煤耗特別大，最終得到水泥生產(chǎn)所需熟料。

2、水泥的生產(chǎn)過程，一般俗稱為“兩磨一燒”，其中，生料粉磨是在外力作用下，通過沖擊、擠壓、研磨等克服物體變形應(yīng)力與質(zhì)點之間的內(nèi)聚力，使塊狀物料變成細(xì)粉的過程，在水泥生料轉(zhuǎn)變?yōu)槭炝系倪^程中，長期以來磨機的有效能利用率很低，而電耗很高，生料的粉磨電耗一般為后續(xù)水泥粉磨電耗的1/3～1/2，但由于生料的處理量通常為熟料質(zhì)量的160％左右，能量利用率低的問題十分突出。

3、在水泥工業(yè)發(fā)展期間，其對石灰石、粘土、煤炭等資源和能源的消耗，以及所帶來的環(huán)境影響也達到了驚人的地步。迫切需要更先進的技術(shù)，減少熟料制備過程中能源和資源的消耗，實現(xiàn)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。生料生產(chǎn)是水泥熟料生產(chǎn)過程中的基本環(huán)節(jié)，在水泥生料粉磨過程中加入可影響后道工序的節(jié)能型水泥生料外加劑，將會直接影響到生料燒成熟料的能耗、品質(zhì)。通過節(jié)能型水泥生料助磨劑降低熟料制備過程中的電耗和煤耗、增加熟料強度，從而可在制備水泥的過程中節(jié)約生料用量，更多的吸納其它工業(yè)產(chǎn)生的固體廢物，是實現(xiàn)水泥工業(yè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的有效措施。

4、迄今為止，水泥生產(chǎn)過程中使用的添加劑，主要有節(jié)煤助燃劑、水泥助磨劑和固硫劑等，分別針對水泥熟料燒制過程中的燃煤助燃、熟料粉磨、水泥窯煙氣脫硫等領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)中的添加劑助磨效果和節(jié)煤效率仍有待提高，并且難以同時提高水泥生料助磨效果和節(jié)煤效率，同時無法起到改善水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化硫等廢氣和粉塵污染的效果，并且制得的熟料品質(zhì)和強度仍需要再次提高。

5、因此，目前亟需一種同時具有優(yōu)異助磨效果和節(jié)煤效率，并且可以降低污染物排放，提高制得熟料強度的水泥節(jié)煤助磨劑。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種同時具有優(yōu)異助磨效果和節(jié)煤效率，并且可以降低污染物排放，提高制得熟料強度的水泥節(jié)煤助磨劑及其制備方法和應(yīng)用。

2、技術(shù)方案：

3、一種水泥節(jié)煤助磨劑，包含苯酚季銨鹽表面活性劑、負(fù)載型吸附材料、己內(nèi)酰胺、有機酸鹽、無機酸鹽和去離子水；

4、所述負(fù)載型吸附材料通過氯化銅、殼聚糖和硅酸鈉復(fù)合制得；

5、所述苯酚季銨鹽表面活性劑具有如下式a所示結(jié)構(gòu)：

6、

7、本發(fā)明中添加苯酚季銨鹽表面活性劑不但可以提高煤粉的研磨效果，降低煤粉粒徑和分散的均勻程度，促進煤粉燃燒，進而起到提高煤粉利用效率，降低煤耗以及減少不完全燃燒產(chǎn)物，降低污染的效果，并且還可以降低各組分的表面張力，避免微小成分之間的團聚影響研磨效果。

8、進一步地，所述負(fù)載型吸附材料通過以下步驟制備：

9、(1)在反應(yīng)器中，加入硅酸鈉、殼聚糖和有機溶劑，攪拌均勻后調(diào)節(jié)ph至6-7，加入氯化銅水溶液，劇烈攪拌后得到水凝膠；

10、(2)將步驟(1)的水凝膠置于-80～-90℃條件下靜置3-4小時后，經(jīng)真空冷凍干燥機冷凍干燥36-48小時后研磨至粉末狀，制得所述負(fù)載型吸附材料。

11、本發(fā)明中添加負(fù)載型吸附材料，一方面其結(jié)晶結(jié)構(gòu)可以在研磨過程中提高各成分之間的接觸面積，提高研磨效果；另一方面，其高比表面積和多孔隙的凝膠結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的吸附效果，可以吸附水泥生產(chǎn)過程中的一氧化碳、二氧化硫等污染物，降低污染物的排放；最后，其負(fù)載的銅離子不但可以提高生料的易燒性，降低熟料形成的活化能，促進熟料的形成，并且最終均勻分散在熟料中提高其強度。

12、進一步地，所述有機溶劑選自乙酸、乙酸乙酯或四氫呋喃中的一種；所述氯化銅水溶液的濃度為0.1-0.2g/ml。

13、進一步地，所述硅酸鈉、殼聚糖和氯化銅的質(zhì)量比為(0.5-0.6)：(0.7-0.8)：(1-1.2)。

14、進一步地，所述苯酚季銨鹽表面活性劑通過以下步驟制備：在反應(yīng)器中，加入正癸基三(二甲氨基)硅烷和四氫呋喃，在氮氣保護下升溫至50-60℃，攪拌均勻后加入對羥基芐基溴，保溫反應(yīng)3-4小時后冷卻、過濾、洗滌、干燥后制得所述苯酚季銨鹽表面活性劑。

15、本發(fā)明苯酚季銨鹽表面活性劑中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)、季銨結(jié)構(gòu)和長鏈烷烴結(jié)構(gòu)可以賦予其優(yōu)異的表面活性能力，使其充分發(fā)揮提高研磨以及提高分散程度的效果，并且其苯環(huán)結(jié)構(gòu)可以賦予其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使其可以在高溫、高腐蝕、研磨等環(huán)境下長效發(fā)揮作用，更適用于水泥領(lǐng)域。

16、進一步地，所述正癸基三(二甲氨基)硅烷和對羥基芐基溴的質(zhì)量比為1：1.8-2。

17、進一步地，所述有機酸鹽選自氨基己酸鹽、戊二酸鹽、己二酸鹽、甲酸鹽中的至少一種；所述無機酸鹽選自硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽中的至少一種。

18、進一步地，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100％計，所述水泥節(jié)煤助磨劑中各組分的質(zhì)量百分含量為：

19、

20、上述任意一項所述水泥節(jié)煤助磨劑的制備方法，包括以下步驟：在反應(yīng)器中，按比例加入苯酚季銨鹽表面活性劑、有機酸鹽、無機酸鹽、己內(nèi)酰胺和去離子水，攪拌均勻后加入負(fù)載型吸附材料，混合均勻后制得所述水泥節(jié)煤助磨劑。

21、上述任意一項所述水泥節(jié)煤助磨劑在水泥領(lǐng)域中的應(yīng)用。

22、有益效果：

23、(1)本發(fā)明提供的水泥節(jié)煤助磨劑通過苯酚季銨鹽表面活性劑、負(fù)載型吸附材料、己內(nèi)酰胺、有機酸鹽、無機酸鹽和去離子水復(fù)合制得，其同時具有優(yōu)異的助磨效果和節(jié)煤效率，并且可以有效降低污染物的排放，提高制得熟料強度，可以廣泛應(yīng)用在水泥生產(chǎn)領(lǐng)域。

24、(2)本發(fā)明提供的水泥節(jié)煤助磨劑中，己內(nèi)酰胺、有機酸鹽和無機酸鹽可以作為滲透成分，提高節(jié)煤助磨劑與煤粉之間的滲透程度，充分發(fā)揮其節(jié)煤和助磨的效果。

25、(3)本發(fā)明提供的水泥節(jié)煤助磨劑中添加負(fù)載型吸附材料，一方面其結(jié)晶結(jié)構(gòu)可以在研磨過程中提高各成分之間的接觸面積，提高研磨效果；另一方面，其高比表面積和多孔隙的凝膠結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的吸附效果，可以吸附水泥生產(chǎn)過程中的一氧化碳、二氧化硫等污染物，降低污染物的排放；最后，其負(fù)載的銅離子不但可以提高生料的易燒性，降低熟料形成的活化能，促進熟料的形成，并且最終均勻分散在熟料中提高其強度。

26、(4)本發(fā)明提供的水泥節(jié)煤助磨劑中，通過添加苯酚季銨鹽表面活性劑不但可以提高煤粉的研磨效果，降低煤粉粒徑和分散的均勻程度，促進煤粉燃燒，進而起到提高煤粉利用效率，降低煤耗以及減少不完全燃燒產(chǎn)物，降低污染的效果，并且還可以降低各組分的表面張力，避免微小成分之間的團聚影響研磨效果。

27、(5)本發(fā)明提供的水泥節(jié)煤助磨劑中，苯酚季銨鹽表面活性劑中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)、季銨結(jié)構(gòu)和長鏈烷烴結(jié)構(gòu)可以賦予其優(yōu)異的表面活性能力，使其充分發(fā)揮提高研磨以及提高分散程度的效果，并且其苯環(huán)結(jié)構(gòu)可以賦予其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使其可以在高溫、高腐蝕、研磨等環(huán)境下長效發(fā)揮作用，更適用于水泥領(lǐng)域。