专利名称：一种用于矿渣水泥的助磨剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于矿渣水泥的助磨剂。
背景技术：
水泥为粉状水硬性无机凝胶材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，其是现代社会非常重要的建筑材料。水泥工业属于资源消耗型产业，每年消耗大量的石灰石、煤炭、木材等，而煤和石灰石等都属于不可再生资源，水泥工业的发展面将临资源问题。可持续发展要求水泥工业寻找替代材料，现有技术中工业废料在水泥工业中应用已经成为了研究热点，其中以工业 废渣中的矿渣、粉煤灰等使用比较广泛。矿渣用于水泥生产中可以改善水泥的物理、化学性能；参与水化反应，生成具有胶凝性质的物质，从而增强水泥的后期强度。我国每年产生大量的矿渣，不仅消耗大量人力物力，还污染环境，将矿渣尽可能多的应用到水泥生产中来，可以循环利用资源，减少废物的排放，还能降低生产成本。因此怎样能够更好的利用矿渣、激发其活性将更多的矿渣应用于水泥中，对水泥生产、资源的可持续发展有非常重要的意义。在现有技术中，为了能够更好的提高水泥性能，提高水泥的研磨效率，在水泥的粉磨过程中加入助磨剂，能够提高粉磨效率，降低粉磨电耗，提高水泥粉磨细度和水泥强度。因此，在矿渣水泥的研究中，怎样提供一种能够充分激发矿渣的活性，提高矿渣水泥的性能成为了现有技术中的研究热点。如南华水泥有限公司生产的型号为KPY99水泥助磨剂、格雷斯公司生产的型号为CBA1110的水泥添加剂、华南理工大学研制的TM助磨剂等，这些助磨剂都能够在一定程度上提高水泥的强度，但是其在大量矿渣的掺杂下，得到的矿渣水泥的强度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿渣水泥的助磨剂，本发明提供的助磨剂能够提高矿渣水泥的强度，利于其应用。本发明提供了一种用于矿渣水泥的助磨剂，包括以下组分5wt% 20wt%的醇胺类化合物；O. lwt% 5wt%的轻丙基甲基纤维素；5wt% 30wt%的多兀醇类化合物；O. 5wt% 10wt%的六偏磷酸钠；lwt% 10wt%的可溶性硫酸盐；lwt% 8wt%的十二烧基苯磺酸钠；余量为水。优选的，包括O. 5wt9T2wt%的羟丙基甲基纤维素。
优选的，包括10wt°/T20wt%的多元醇类化合物。优选的,包括lwt% 5wt%的六偏磷酸钠。优选的，包括lwt% 5wt%的可溶性硫酸盐。优选的，所述醇胺类化合物为三乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种。优选的，所述多元醇类化合物含有2个或3个羟基。优选的，所述多元醇类化合物为乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种。 优选的，所述可溶性硫酸盐为硫酸钠、硫代硫酸钠和硫酸钾中的一种或多种。
优选的，所述水为去离子水。本发明提供了一种用于矿渣水泥的助磨剂，本发明提供的助磨剂包括以下组分5wt% 20wt%的醇胺类化合物；0. lwt% 5wt%的轻丙基甲基纤维素；5wt% 30wt%的多元醇类化合物；0. 5wt% 10wt%的六偏磷酸钠；lwt% 10wt%的可溶性硫酸盐；lwt% 8wt%的十二烷基苯磺酸钠；余量为水。在本发明提供的助磨剂中，羟丙基甲基纤维素有利于激发矿渣的活性，有利于反应过程中形成稳的水化产物，从而改善水泥性能，同时可以提高液体助磨剂的稳定性；醇胺类化合物具有较强的极性，其水溶液呈碱性，能够鳌合矿渣水泥中的金属离子与矿物质相互作用，对矿渣水泥有显著的助磨作用，能有效的提高水泥强度；六偏磷酸钠的加入，可以增加混合材的使用量，提高水泥的比表面积；可溶性硫酸盐极易与水泥水化产物作用，生成高分散性的硫酸钙，加快水泥的硬化，提高早期强度。本发明提供的助磨剂中多种基团协同作用，大大提升了助磨剂的性能，能够有效地改善水泥的强度，而且能够增加混合材的添加量，减少水泥熟料的使用，降低了生产成本，还能够实现节能减排。实验结果表明，本发明提供的助磨剂用于水泥中时，得到的水泥的抗折强度可达9. 5MPa，抗压强度可达约55MPa。
具体实施例方式本发明提供了一种用于矿渣水泥的助磨剂，包括以下组分5wt% 20wt%的醇胺类化合物；O. lwt% 5wt%的轻丙基甲基纤维素；5wt% 30wt%的多兀醇类化合物；O. 5wt% 10wt%的六偏磷酸钠；lwt% 10wt%的可溶性硫酸盐；lwt% 8wt%的十二烧基苯磺酸钠；余量为水。本发明提供了一种用于矿渣水泥的助磨剂，包括醇胺类化合物、羟丙基甲基纤维素、多元醇类化合物、六偏磷酸钠、可溶性硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠，这些组分协同作用提高的助磨剂的稳定性，使得到的助磨剂用于矿渣水泥中时，利于形成稳定的水化物，对矿渣起到激发作用，提高了矿渣水泥的活性，增加了水泥的比表面积，提高了水泥的强度，使其具有较好的性能。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括5wt9T20wt%的醇胺类化合物，更优选为5wt% 15wt%。所述醇胺类化合物具有较强的极性，其水溶液呈碱性，在本发明提供的助磨剂中，其能够螯合矿渣水泥中金属离子与矿物质的相互作用，对矿渣水泥具有显著的助磨作用，能有效地提高矿渣水泥的强度。本发明对所述醇胺类化合物的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的醇胺类化合物即可，在本发明中，所述醇胺类化合物优选为醇胺类化合物为三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺和2-羟基乙胺中的一种或多种，更优选为三乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括O. lwt9T5wt%的羟丙基甲基纤维素，更优选为O. 5wt9T2wt%。羟丙基甲基纤维素是一种功能良好的分散剂和稳定剂，其水溶液具有表面活性，在本发明中，羟丙基甲基纤维素使得本发明提供的助磨剂吸附在矿渣水泥颗粒表面，可以降低颗粒间的摩擦力，阻止和减少矿渣水泥颗粒的重新聚集，对矿渣水泥起到助磨作用；而且其还能够使本发明提供的助磨剂在粉磨过程中，矿渣水泥的粒度分布得到改善，在矿渣颗粒表面产生新的活化点，促使矿渣玻璃体发生一定程度的解聚，使得玻璃体中的晶相结构在一定程度上得到均化，激发了矿渣的潜在活性；在与本发明提供的助磨剂其他组分产生的离子的协同作用下，有利于形成稳定的水化产物，最终促进矿渣水泥的水化与硬化，提高水泥的强度；另外，羟丙基甲基纤维素的加入还能够提高本发明提供的助磨剂 的稳定性。本发明对所述羟丙基甲基纤维素的来源没有特殊的限制，可以采用羟丙基甲基纤维素的市售商品，如石家庄优甫化工有限公司生产的粘度规格为400的羟丙基甲基纤维素。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括5wt9T30wt%的多元醇类化合物，更优选为10Wt9T20wt%。本发明对所述多元醇类化合物的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的多元醇类化合物即可。在本发明中，所述多元醇类化合物优选含有2个或3个羟基，更优选为乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种。多元醇类化合物为具有较强的极性表面活性物质，在本发明中，极性小分子会吸附在颗粒表面，降低表面能，阻止颗粒的团聚，起到助磨的作用。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括O. 5wt°ri0wt%的六偏磷酸钠，更优选为lwt9T5wt%。在本发明中，六偏磷酸钠能够增加混合材的使用量，提高水泥的比表面积，有利于水泥与其他物质的接触与凝结，提高了水泥的性能。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括lwt% ^10wt%的可溶性硫酸盐，更优选为lwt°/T5wt%。在本发明中，可溶性的硫酸盐极易与水泥水化产物作用，生成高分散性的硫酸钙，加快水泥的硬化，提高早期强度。本发明对所述可溶性的硫酸盐的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的可溶性硫酸盐即可，在本发明中，所述可溶性硫酸盐优选为硫酸钠、硫代硫酸钠和硫酸钾中的一种或多种，更优选为硫酸钠。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括lwt9T8wt%的十二烷基苯磺酸钠，更优选为2wt9T5wt%。在本发明中，十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，能阻止颗粒聚集，降低物料的表面能，起到助磨的作用。本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂包括余量的水，本发明对所述水没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水即可。在本发明中，所述水优选为去离子水。由于水的加入，使得本发明提供的助磨剂为液体，有利于其与水泥的充分接触，进一步地提高了水泥的性能。在本发明提供的助磨剂中，羟丙基甲基纤维素对矿渣起到激发作用，有利于使得到的助磨剂形成稳定的水化产物，可以提高水泥的强度，同时可以提高液体助磨剂的稳定性；醇胺类化合物具有较强的极性，其水溶液呈碱性，能够鳌合矿渣水泥中的金属离子与矿物质相互作用，对矿渣水泥有显著的助磨作用，能有效的提高水泥强度；六偏磷酸钠的加入，可以增加混合材的使用量，提高水泥的比表面积；可溶性硫酸盐极易与水泥水化产物作用，生成高分散性的硫酸钙，加快水泥的硬化，提高早期强度。本发明提供的助磨剂中多种基团协同作用，大大提升了助磨剂的性能，能够有效地改善水泥的强度，而且能够增加混合材的添加量，减少水泥熟料的使用，降低了生产成本，还能够实现节能减排。实验结果表明，本发明提供的助磨剂用于水泥中时，得到的水泥的抗折强度可达9. 5MPa，抗压强度可达约55MPa。
本发明对所述用于矿渣水泥的助磨剂的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的组合物制备的技术方案将上述组分混合后即可得到。为了得到使上述各组分能够混合地更加均匀，更充分的发挥各组分的作用，本发明优选按照下述方法制备用于矿渣水泥的助磨剂将上述技术方案所述的水的1/Γ1/2进行加热，向其中加入上述技术方案所述的羟丙基甲基纤维素，在搅拌的条件下将余下的水加入其中，然后降温并搅拌至溶液透明，然后向其中加入上述技术方案所述的醇胺类化合物、多元醇类化合物、六偏磷酸钠、可溶性硫酸盐和十二烷基苯磺酸钠，搅拌后得到用于矿渣水泥的助磨剂。本发明为了使所述羟丙基甲基纤维素能够充分溶解，首先将上述技术方案所述的水的1/Γ1/2进行加热，更优选为1/3飞/12，然后向其中加入上述技术方案所述的羟丙基甲基纤维素，在搅拌的条件下将余下的水加入其中，降温并搅拌至透明，得到羟丙基甲基纤维素溶液。在本发明中，所述加热的温度优选不低于70°C，更优选为70°C 80°C ;本发明对所述搅拌的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可，如可以采用人工搅拌的方式，也可以采用机械搅拌的方式；本发明对所述降温的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的降温的技术方案即可，本发明可以采用自然冷却的方法进行降温，本发明优选将温度降至常温；得到羟丙基甲纤维素溶液后，本发明向所述羟丙基甲基纤维素溶液中加入上述技术方案所述的醇胺类化合物、多元醇类化合物、六偏磷酸钠、可溶性硫酸盐和十二烷基苯磺酸钠，搅拌后得到用于矿渣水泥的助磨剂。本发明对所述醇胺类化合物、多元醇类化合物、六偏磷酸钠、可溶性硫酸盐和十二烷基苯磺酸钠的加料顺序没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的在组合物制备过程中各组分的加料顺序即可，本发明优选向所述羟丙基甲基纤维素溶液中依次加入醇胺类化合物、多元醇类化合物、六偏磷酸钠、可溶性硫酸盐和十二烷基苯磺酸钠；在本发明中，所述搅拌的时间优选为20分钟 50分钟，更优选为25分钟 40分钟。得到用于矿渣水泥的助磨剂后，本发明考察了其对水泥性能的改进作用，具体过程如下本发明将得到助磨剂在φ500 mmx500 mm标准实验小磨中进行实验，水泥的物料配比为46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0wt%的矿渣，向其中加入水泥物料总质量
O.05wt%上述技术方案所述的助磨剂或上述技术方案制备得到的助磨剂，混合后向其中加入水，以达到水泥的标准稠度，混合均匀后测试得到的水泥的性能。
结果表明，本发明提供的助磨剂对水泥的标准稠度用水量几乎没有改变，这说明，本发明提供的助磨剂对水泥的用水量没有影响；加入助磨剂后水泥在各龄期的强度均得到提高，这说明，本发明提供的助磨剂能够有效地提高水泥的强度，利于其应用。本发明提供了一种用于矿渣水泥的助磨剂，包括以下组分5Wt9T20Wt%的醇胺类化合物；0. lwt% 5wt%的轻丙基甲基纤维素；5wt% 30wt%的多兀醇类化合物；0. 5wt% 10wt%的六偏磷酸钠；lwt°/Tl0wt%的可溶性硫酸盐；lwt°/T8wt%的十二烧基苯磺酸钠；余量为水。在本发明提供的助磨剂中，羟丙基甲基纤维素对矿渣起到激发作用，有利于使得到的助磨剂形成稳定的水化产物，可以提高水泥的强度，同时可以提高液体助磨剂的稳定性；醇胺类化合物具有较强的极性，其水溶液呈碱性，能够鳌合矿渣水泥中的金属离子与矿物质相互作用，对矿渣水泥有显著的助磨作用，能有效的提高水泥强度；六偏磷酸钠的加入，可以增加混合材的使用量，提高水泥的比表面积；可溶性硫酸盐加快水泥的硬化，提高早期强度。本发明提供的助磨剂中多种基团协同作用，大大提升了助磨剂的性能，能够有效地改善水泥的强度，而且能够增加混合材的添加量，减少水泥熟料的使用，降低了生产成本，还能够实现节能减排。实验结果表明，本发明提供的助磨剂用于水泥中时，得到的水泥的抗折强度可达9. 5MPa，抗压强度可达约55MPa。 另外，本发明提供的助磨剂为液体助磨剂，利于其与水泥的充分接触，从而能够更好的作用于水泥，有利于进一步提高水泥的综合性能。为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的用于矿渣水泥的助磨剂进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例I按重量比，将重量比为66. 5%的去离子水的三分之一加热至70°C，向其中加入1%的羟丙基甲基纤维素，并且不断搅拌分散，然后将余量的冷水加入其中，降温不断搅拌至溶液透明。然后向其中依次加入10%的三乙醇胺、15%的丙三醇、2%的六偏磷酸钠、3%的无水乙酸钠和2. 5%的十二烷基苯磺酸钠，搅拌半小时后得到助磨剂。本发明将得到的助磨剂在(p500mmx500mm标准实验小磨中进行实验，测试其性能，水泥的物料配比为46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的矿渣，实验结果如表I所示，表I为本发明实施例和比较例得到的助磨剂的性能测试结果。实施例2按重量比，将重量比为57%的去离子水的三分之一加热至70°C，向其中加入2%的羟丙基甲基纤维素，并且不断搅拌分散，然后将余量的冷水加入其中，降温不断搅拌至溶液透明。然后向其中依次加入12%的二乙醇胺、20%的丙二醇、3%的六偏磷酸钠、1%的无水乙酸钠和的5%十二烷基苯磺酸钠，再搅拌半小时后得到助磨剂。本发明将得到的助磨剂在(p500mm x 500mm标准实验小磨中进行实验，测试其性能，水泥的物料配比为46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的矿渣，实验结果如表I所示，表I为本发明实施例和比较例得到的助磨剂的性能测试结果。实施例3按重量比，将重量比为68%的去离子水的三分之一加热至70°C，向其中加入2%的羟丙基甲基纤维素，并且不断搅拌分散，然后将余量的冷水加入其中，降温不断搅拌至溶液透明。然后向其中依次加入8%的三异丙醇胺、10%的乙二醇、5%的六偏磷酸钠、5%的无水乙酸钠和2%的十二烷基苯磺酸钠，搅拌半小时后得到助磨剂。本发明将得到的助磨剂在(p500mm><500mm标准实验小磨中进行实验，测试其性能，水泥的物料配比为46. Owt %的熟料、4. Owt %的石膏和50. 0%的矿渣，实验结果如表I所示，表I为本发明实施例和比较例得到的助磨剂的性能测试结果。比较例I按照物料配比为46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的矿渣制备得到水泥，将得到的水泥进行性能测试，结果如表I所示，表I为本发明实施例和比较例得到的助磨剂的性能测试结果。比较例2按重量比将10%的三乙醇胺、15%的丙三醇、2%的六偏磷酸钠、3%的无水乙酸钠和
2.5%十二烷基苯磺酸钠依次加入余量的去离子水中，搅拌半个小时后，得到助磨剂。本发明将得到的助磨剂在φ500ηιπ〗>:500ιιιη 标准实验小磨中进行实验，测试其性能，水泥的物料配比为46. 0wt%的熟料、4. 0wt%的石膏和50. 0%的矿渣，实验结果如表I所示，表I为本发明实施例和比较例得到的助磨剂的性能测试结果。表I本发明实施例和比较例得到的助磨剂的性能测试结果
权利要求
1.一种用于矿渣水泥的助磨剂，包括以下组分 5wt% 20wt%的醇胺类化合物； O.lwt9T5wt%的羟丙基甲基纤维素； 5wt% 30wt%的多元醇类化合物； O.5wt%^10wt%的六偏磷酸钠； lwt% 10wt%的可溶性硫酸盐； lwt% 8wt%的十二烧基苯磺酸钠； 余量为水。
2.根据权利要求I所述的助磨剂，其特征在于，包括O.5wt9T2wt%的羟丙基甲基纤维素。
3.根据权利要求I所述的助磨剂，其特征在于，包括10Wt9T20wt%的多元醇类化合物。
4.根据权利要求I所述的助磨剂，其特征在于，包括1被% 5#%的六偏磷酸钠。
5.根据权利要求I所述的助磨剂，其特征在于，包括lwt9T5wt%的可溶性硫酸盐。
6.根据权利要求I所述的助磨剂，其特征在于，所述醇胺类化合物为三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺和2-羟基乙胺中的一种或多种。
7.根据权利要求I或3任意一项所述的助磨剂，其特征在于，所述多元醇类化合物含有2个或3个羟基。
8.根据权利要求7所述的助磨剂，其特征在于，所述多元醇类化合物为乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种。
9.根据权利要求I或5任意一项所述的助磨剂，其特征在于，所述可溶性硫酸盐为硫酸纳、硫代硫Ife纳和硫Ife钟中的一种或多种。
10.根据权利要求I所述的助磨剂，其特征在于，所述水为去离子水。
全文摘要
本发明提供了一种用于矿渣水泥的助磨剂，本发明提供的助磨剂包括以下组分5wt%~20wt%的醇胺类化合物；0.1wt%~5wt%的羟丙基甲基纤维素；5wt%~30wt%的多元醇类化合物；0.5wt%~10wt%的六偏磷酸钠；1wt％~10wt%的可溶性硫酸盐；1wt%~8wt%的十二烷基苯磺酸钠；余量为水。在本发明提供的助磨剂中，羟丙基甲基纤维素有利于激发矿渣的活性，有利于反应过程中形成稳定的水化产物，改善水泥性能，提高水泥的强度，同时提高液体助磨剂的稳定性。实验结果表明，本发明提供的助磨剂使水泥的抗折强度可达9.5MPa，抗压强度可达约55MPa。
文档编号C04B24/38GK102942324SQ20121051712
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者赵洪义, 张秋艳, 朱化雨, 傅秀新, 冯恩娟, 朱孔赞, 陈怀成, 殷俊峰, 李成武 申请人:山东宏艺科技股份有限公司, 临沂大学