专利名称：：一种磁化基表面活性剂的制备方法及应用的制作方法
技术领域：
：本发明属于建筑材料水泥添加剂类
技术领域：
，具体涉及一种磁化基表面活性剂的制备方法，同时涉及该表面活性剂的应用。通过本方法制备的磁化基表面活性剂是一种水泥生产液体外加剂，同时还涉及该磁化基表面活性剂在水泥生产中的应用，该磁化基表面活性剂适用于生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。
背景技术：
：表面活性剂是一种在水泥粉磨过程中加入，改善水泥性能的活性材料。其特点是掺量少、作用大，所以有人将其比作食品中的调味素，也有人称其能起“四两拨千斤”的作用。各种表面活性剂的应用改善了水泥的许多性能，促进了水泥新技术的发展，促进了工业副产品在胶凝材料系统中的应用，还有助于节约资源和环境保护，已经逐步成为优质水泥必不可少的第五组分。表面活性剂能够大幅度降低水泥的用水量、改善水泥的性能、提高水泥强度、减少水泥中熟料的用量、延长水泥的使用寿命，提高生产台时产量等等，是显示一个国家水泥技术水平的标志性产品。全球的水泥表面活性剂，可以分为三大类助磨剂、质量改进剂和功能添加剂。以提高磨机效率为主的助磨剂已使用多年，它的目的是增加磨机的台时产量，减少能源消耗；而质量改进剂不仅能提高磨机台时产量，同时还能改善水泥质量，因此近年来被广泛使用；至于功能添加剂是为特定目的设计的，例如生产砌筑水泥用的或除铬添加剂寸寸。由于水泥生产工艺和化学组成的多样性，应用水泥表面活性剂的经济效益会因所处地区和水泥企业的不同而有所不同。水泥企业在使用添加剂时，要根据添加剂的组成成分及其所需剂量的不同来确定一个最佳方案。应用水泥表面活性剂，需要仔细考虑水泥生产中可能出现的各种问题，而重点应放在水泥粉磨过程中，要考虑到如何利用多种指标来考核其对水泥性能的影响。传统水泥表面活性剂，如助磨剂，主要考虑的是在一定细度条件下，降低水泥粉磨电耗、增加磨机台时产量、减少运行时间和改善水泥储运特性等。水泥大部分由球磨机来生产，助磨剂的机理就是作用于球磨机以减少水泥颗粒之间的吸引力，从而通过减少磨机内部颗粒团聚和因此产生的糊球现象，提高磨机效率、改善闭路系统中选粉机的效率及减少磨机的填隙率。助磨剂也可以作用在其他磨机系统中，包括立磨、辊压机和各式水平磨机等，它能有效减少磨机的振动，降低维护时间和生产成本。质量改进剂，这个早在上世纪70年代就已被发达国家介绍到市场上的产品，目的是在助磨的基础上提供额外的好处。这种添加剂能改善水泥的各种特性，如减少需水量、力口速或延迟水泥的凝结时间、改变混凝土或砂浆各龄期强度等等。质量的提高可使水泥的价格或水泥的级别也相应提高，同时也给下游混凝土的使用带来更多的实惠。但是，选用添加剂主要是用来降低水泥生产成本，因此，允许在相同强度级别情况下有较高的”熟料替代”，或使用其他低价材料来增加熟料化学组成的灵活性，以带来额外的经济效益。例如，在水泥中增加混合材不但可减少熟料的使用，还可降低水泥的二氧化碳排放量；在欧洲，由于熟料在水泥中被混合材替代而减少的二氧化碳排放能够从欧盟碳排放权交易中(EU-ETS)获取更多的经济利益。我国表面活性剂的起步较国外稍晚，20世纪50年代开始研究和应用木质素磺酸盐和助磨剂，但是由于当时条件的限制，在随后相当长的时期内，发展缓慢。直到1970年以后，外加剂的研究和生产才得到发展。特别是20世纪80年代中国表面活性剂学会和分会的相继成立，加之改革开放后良好的建设市场，促进了表面活性剂的科研、生产和应用的快速发展，使用外加剂的水泥量占水泥总量的比率从5%增长到近40%。表面活性剂行业是一个朝阳行业，是大有发展前途的行业，我国仍处于大规模建设时期，大量的重点工程正在进行和规划中一大中城市的地铁、民航机场、高速铁路网、西南水电建设等。作为水泥中重要的原材料，表面活性剂还有很大的发展空间。目前，我国正在全面建设和谐社会，保持宏观经济政策的连续性和稳定性，大力推广绿色、节能建筑，这些都为外加剂行业快速发展提供了有利的外部环境和大好时机，外加剂行业会有更广阔的市场前景。在国家有关部委和上级联合会领导的指导和关心下，经过近30年的合力拼搏，目前我国表面活性剂品种齐全，产品性能不断提高，产量位居全世界之首，以年均10%的速度增长，满足了近年来我国铁路、公路、机场、煤矿、市政工程、核电站、大坝等基础建设高速增长的需要，在三峡工程、青藏铁路、杭州湾跨海大桥等重点工程中因对水泥性能有较高要求，都使用了优质的表面活性剂。选择何种水泥表面活性剂，主要取决于熟料的替代材料对水泥性能的影响。举例来说，炉渣和粉煤灰主要是对水泥早期强度和凝结时间有影响，通常在加入添加剂后可以缩短设置时间、提高水泥早期强度；而在普通硅酸盐水泥中加入添加剂，则可以增加28天后期强度；此外，还有一些混合材需要用添加剂来减少用水量。
发明内容本发明的一个目的是在于提供了一种磁化基表面活性剂的制备方法，方法易行，操作简便；原材料在市场上普遍存在，容易购买、储存和运输；制备设备除磁通密度外没有特殊要求，易于设计和制造。本发明的另一个目的是在于提供了该磁化基表面活性剂在普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等生产中的应用，有效地消纳了工业废渣(矿渣、粉煤灰)、火山灰，减轻其对环境的污染，有效地解决了掺入矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材通常使水泥早强降低、硬化变慢、标号下降等问题，极大地提高了水泥的产量和性能，降低能源和资源的消耗，符合国家节能减排的政策，为生产低碳水泥提供了强有力的技术保证。为了达到上述的目的，本发明采用以下技术措施一种磁化基表面活性剂的制备方法，是一种用于水泥中的外加剂的制备方法，以高分子聚合物为原料，经过组合、磁化制备工艺，制得一种用于增加磨机产量、降低吨水泥电耗、降低修理和维护费用、改善水泥性能、提高混合材的利用率、降低输送成本、增加水泥制造企业的利润等方面的磁化基表面活性剂。所述的高分子聚合物为三乙醇胺(TEA)((CH2CH2OH)3N)、硫酸钠(Na2SO4)、乙二胺四乙酸二钠(CltlH14N2O3Na2·2H20)、亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁、十二烷基苯璜酸钙、乙二酸钠等六种。其步骤是(1)异构体组合由三乙醇胺(TEA)((CH2CH2OH)3N)、硫酸钠(Na2SO4)、乙二胺四乙酸二钠(CltlH14N2O3Na2·2H20)、亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁、十二烷基苯璜酸钙、乙二酸钠中的三种以上或六种以下物质组合而成的异构体；以上所用的原材料是以三种以上或六种以下物质任意比例均勻混合而成。具体配方为<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(2)磁化经磁通密度B=0.501.OOT的磁场磁化80160分钟后得到活性很强的磁化基表面活性剂。具体过程是组合完毕的液态混合物勻速进入专用磁化器，经过80160分钟的磁化，即得到磁化基表面活性剂。所用的磁铁为钕铁硼永磁铁。此次试验所采用的钕铁硼磁铁其表面磁力约为0.70T。制得的表面活性剂是各种异构体混合物，作用是多元的。一种磁化基表面活性剂在生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的应用，其过程是液态的磁化基表面活性剂经过配料计量后直接加入球磨机内，与生产水泥的原材料混合粉磨，以得到符合要求的水泥产品。所掺表面活性剂的重量为总重量的0.3%0。本发明采用磁化基表面活化剂的机理是①、软化矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材，使混合材中玻璃体产生更多的缺陷，具有超高活性；②、解聚C2S矿物；③、使C3S矿物产生裂纹应力腐蚀，促进裂纹扩展，以削弱聚合强度。同时，延缓C3S水化作用，可以大大加速C3A、C4AF的水化速率，利用石膏可以Hc3A、c4AF更容易形成钙矾石，形成更致密的水泥石结构，水泥强度大幅提高。本发明具有以下优点和效果(1)磁化基表面活性剂在水泥粉磨过程中能促进矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材和熟料的粉磨效率，增加物料在粉磨设备中的流动性，提高选粉效率和粉体的分散效率，提高产量。(2)表面活性剂经磁化后的活性极大，其与水泥进行水化反应时，促使水分子比较容易地由水泥颗粒表面进入颗粒内部，加速了水泥(普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥)的水化反应。磁化基表面活性剂对水泥的水化及硬化过程都有影响，从而提高了水泥的活性及性能。经过分析，磁场对表面活性剂的磁化，改变了表面活性剂的分子结构，提高了表面活性剂的活性，以至提高水泥的强度。使用磁化基表面活性剂的水泥石，结构致密，微裂隙小，结构密度大，且有次生矿物产生，从而强度提高。(3)磁化基表面活性剂使用促进了水泥的水化，其水化产物的形貌也发生了明显的变化。由于水泥水化产物微观结构的改变，水泥的强度得到明显的提高，尤其是后期强度得到大幅度提高，从而为工业废渣(矿渣、粉煤灰)、火山灰高掺量水泥的应用提供了依据。(4)带有磁化基表面活性剂的水泥主要采用工业废渣(矿渣、粉煤灰)、火山CaO+Al7O1+MgO灰、熟料、石膏及微量的磁化基表面活性剂组成。其中矿渣质量系数一"g.n二nSiO2+MnO2不得小于1.2。熟料和石膏这两者都是作为活性激发剂，对矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材起着碱性、硫酸盐的双重激发作用，这是因为熟料水化后产生水化硅酸钙，同时又释放出大量氢氧化钙，而它们当中的硅酸钙与石膏能结合成晶体稳定。生成强度更高的S+A13+=AFt(钙矾石)。而表面活性剂起活化矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材，阻止C2S、C3S过早水化，在后期强度起着强烈作用。表面活性剂的掺量适应必然会对矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材的活性发挥加速，提高水泥的强度。显然行之有效办法之一是不提高或延缓C3S,C2S的水化速率而尽可能加快C3A、C4AF的水化速率，在C3A和C4AF形成钙矾石后，形成针状、网状产物的空骨架，C3S再继续水化，使水泥结构致密，以消除f-CaO过高安定性不良后果，从而强度得以提高。(5)使用磁化基表面活性剂生产出来的水泥，矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材用量大，熟料用量少，生产成本低，经济效益巨大且工艺简单，易控制，很适应大规模工业性生产。具体实施例方式—种磁化基表面活性剂的制备方法，其步骤是(1)异构体组合由三乙醇胺(TEA)((CH2CH2OH)3N)、硫酸钠(Na2SO4)、乙二胺四乙酸二钠(CltlH14N2O3Na2·2H20)、亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁、十二烷基苯璜酸钙、乙二酸钠中的三种以上或六种以下物质组合而成的异构体；以上所用的原材料是以三种以上或六种以下物质任意比例均勻混合而成。具体配方为<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(2)磁化经磁通密度B=0.501.OOT的磁场磁化80160分钟后得到活性很强的磁化基表面活性剂。具体过程是组合完毕的液态混合物勻速进入专用磁化器，经过80160分钟的磁化，即得到磁化基表面活性剂。所用的磁铁为钕铁硼永磁铁。此次试验所采用的钕铁硼磁铁其表面磁力约为0.70T。制得的表面活性剂是各种异构体混合物，作用是多元的。一种磁化基表面活性剂在生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的应用，其过程是液态的磁化基表面活性剂经过配料计量后直接加入球磨机内，与生产水泥的原材料混合粉磨，以得到符合要求的水泥产品。所掺表面活性剂的重量为总重量的0.3%0。举例说明1.生产1吨普通硅酸盐水泥加0.3公斤磁化基表面活性剂；2.生产1吨矿渣硅酸盐水泥加0.3公斤磁化基表面活性剂；3.生产1吨粉煤灰硅酸盐水泥加0.3公斤磁化基表面活性剂；4.生产1吨火山灰硅酸盐水泥加0.3公斤磁化基表面活性剂；5.生产1吨复合硅酸盐水泥加0.3公斤磁化基表面活性剂。权利要求一种磁化基表面活性剂的制备方法，其步骤是(1)异构体组合由三乙醇胺、硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁、十二烷基苯璜酸钙、乙二酸钠中的三种以上或六种以下物质组合而成的异构体，所用的原材料是以三种以上或六种以下物质任意比例均匀混合而成；(2)磁化经磁通密度B＝0.50～1.00T的磁场磁化80～160分钟后得到活性很强的磁化基表面活性剂；所用的磁铁为钕铁硼永磁铁，所采用的钕铁硼磁铁其表面磁力为0.70T。2.根据权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂，其特征在于它由以下原料重量份制成原料重量份三乙醇胺198乙二胺四乙酸二钠198亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁198。3.根据权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂，其特征在于它由以下原料重量份制成原料重量份三乙醇胺197硫酸钠197乙二胺四乙酸二钠197十二烷基苯璜酸钙197。4.根据权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂，其特征在于它由以下原料重量份制成原料重量份三乙醇胺196乙二胺四乙酸二钠196亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁196十二烷基苯璜酸钙196乙二酸钠196。5.根据权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂，其特征在于它由以下原料重量份制成原料重量份三乙醇胺195硫酸钠195乙二胺四乙酸二钠195亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁195十二烷基苯璜酸钙195乙二酸钠195。6.权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂在生产普通硅酸盐水泥中的应用。7.权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂在生产矿渣硅酸盐水泥中的应用。8.权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂在生产粉煤灰硅酸盐水泥中的应用。9.权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂在生产火山灰硅酸盐水泥中的应用。10.权利要求1所述的一种磁化基表面活性剂在生产复合硅酸盐水泥中的应用。全文摘要本发明公开了一种磁化基表面活性剂的制备方法及应用。其步骤是(1)异构体组合由三乙醇胺、硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、亚硫酸盐酵母酿酒麦芽汁、十二烷基苯璜酸钙、乙二酸钠中的三种以上或六种以下物质均匀组合；(2)磁化经永磁场磁化后得到磁化基表面活性剂。方法易行，操作简便。该剂用于生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中，有效地消纳了工业废渣、火山灰等混合材，减轻其对环境的污染，有效地解决了掺入混合材通常使水泥早强降低、硬化变慢、标号下降等问题，极大地提高了水泥的产量和性能，降低能源和资源的消耗，为生产低碳水泥提供了强有力的技术保证。文档编号C04B22/14GK101823853SQ20101012366公开日2010年9月8日申请日期2010年3月10日优先权日2010年3月10日发明者田键,陈坤申请人:湖北工业大学