專利名稱:促進(jìn)粒狀爐渣脫水用的混合劑和使用方法
本發(fā)明是關(guān)于用作水泥原料的粒狀爐渣脫水混合劑和使用方法。
在鋼鐵工業(yè)中，產(chǎn)生大量的爐渣付產(chǎn)品。有潛在水凝性質(zhì)的所謂粒狀爐渣，可以通過使高爐出來的熔化爐渣與水接觸淬火，并經(jīng)造粒獲得，這些爐渣是生產(chǎn)水泥用的重要原料。為了利用粒狀爐渣作生產(chǎn)水泥用的原料，必須把它干燥、粉碎。粒狀爐渣的含水量為4％或更低時(shí)，可利用粉碎過程中產(chǎn)生的熱量使?fàn)t渣干燥，因此，據(jù)說就不需要再進(jìn)一步干燥。
關(guān)于粒狀爐渣的干燥，可以想象是這樣一個(gè)把濕的粒狀爐渣薄薄的一層撒開在地上，在陽光下曬干的過程。但是，在這樣的過程中，要曬干大量的爐渣，則需要有一塊相當(dāng)大的地面，因此，實(shí)際上是不適用的。現(xiàn)實(shí)的情況是趁粒狀爐渣還是濕的，把大量的爐渣一堆堆的堆在室外，讓它自然干燥，促使其含水量接近8-10％，然后在水泥生產(chǎn)等過程中通過加熱再進(jìn)一步干燥。
在這方面，最近已提出利用生鐵生產(chǎn)過程中至今作為廢熱被排出的熱源的干燥過程。但是，這過程有一個(gè)缺點(diǎn)由于粒狀爐渣對水有強(qiáng)的親和力，需要用大量的熱來干燥，而且需要干燥的爐渣量非常大，這就要有一個(gè)龐大的昂貴的干燥設(shè)備。
本發(fā)明是在為了改進(jìn)這種技術(shù)狀態(tài)，使用適當(dāng)?shù)脑噭┨幚砹顮t渣的研究工作之后完成的。
在日本專利公報(bào)昭52(1977)43477(相應(yīng)的美國專利號4,039,466)中，公開了一項(xiàng)發(fā)明“細(xì)濕礦石脫水劑基本上是由分子中有聚氧化烯基鏈、濁點(diǎn)為35℃或更低的非離子表面活性劑(A)和陰離子表面活性劑(B)組成的，陰離子表面活性劑的分子中有疏水的聚氧化烯基鏈，該鏈主要是疏水的氧化烯基(即除-CH2-CH2-O-外的氧化烯基)。”在同一公報(bào)中，有大意是這樣的描述陰離子表面活性劑，例如烷基苯磺酸鈉，磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽等等，據(jù)說對煤粉的脫水，石英砂等的脫水是有效的。但是，說明中沒有提到該脫水劑可用來使粒狀爐渣脫水，該粒狀爐渣不是礦石，而是人工制備的無機(jī)固體，有潛在的水凝性。
在日本公開特許公報(bào)昭57(1982)84708中，公布發(fā)明了一種試劑，它能幫助不溶于水或難溶于水的金屬氫氧化物的含水沉漿在過濾時(shí)脫水，該脫水劑是一種陰離子表面活性劑，其通式為R-O-(AO)n-SO3M(式中，R代表C8-C24的烷基或烯基，A代表C2-4的亞烷基，n是1-100的整數(shù))。但是，至于把上述試劑用來幫助其它礦石，例如，許多金屬氧化物的混合物等等在過濾時(shí)脫水，將會(huì)產(chǎn)生什么樣的效果，在公報(bào)中既沒作介紹，也沒有提到。
一般，爐渣的主要成份是CaO和SiO2，高爐爐渣除了主要成份外，還有Al2O3，MgO等等。這些氧化物在爐渣中不是以單個(gè)游離的氧化物存在的，而是彼此間結(jié)合在一起的。例如，CaO和SiO2生成硅酸鈣化合物。因此，即使讓爐渣與水接觸，也不發(fā)生爐渣與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為主要組成是Ca(OH)2混合物的情況。
在美國書No 4,210531中，公布了一項(xiàng)有關(guān)精礦脫水過程的發(fā)明，該過程包括首先是用聚丙烯酰胺絮凝劑處理含水精礦漿，接著是含陰離子表面活性劑(例如磺基琥珀酸二烷基酯)的混合劑與礦漿混合，最后是從礦漿中除水。但是，在說明書中沒有提到該混合劑可以用于粒狀爐渣的脫水，該爐渣是人工制備的無機(jī)固體，有潛在的水凝性。
在美國書No 4,447,344中，公開了一項(xiàng)發(fā)明，是關(guān)于促使一種顆粒性礦物的多水礦漿脫水用的混合劑，以及使用該混合劑使?jié)竦念w粒性礦物脫水的方法，所用的混合劑中含一種特殊的非離子表面活性劑和水溶助長劑。雖然在說明書中介紹如何把那些在分子中磺酸基是與一價(jià)的C8-9的烴基相連的化合物用作為水溶助長劑，但是這些化合物親水性太大，不能歸屬為表面活性劑的類別。而且，在說明書中沒有提到該混合劑可以用于粒狀爐渣的脫水，該爐渣是人工制備的無機(jī)固體，有潛在的水凝性。
在這種情況下，本專利的發(fā)明人，經(jīng)過認(rèn)真的研究，首次發(fā)現(xiàn)了這個(gè)事實(shí)不同的陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，對促進(jìn)濕的粒狀爐渣脫水顯示出明顯的效果。
但是，因表面活性劑有起泡的性質(zhì)或起泡的傾向，要把這種陽離子表面活性劑或陰離子表面活性劑，作為促進(jìn)其脫水的試劑實(shí)際用在粒狀爐渣上是有困難的。
用加壓水破碎和淬火的爐渣所生成的泥漿狀顆粒爐渣，通常要用金屬網(wǎng)或諸如此類的裝置過濾，然后，把收集的粒狀爐渣堆積起來。過濾分離出來的水，通常作為破碎爐渣用的加壓水循環(huán)使用。為此，曾考慮在泥漿過濾之前加入表面活性劑溶液，或在收集并堆積在一起的粒狀爐渣上撒表面活性劑溶液進(jìn)行處理。
然而，在前一種情況下，是把表面活性劑溶液加入泥漿中，表面活性劑被帶進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)，結(jié)果，在該系統(tǒng)中，特別是靠近循環(huán)泵的地方發(fā)生嚴(yán)重起泡，并且使破碎爐渣用水的循環(huán)使用成為不可能。在循環(huán)系統(tǒng)的外邊也發(fā)生起泡。
另一方面，在后一種情況下，是把表面活性劑溶液，通過稀釋和攪拌制備供撒用的表面活性劑溶液時(shí)起泡。此外，潑撒用的溶液不能輸送，因?yàn)樵谳斔瓦^程中，特別是靠近輸送泵的地方溶液起泡。
此外，在輸送泵中由于起泡會(huì)出現(xiàn)“空穴”現(xiàn)象，導(dǎo)致降低泵的使用壽命。
此外，即使大量使用消泡劑(其量與所使用的表面活性劑濃度相當(dāng))也很難有效而持久地抑制起泡。
因此，實(shí)際上在工業(yè)規(guī)模應(yīng)用中不能使用陽離子或陰離子表面活性劑。
然而，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，同時(shí)使用上述陽離子表面活性劑和陰離子表面活性則能抑制可能發(fā)生的起泡，達(dá)到工業(yè)規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的程度，而不損害促進(jìn)脫水的顯著效果。本發(fā)明就是基于這樣的事實(shí)完成的。
本發(fā)明的混合劑和使用方法能夠用濕的粒狀爐渣來生產(chǎn)高爐爐渣水泥，其含水量為4％或低于4％，不用進(jìn)行加熱干燥?？梢赃@樣說，粒狀爐渣本是高爐或轉(zhuǎn)爐的殘留物，如用費(fèi)用高的加熱處理方法將爐渣加工成產(chǎn)品是不合適的。因此，本發(fā)明是非常實(shí)用的方法。
本發(fā)明提供一種促進(jìn)粒狀爐渣脫水用的混合劑，它包括(a)從下列通式表示的那些組表面活性劑中選出的一個(gè)或幾個(gè)陰離子表面活性劑。
RO-(CH2CH2O-)SO3M (I)
RCOOCH2O-(CH2CH2O-)SO3M (III)式中，R代表一價(jià)C11-30烴基，R′代表氫原子，或一價(jià)C1-7烴基M代表H+、Na+、K+、NH4+、1/2Mg2+或1/2 Ca2+無機(jī)陽離子或一價(jià)的C10或更小的有機(jī)陽離子，n的平均值為3-20；(b)從在分子中至少含有一個(gè)一價(jià)C11-30烴基的組表面活性劑中選出的一個(gè)或幾個(gè)陽離子表面活性劑。上述陰離子表面活性劑與上述陽離子表面活性劑以79-50％(按重量)與21-50％(按重量)之比進(jìn)行混合；它還包括促進(jìn)粒狀爐渣脫水的方法，該法包括用混合劑處理濕的粒狀爐渣，混合劑包括(a)從下列通式表示的組表面活性劑中選出的一個(gè)或幾個(gè)陰離子表面活性劑。
RO-(CH2CH2O-)SO3M (I)
RCOOCH2O-(CH2CH2O-)nSO3M (III)式中，R代表一價(jià)C11-30烴基，R′代表氫原子，或一價(jià)C1-7烴基，M代表H+、Na+、K+、NH4+、1/2Mg2+或1/2 Ca2+無機(jī)陽離子或一價(jià)的C10或更小的有機(jī)陽離子，n的平均值為3-20；(b)從在分子中至少含有一個(gè)一價(jià)C11-30烴基的組表面活性劑中選出的一個(gè)或幾個(gè)陽離子表面活性劑。在中性介質(zhì)或PH為7或7以上堿性介質(zhì)中，把上述的陰離子表面活性與上述的陽離子表面活性劑按79-50％(按重量)與21-50％(按重量)之比進(jìn)行混合。
最佳實(shí)例介紹本發(fā)明所用的陰離子表面活性劑是從下列通式(I)-(III)表示的混合物中選出。
RO-(CH2CH2O-)nSO3M (1)(如聚氧化乙烯烷基醚硫酸鹽，聚氧化乙烯烷基苯基硫酸鹽)RCONH-(CH2CH2O-)nSO3M (II)(如脂肪酸和羥乙胺(HOCH2CH2NH)及酰胺制得聚乙氧基化后的產(chǎn)物硫酸鹽)RCOOCH2O-(CH2CH2O-)nSO3M (III)(如脂肪酸，甲醛和三甘醇縮合物硫酸鹽)式中，R、M和n按上面所定的，n最好為3-10。無機(jī)陽離子M的適合例子是伯胺、仲胺或叔胺和季銨基團(tuán)。
下面更具體地列舉出陰離子表面活性劑的例子，通式為(1)的有C12H25O(CH2CH2O)3SO3Na和C16H33O(CH2CH2O)6SO3Na，通式為(II)的有C11H23CONH(CH2CH2O)4SO3Na和C17H35CONH(CH2CH2O)8SO3Na，通式為(III)的有C11H23COOCH2O(CH2CH2O)3SO3Na。
本發(fā)明使用的陽離子表面活性劑是在分子中含一價(jià)C11-30烴基的那些表面活性劑，如上面引用的日本公開特許公報(bào)No昭60-16841中所述。特別提及的是用通式R-X (IV)表示的游離堿，及其鹽，和含用通式表示的季氮原子的化合物。
+G-式中，R代表一價(jià)C11-30烴基，
或
Y代表-
(式中，A、A′、A″和A可能彼此相同或不相同，各代表氫原子。一價(jià)C1-7烴基，或C1-4羥基，Q、Q′、Q″和Q可能彼此相同或不相同，各代表一價(jià)C1-7烴基，或C1-4羥基，R′代表一價(jià)C1-30烴基，它可能與R彼此相同或不相同，Z和Z′各代表二價(jià)C1-7烴基，它們可能彼此相同或不相同，G代表一價(jià)陰離子)。
下面更具體地說明上述通式(IV)所表示的化合物。
化合物通式
式中，R代表例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基芳烷基等等，A和A′各代表氫原子，通式表示的脂族伯胺有例如，硬脂胺、油胺。
化合物通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基等等。Z代表，例如，-C2H4-、-C3H6-等等。A和A′各代表，例如，氫原子、-C2H4OH等等。
如
(R是環(huán)烷酸RCOOH或脂肪酸RCOOH的基)化合物的通式為
式中R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基等等。這類化合物如硬脂脒；化合物的通式為
式中R代表，例如，脂族烷基。通式可用實(shí)例烴基胍作代表。
化合物的通式為
式中，R代表，例如是脂族烷基。A代表，例如，-CH3、-C2H5等等。
化合物的通式為
式中，R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等。A代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等。
以上提到的用通式IV表示的化合物的實(shí)例是用R為環(huán)烷酸RCOOH基或脂肪酸RCOOH基，A為-C2H4OH，如1-羥乙基-2-十七碳烯基-2-咪唑啉的那些化合物作代表。
下面具體說明由通式(V)所表示的化合物。
化合物的通式為
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等、Q、Q′和Q″各代表，例如，-CH3、-C2H5、-C6H5、-CH2C6H5、-C2H4OH等等。這類化合物如硬脂基三甲基銨、十六烷基三乙基銨、十二烷基二甲基苯基銨等等。
化合物的通式為
式中R和R′各代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等、Q和Q′各代表，例如，-CH3、-C2H5、-C6H5、-CH2-C6H5、-C2H4OH等等。這些化合物如二月桂基二甲基銨。
化合物的通式為
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等、Z代表，例如，-CH2，Q、Q′和Q″各代表，例如是-CH3、-C2H5、-C6H5-CH2-C6H5、-C2H4OH等等。
化合物的通式為
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等、Z代表，例如，-C6H4-。Q、Q′和Q″各代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等。
化合物的通式為
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等、Z代表，例如，-CH2-、-C2H4-等等。Q、Q′和Q″各代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等。
化合物的通式為
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等、Z代表，例如，-C2H4-、-C3H6-等等。Q、Q′和Q″各代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等。
化合物的通式為
式中R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等。
Q代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等，化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Q代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等。
化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Q代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等；化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等；化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Z代表，例如，-CH2-；化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Z代表，例如，-C6H4-，-C6H4-CH2-等等；化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Z代表，例如，-CH2-；化合物的通式為
和化合物的通式為
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Q和Q′各代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等；化合物的通式為
式中，R和R′各代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂環(huán)烴基、芳烷基、烷代苯基等等，Q代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等，Z代表，例如-CH2-；化合物的通式為
式中，R代表，例如烷基，Q和Q′各代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等，(即2-取代苯并咪唑季鹽化合物，構(gòu)成咪唑環(huán)的兩個(gè)氮原子，哪一個(gè)是轉(zhuǎn)化為季氮原子還不清楚)；化合物的通式為
式中，R代表，例如烷基，Q和Q′各代表，例如，-CH3，-C2H5，C2H4OH等等；化合物的通式為
式中，R代表，例如烷基，Z代表，例如，-CH2-，-C2H4-等等，Q，Q′Q″，Q代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等；以上提到了由通式(V)所表示的各種化合物的實(shí)例。
本發(fā)明的混合劑含上述陰離子表面活性劑和上述陽離子表面活性劑，其重量混合比是79-50％(前者)比21-50％(后者)，該百分比分別為陰、陽離子表面活性劑的重量與兩者總重量之比。當(dāng)前者的含量大于79％(重量)時(shí)，增強(qiáng)了促進(jìn)脫水混合劑的發(fā)泡性能，而消泡變得困難。而且，用上述促進(jìn)脫水的混合劑處理過的粒狀爐渣所制取的水泥硬化變慢。所以陰離子表面活性劑的用量大于79％(按重量)是不可取的。另一方面，陰離子表面活性劑的用量小于50％(重量)也是不可取的，因?yàn)橛眠@種含有陰離子表面活性劑小于50％(按重量)促進(jìn)脫水混合劑處理的粒狀爐渣所制取的水泥，是一種抗壓強(qiáng)度低的水泥砂漿。當(dāng)陰離子表面活性劑的比例為兩種表面活性劑總量的79至50％(按重量)時(shí)，抑制了促進(jìn)脫水混合劑的發(fā)泡力。這種混合劑表現(xiàn)出非常好的促進(jìn)脫水效果，并且，事實(shí)上也不影響用經(jīng)其處理的粒狀爐渣所制取的水泥硬化速度和硬質(zhì)化的水泥制品的強(qiáng)度。順便說說，根據(jù)具體情況，在這種混合劑中可以加入消泡劑。在工業(yè)規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用中，與消泡劑一起使用，完全可以防止發(fā)泡。因此，根據(jù)需要，把消泡劑加入混合劑是更可取的。盡管對加入消泡劑的數(shù)量沒有任何限制，通常加入消泡劑的適宜用量是5至100份(按重量)，而加入5至50份(按重量)的消泡劑是更可取的。最好使用通常所說的硅酮消泡劑，根據(jù)具體情況也可以使用多離子系列的表面活性劑作這種消泡劑。
不言而喻，如果需要的話，在本發(fā)明的促進(jìn)脫水混合劑中可以加入其它成分(例如粘度改良劑、殺菌劑、溶劑、等等)，它們不影響爐渣和上述表面活性劑。
當(dāng)本發(fā)明的表面活性劑用量(也就是上述陰離子表面活性劑和上述陽離子表面活性劑的總量)太少時(shí)，促進(jìn)脫水效果差，當(dāng)它們用量太多時(shí)，即浪費(fèi)表面活性劑，一點(diǎn)也不增加促進(jìn)脫水的效果。因而，表面活性劑的用量為所處理的干粒狀爐渣重量的1至0.002％(重量)是更可取的，特別可取的用量為0.005至0.5％(重量)。
用本發(fā)明混合劑處理的粒狀爐渣是濕的或是含水粒狀爐渣。該粒狀爐渣可能是浸漬在水中或是已從水中取出。
在用本發(fā)明混合劑處理濕的粒狀爐渣時(shí)，使用的是呈水溶液形式的表面活性劑，而使用呈水溶液形式的表面活性劑更為可取。在本發(fā)明的方法中，處理粒狀爐渣時(shí)液體介質(zhì)的PH值保持為7或更大。PH值小于7是不利的，因?yàn)榇藭r(shí)促進(jìn)脫水效果變差。當(dāng)PH值太高時(shí)，盡管促進(jìn)脫水的效果好，而處理液對人體將是危險(xiǎn)的。因而，PH值不大于11，尤其是不大于10時(shí)，進(jìn)行這種處理是更可取的。
按照本發(fā)明的方法，可以直接在浸漬水中加入本發(fā)明混合劑或加入本質(zhì)上是中性的和堿性的本發(fā)明混合劑，來處理浸漬在PH值為7或更大的水中的粒狀爐渣，然后攪拌混合物。從浸漬水中取出了粒狀爐渣后，可以采用粒狀爐渣浸漬在本質(zhì)上是中性或堿性的混合劑溶液中的方法，或是采用在濕粒狀爐渣上撒本質(zhì)上是中性或堿性的混合劑溶液的方法。由于吸附在爐渣上的水中含有從爐渣上洗提下來的氧化鈣(CaO)，故通常呈堿性。因而，即使混合劑溶液是酸性溶液，當(dāng)該溶液與吸附在爐渣上的水或與爐渣浸漬水混合時(shí)，只要它能夠在堿性或中性范圍內(nèi)，也可以在應(yīng)用本發(fā)明的過程中使用該酸性溶液。用混合劑溶液處理濕粒狀爐渣后，如果從爐渣上分離出來的水呈中性或堿性時(shí)，應(yīng)該認(rèn)為是在中性或堿性條件下完成了爐渣的處理。
表面活性劑的濃度(也就是在用于粒狀爐渣促進(jìn)脫水處理的溶液中，陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑的總濃度)最好是0.003％(按重量)或更高，尤其好的是0.005％(按重量)或更高。當(dāng)濃度太低時(shí)，促進(jìn)脫水效果差。另一方面，當(dāng)濃度太高時(shí)，用于粒狀爐渣的表面活性劑的比例變大，所以浪費(fèi)了表面活性劑。通常，濃度保持在2％(按重量)或更低是更為可取的。
當(dāng)使用本發(fā)明混合劑的水溶液來處理粒狀爐渣促進(jìn)其脫水時(shí)，混合劑中陽離子表面活性劑可能會(huì)產(chǎn)生沉淀物，這取決于作為溶劑的水的質(zhì)量和特性。既然是這樣，必須挑選在上述水中不產(chǎn)生沉淀物的陽離子表面活性劑?？梢酝ㄟ^把陽離子表面活性劑滴入水中，以證實(shí)是否產(chǎn)生沉淀物來判斷，陽離子表面活性劑是否適合于在上述的水中使用。例如，當(dāng)水中SO4-2離子含量高時(shí)，許多種陽離子表面活性劑產(chǎn)生沉淀物。
按照本發(fā)明的促進(jìn)脫水處理方法，從濕粒狀爐渣中去除水分變得容易而迅速。與不經(jīng)過上述處理的爐渣比較，只經(jīng)過30到60分鐘的滴干過程，就可大大降低粒狀爐渣的水分。
然而，按照本發(fā)明方法，可以用混合劑溶液處理后再干燥粒狀爐渣，或者可以在干燥前滴干粒狀爐渣。一般通過自然干燥方法能很好干燥。這里所說的自然干燥，是指不經(jīng)人工加熱的干燥。因此，蒸發(fā)水分所必需的潛熱來自爐渣本身的熱容量、大氣和干燥地面的熱傳導(dǎo)、太陽的熱輻射，等等。甚至當(dāng)處理過的爐渣進(jìn)行強(qiáng)迫快速干燥時(shí)，本發(fā)明也顯示出良好的效果。因而，本發(fā)明完全不受干燥方法的限制。
按照本發(fā)明用于促進(jìn)脫水的混合劑也有防止粒狀爐渣固化和集聚的效果。
本說明中使用的″含水量″術(shù)語是指水分重量與濕粒狀爐渣重量之比。
通過以下實(shí)例可更充分地解釋本發(fā)明。然而，這些實(shí)例并不把本發(fā)明限制在所陳述的細(xì)節(jié)和條件范圍內(nèi)。
實(shí)例1
醋酸鹽作陽離子表面活性劑和用C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na[n的平均值為3]作陰離子表面活性劑，制備不同混合比的兩種表面活性劑的混合物，如下表1所示。在工業(yè)自來水中溶解每種混合物，以制取250ppm(按重量)濃度的溶液。根據(jù)羅斯(Ross)和邁爾斯(Miles)方法，在40℃下測定剛滴入溶液后的發(fā)泡性。為對比起見，制備僅僅含有陰離子表面活性劑的250ppm(按重量)濃度的溶液，或制備僅僅含有陽離子表面活性劑的250ppm(按重量)濃度的溶液，并且也測量剛滴入上述溶液后的發(fā)泡性。表1示出發(fā)泡高度。很顯然，用了本發(fā)明混合劑，大大降低了發(fā)泡高度。
表1
在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備630克濕粒狀爐渣(含水量為18.4％)(也就是500克干粒狀爐渣)，在40℃下，將其在500克表面活性劑溶液中浸漬并攪拌兩分鐘，然后將其成圓錐形堆積在由不銹鋼網(wǎng)做的籃中，并在室溫下靜置待空氣干燥。處理爐渣后的每種處理液的PH值在9.0至9.2的范圍內(nèi)。
為了對比起見，在40℃下，把630克相同的濕粒狀爐渣，在500克完全不含表面活性劑的工業(yè)自來水中浸漬并攪拌兩分鐘，然后將爐渣成圓錐形堆積在相同的籃中，并在室溫下靜置待空氣干燥。(實(shí)驗(yàn)No.VII)。處理爐渣后自來水的PH值為9.1。
在空氣干燥時(shí)，室溫保持在25至15℃范圍內(nèi)。在空氣干燥開始1小時(shí)和48小時(shí)后，通過測量不銹鋼藍(lán)和爐渣總重量的方法，用下面的公式計(jì)算爐渣的含水量
所得結(jié)果在下面表2中示出表2
實(shí)例2制備混合比為65∶35(按重量)的陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑的混合劑和占總的表面活性劑25％(按重量)的硅酮消泡劑(使用的是道式科爾寧產(chǎn)品FSX-001)。每種混合劑都溶解在工業(yè)自來水中，得到濃度為125ppm(按重量)的溶液。
這里所使用的陰離子表面活性劑是C18H37CONH(CH2CH2O)nSO3Na(n的平均值為6)，而陽離子表面活性劑常使用下面A-L中的一個(gè)A C12H25NH2·乙酸鹽B C11H23CONHC2H4NHCH2CH2OH·乙酸鹽C C18H37NHC(NH)NH2·乙酸鹽
E 〔C14H29N(CH3)3〕+Cl-F 〔(C12H25)2N(CH3)2〕+Cl-
I 〔C11H23-COOC2H4N(CH3)3〕+Cl-J 〔C11H23CONHC2H14N(CH3)3〕+Cl-
在25℃按羅斯和邁爾斯方法對上述的每種溶液的泡沫進(jìn)行測量時(shí)，在每種情況下泡沫的高度都是零。
將濕的601克(干的500克)的顆粒狀爐渣(含水量為16.8％)浸漬在各為500克的溶液中，并在25℃下攪拌兩分鐘。然后，把爐渣用實(shí)例1同樣的方法進(jìn)行空氣干燥。處理爐渣后的溶液的每個(gè)PH值在9.0～9.2的范圍內(nèi)。
為了對比起見，將601克同樣的濕的粒狀爐渣浸漬在不含表面活性劑的500克工業(yè)自來水中，在25℃下攪拌兩分鐘。然后，將爐渣用同樣的方法在室溫下進(jìn)行空氣干燥。處理爐渣后，自來水的PH值為9.1。
空氣干燥時(shí)，室溫保持在25～15℃。
在空氣干燥1小時(shí)和52小時(shí)后，按照實(shí)例1同樣的方法對爐渣的含水量進(jìn)行測量。所得結(jié)果示于表3。
表3
上述結(jié)果表明，按照本發(fā)明可大大促進(jìn)爐渣的脫水和干燥，而且也抑制了處理液泡沫的生長。
實(shí)例3制備混合比為60∶40(按重量)的陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑的混合劑和占總表面活性劑25％(按重量)的硅酮消泡劑(使用的是道氏科爾寧(Dow Corning′s)的產(chǎn)品FSX-001)。把每種混合劑都溶解在工業(yè)自來水中，得到濃度為120ppm(按重量)的溶液。
這里所用的陰離子表面活性劑是C12H25CH2O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值為4)，陽離子表面活性劑使用下列A-H中之一
在25℃下，用羅斯和邁爾斯(Ross & Miles)方法測量泡沫時(shí)，上述溶液的泡沫高度剛好都下降到零。
將618克濕的(干的為500克)粒狀的爐渣(含水量為19.1％)浸漬在各為500克的溶液中，并在25℃下攪拌兩分鐘。然后，把爐渣用相同于實(shí)例1的方法進(jìn)行空氣干燥。處理爐渣后，溶液的PH值為9.0～9.2。
為對比起見，再浸漬601克同樣濕度的粒狀爐渣于500克工業(yè)自來水中，并在25℃下攪拌兩分鐘，不添加任何表面活性劑。然后，在室溫下，將爐渣按照同樣的方法進(jìn)行空氣干燥。處理爐渣后，自來水的PH值為9.1。
空氣干燥時(shí)，室溫保持在25～15℃。
在開始空氣干燥1小時(shí)和54小時(shí)后，按照實(shí)例1同樣的方法測量爐渣的含水量。所得結(jié)果示于下列表4中。
表4
從上述結(jié)果明顯看出，按照本發(fā)明方法大大促進(jìn)了爐渣的脫水和干燥，并且還抑制了處理液的發(fā)泡。
實(shí)例4用
作為陽離子表面活性劑，用C10H41O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值為10)作陰離子表面活性劑。將這兩種表面活性劑，制備成混合物，其重量混合比為40％(前者)比60％(后者)，再在100份(重量)制得的混合物中摻入40份(重量)的消泡劑(用道氏科爾寧Dow Corning的產(chǎn)品FSX-001)。通過將這樣制備成的混合劑加入某煉鐵廠粒狀爐渣制備系統(tǒng)的循環(huán)水中(此循環(huán)水含許多Cl-，SO4-2等，且PH值為9.5)，制備濃度為98ppm(重量)的處理液I。
另一方面，為對比起見，將40份(重量)上述硅酮消泡劑與100份(重量)上述陽離子表面活性劑摻和成的混合劑，加入上述循環(huán)水中，制備成濃度為98ppm的處理液II。
同樣，為對比起見通過將上述陰離子表面活性劑先加入循環(huán)水中，再加入消泡劑，制備處理液III，該處理液III具有70ppm(重量)上述陰離子表面活性劑濃度，以及28ppm(重量)上述的消泡劑濃度。(不要將上述陰離子表面活性劑和上述消泡劑制備成混合物或?qū)⒋藘煞N試劑制備成一種稠的乳狀液)。
按照羅斯(Ross)和邁爾斯(Miles)方法，在25℃下測定剛制備成的上述處理液的起泡現(xiàn)象，處理液I和處理液II的泡沫高度為零，而處理液III的泡沫高度為25毫米。但是，過一段時(shí)間，處理液II出現(xiàn)起泡，1個(gè)月后，按照羅斯(Ross)和邁爾斯(Miles)方法測定時(shí)，呈現(xiàn)的泡沫高度為20毫米，而處理液I即使經(jīng)過一段時(shí)間后，也不起泡。
由上述陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和消泡劑組成的混合劑(按上述提到的相同混合比混合)配成一種稠乳狀液，并保存3個(gè)月，然后用這種稠乳狀液制備成處理液I。如此制備成的處理液I，按照羅斯(Ross)和邁爾斯(Miles)方法測定，呈現(xiàn)的泡沫高度也為零。但是，如用此經(jīng)保存后的稠乳狀液制備處理液II，當(dāng)保存期延長，這種剛配成后的處理液II起泡現(xiàn)象就變得劇烈起來。
因此，當(dāng)一種消泡劑與一種陽離子表面活性劑混合時(shí)，在剛混合后，起泡現(xiàn)象可以受到抑制。但經(jīng)過一段時(shí)間，起泡就逐漸變得劇烈。
在各為500克的上述處理液I到III溶液中，浸漬601克(干的500克)濕的粒狀爐渣(含水量16.8％)，并在25℃下，攪拌兩分鐘。然后，將此爐渣按實(shí)例1同樣方法進(jìn)行空氣干燥，處理爐渣后的溶液顯示的PH都為9.5。
為對比起見，將601克同樣濕的粒狀爐渣浸漬在上述不加任何表面活性劑的500克循環(huán)水中，并在25℃下攪拌兩分鐘。然后，按照同樣方法(實(shí)驗(yàn)IV)，將爐渣在室溫下進(jìn)行空氣干燥，處理爐渣后的循環(huán)水的PH值為9.5。
空氣干燥時(shí)，室溫保持在25℃～15℃。
在空氣干燥開始50個(gè)小時(shí)后，搖動(dòng)籃中爐渣，以使之均勻，然后用一個(gè)紅外濕度計(jì)測定其含水量。測得的結(jié)果示于下表5表5
順便提一下，從處理液放置時(shí)間的長短上，沒有看出在促進(jìn)脫水能力上有任何變化。
實(shí)例5以55∶45(重量)混合比將陰離子表面活性劑與陽離子表面活性劑混合，再向總量為100份(重量)的這兩種表面活性劑中加入20份(重量)硅酮消泡劑(用道氏科爾寧(Dow Cornings)產(chǎn)品FSX-001)，制備成混合劑，每種混合劑都溶解在如同實(shí)例4中所用的粒狀爐渣制備系統(tǒng)的相同循環(huán)水中，以制備濃度為90ppm(重量)的溶液。
這里所用的陰離子表面活性劑是C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值為3)；用下面A-C中一種作為陽離子表面活性劑。
戊二酸鹽*醋酸鹽
按照羅斯(Ross)和邁爾斯(Miles)方法，在25℃下，測定泡沫時(shí)，上述溶液的泡沫高度剛好都下降到零。
在各為500克的溶液中，浸漬618克(干的500克)濕的粒狀爐渣(含水量19.1％)，并在25℃下攪拌兩分鐘。然后用與實(shí)例1相同的方法，將爐渣進(jìn)行空氣干燥，處理爐渣后的溶液顯示的PH值都為95。
為對比起見，將618克同樣濕的粒狀爐渣浸漬在不加任何表面活性劑的500克同樣的循環(huán)水中，并在25℃下攪拌兩分鐘。然后，在室溫下按照同樣方法，將爐渣進(jìn)行空氣干燥，處理爐渣后的循環(huán)水的PH值為9.5進(jìn)行空氣干燥時(shí)，室溫保持在25℃～15℃。
在空氣干燥開始56個(gè)小時(shí)后，按照實(shí)例4的相同方法，測定該爐渣的含水量，測得結(jié)果示于下表6
表6
實(shí)例6將由55％(重量)的陰離子表面活性劑和45％(重量)的陽離子表面活性劑組成的混合劑溶解在工業(yè)自來水中，以制備濃度為100ppm(重量)的溶液。
這里所用的陰離子表面活性劑是C11H23CONH(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值為6)；用下面A-C中的一種作為陽離子表面活性劑。
A [C14H25(CH3)3]+Cl-B C11H23CONHC2H4N(CH2CH2OH)·醋酸鹽C C12H25N(CH2CH2OH)·鹽酸鹽此外，為對比起見，制備兩種溶液一種是在相同的工業(yè)自來水中只加有上述陰離子表面活性劑，濃度為100ppm(重量)[實(shí)驗(yàn)序號No IV]，另一種是只加上述陽離子表面活性劑A，濃度為100ppm(重量)[實(shí)驗(yàn)序號No V]。
按照羅斯(Ross)和邁爾斯(Miles)方法測定上述每種溶液的泡沫。
在各為500克的溶液中，浸漬613克(干的500克)濕的粒狀爐渣(含水量18.4％)，并在25℃下攪拌兩分鐘。然后用與實(shí)例1同樣的方法將爐渣進(jìn)行空氣干燥，處理爐渣后的溶液顯示的PH值在9.0～9.2范圍內(nèi)。
為對比起見，將613克(干的500克)相同的濕粒狀爐渣浸入500克相同的工業(yè)自來水中并在25℃下，攪拌兩分鐘，沒有添加表面活性劑。然后，按相同方法(實(shí)驗(yàn)序號No IV)，在室溫下空氣干燥爐渣。處理爐渣后的自來水的PH值為9.1。
空氣干燥時(shí)的室溫為20～30℃。
空氣干燥開始6小時(shí)和48小時(shí)后，按實(shí)驗(yàn)1的相同方法，測定爐渣的含水量。
測定溶液起泡和爐渣含水量所得結(jié)果示于下列表7。
表7
實(shí)例7把由60％(重量)的陰離子表面活性劑和40％(重量)的陽離子表面活性劑組成的混合物溶解在粒狀爐渣制備系統(tǒng)中相同的循環(huán)水中(如實(shí)驗(yàn)4所用)，以制備濃度為100ppm(按重量計(jì))的溶液。
這里，使用的陰離子表面活性劑是C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值為4)；并用下列A-C中的任一種溶液作陽離子表面活性劑
鹽酸鹽
按羅斯和邁爾斯方法，測定這三種溶液中每種溶液的泡沫。
將618克(干的500克)濕粒狀爐渣(含水量為19.1％)浸入各為500克的溶液中并在25℃下，攪拌兩分鐘。然后，按實(shí)例1的相同方法，空氣干燥該爐渣。處理爐渣后的溶液的PH值為9.5。
為對比起見，將618克相同的濕粒狀爐渣浸入500克相同的循環(huán)水中并在25℃下，攪拌兩分鐘，未添加表面活性劑。然后，在室溫下，按相同方法(實(shí)驗(yàn)4)空氣干燥爐渣。處理爐渣后的循環(huán)水的PH值為9.5。
空氣干燥時(shí)的室溫為25～15℃。
空氣干燥開始64小時(shí)后，按實(shí)例4所用相同方法測定爐渣的含水量。測定溶液起泡高度和爐渣含水量所得結(jié)果示于下列表8。
表8
按本發(fā)明，可促進(jìn)濕粒狀爐渣脫水或干燥。因此，粒狀爐渣含水量可降低到低于迄今所達(dá)到的水平，甚至密集堆放的濕粒狀爐渣，僅僅通過自然干燥也能如此。最重要的是，單靠自然干燥就可使粒狀爐渣含水量降低到≤4％，所以，用它作水泥材料之前，不需要預(yù)先加熱就可干燥爐渣。除此之外，還能抑制促進(jìn)爐渣脫水用的處理液的發(fā)泡。
權(quán)利要求
1.促進(jìn)粒狀爐渣脫水用的混合劑的組成(a)從下列通式表示的組表面活性劑中選出的一種或幾種陰離子表面活性劑。RO-(CH2CH2O)n-SO3M (I)
以及RCOOCH2O-(CH2CH2O)n-SO3M (III)式中，R代表一價(jià)C11-30烴基，R′代表氫原子或一價(jià)C1-7烴基，M代表H+，Na+，K+，NH4+，1/2 Mg2+或1/2 Ca2+無機(jī)陽離子或一價(jià)C10或更小的有機(jī)陽離子，n的平均值為3-20，(b)從在分子中至少有一個(gè)一價(jià)C11-50烴基的組表面活性劑中選出的一種或幾種陽離子表面活性劑。上述陰離子表面活性劑與上述陽離子表面活性劑的混合比為79～50％(重量)與21～50％(重量)。
2.權(quán)利要求
(1)的混合劑，其特征是，陽離子表面活性劑是一種至少含一個(gè)季氮原子的表面活性劑。
3.權(quán)利要求
(1)的混合劑，其特征是，陽離子表面活性劑是一種帶咪唑啉環(huán)的表面活性劑。
4.權(quán)利要求
(1)的組成，其特征是，陰離子表面活性劑是聚氧化乙烯烷基醚硫酸鹽。
5.權(quán)利要求
(1)的混合劑，其特征是，消泡劑的添加量為陰離子和陽離子表面活性劑總重量的5-50％(重量)。
6.權(quán)利要求
(5)的混合劑，其特征是，消泡劑是一種硅酮消泡劑。
7.促進(jìn)粒狀爐渣脫水方法，其特征是，它包括在中性或PH值≥7的堿性介質(zhì)中，用權(quán)利要求
(1)中的混合劑處理濕的粒狀爐渣。
8.權(quán)利要求
(7)的方法，其特征是，不經(jīng)加熱干燥即可得到含水量≤4％的粒狀爐渣。
9.權(quán)利要求
(7)或(8)的方法，其特征是，處理方法中陰離子和陽離子表面活性劑的總用量為需處理的干燥粒狀爐渣量的1～0.002％(重量)。
10.權(quán)利要求
(7)或(8)的方法，其特征是，使用的是呈水溶液狀的陰離子和陽離子表面活性劑。
專利摘要
促進(jìn)粒狀爐渣脫水用的混合劑是由一種陰離子表面活性劑和一種陽離子表面活性劑以及任選一種消泡劑混合而成，使用上述混合劑促進(jìn)粒狀爐渣脫水方法，上述混合劑和方法可用于制備作水泥材料用的含水量≤4％的粒狀爐渣。
文檔編號C04B5/00GK85104833SQ85104833
公開日1987年1月7日 申請日期1985年6月24日
發(fā)明者山本昭, 有本康隆, 今野美干男 申請人:株式會(huì)社片山化學(xué)工業(yè)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan