本发明涉及水泥产业技术领域，特别是涉及一种高效水泥助磨剂及其制备方法。
背景技术：
水泥产业是高耗能产业，水泥生产过程中粉磨是消耗能源最大的环节，相关的数据显示粉磨电耗占水泥生产总耗能的60-70％，粉磨消耗的能量大多数以热量的形式散失，可见粉磨是一种效率极低的生产环节。粉磨效率低往往是由于随粉磨时间的延长，物料细度和比表面积增加，当物料达到一定细度时，粉末与粉末之间的粘滞力也大幅增加，从而导致物料断裂，裂纹重新愈合极大的削弱磨料机钢球与熟料之间的机械碰撞，使合格粒径的粒子由于不能及时卸除磨外，从而产生缓冲垫层减小磨内的冲击力造成糊球现象。
水泥工业常采用以下几种方式提高粉磨效率：(1)机械分离已达到要求细度的水泥；(2)改进粉磨设备来满足生产要求；(3)选用助磨剂产品来提高粉磨效率。由于助磨剂的掺量相对低，资金投入小，且助磨效果突出，成为大多数水泥厂家的首选助磨产品。然而，目前大多数水泥助磨剂存在成本高，来源不稳定，效果不够理想等问题，因此，研制一种原料来源稳定、成本低、助磨效果好的水泥助磨剂是当前水泥产业发展的迫切需求。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种高效水泥助磨剂及其制备方法，该高效水泥助磨剂产品成本低，来源稳定，助磨效果好。
本发明的技术方案如下：
一种高效水泥助磨剂，由原料按以下按照重量份数制成：木薯淀粉15-30份、分散剂1-3份、催化剂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、甲基丙烯磺酸钠3-8份、丙烯酸10-20份、引发剂1-3份。
以上所述的高效水泥助磨剂，由原料优选按以下按照重量份数制成：木薯淀粉20份、分散剂2份、催化剂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、甲基丙烯磺酸钠6份、丙烯酸15份、引发剂2份。
以上所述的高效水泥助磨剂，所述分散剂优选为乙醇，所述催化剂优选为盐酸，所述引发剂优选为过硫酸铵。
以上所述的高效水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1.按照以下重量份数分别称取原料：木薯淀粉15-30份、分散剂1-3份、催化剂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、甲基丙烯磺酸钠3-8份、丙烯酸10-20份、引发剂1-3份；
2.淀粉的水解：向反应釜中依次加入分散剂和木薯淀粉，充分搅拌均匀；再加入催化剂，将反应釜升温至50-80℃，5-8小时后停止加热，滤过，得到水解后的木薯淀粉；
3.磺化木薯淀粉的合成：向反应釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，搅拌均匀后再加入步骤2中得到的水解后的木薯淀粉，升温至80-100℃，反应1-3小时后停止加热，即得磺化木薯淀粉；
4.将磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸及引发剂通过聚合反应制得液态水泥助磨剂。
所述分散剂优选为乙醇，所述催化剂优选为盐酸，所述引发剂优选为过硫酸铵。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过对木薯淀粉改性制备的水泥助磨剂，原料来源广泛、价格低廉；作为水泥助磨剂加入到水泥中的掺量也低，低于0.08％的掺量均取得很好的助磨效果，因此，节约生产及使用成本；
2.本发明的助磨剂制备方法简单，容易操作，可实现大规模生产；
3.掺入本发明的助磨剂可有效改善水泥粉体的流动性，从而提高粉磨效率，台时产量提高25％以上，实现水泥生产企业的节能降耗的目的；
4.本发明还能促进水泥的水化进程，改善水泥硬化后的结构特征，缩短水泥凝结时间，提高水泥抗折、抗压强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
所述乙醇为95％的乙醇。
所述盐酸为浓盐酸。
一、高效水泥助磨剂的制备
实施例1
一种高效水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1.按照以下重量份数分别称取原料：木薯淀粉15kg、乙醇1kg、盐酸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、甲基丙烯磺酸钠3kg、丙烯酸10kg、过硫酸铵1kg；
2.淀粉的水解：向反应釜中依次加入分散剂和木薯淀粉，充分搅拌均匀；再加入催化剂，将反应釜升温至50℃，8小时后停止加热，滤过，得到水解后的木薯淀粉；
3.磺化木薯淀粉的合成：向反应釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，搅拌均匀后再加入步骤2中得到的水解后的木薯淀粉，升温至80℃，反应3小时后停止加热，即得磺化木薯淀粉；
4.将磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸，加入适量水使溶解，混匀，加热至85℃，加入过硫酸铵，保温3小时，调节pH值至中性，制得液态水泥助磨剂。
实施例2
一种高效水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1.按照以下重量份数分别称取原料：木薯淀粉30kg、乙醇3kg、盐酸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、甲基丙烯磺酸钠8kg、丙烯酸20kg、过硫酸铵3kg；
2.淀粉的水解：向反应釜中依次加入分散剂和木薯淀粉，充分搅拌均匀；再加入催化剂，将反应釜升温至80℃，5小时后停止加热，滤过，得到水解后的木薯淀粉；
3.磺化木薯淀粉的合成：向反应釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，搅拌均匀后再加入步骤2中得到的水解后的木薯淀粉，升温至100℃，反应1小时后停止加热，即得磺化木薯淀粉；
4.将磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸，加入适量水使溶解，混匀，加热至95℃，加入过硫酸铵，保温4小时，调节pH值至中性，制得液态水泥助磨剂。
实施例3
一种高效水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1.按照以下重量份数分别称取原料：木薯淀粉20kg、乙醇2kg、盐酸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、甲基丙烯磺酸钠6kg、丙烯酸15kg、过硫酸铵2kg；
2.淀粉的水解：向反应釜中依次加入分散剂和木薯淀粉，充分搅拌均匀；再加入催化剂，将反应釜升温至70℃，6小时后停止加热，滤过，得到水解后的木薯淀粉；
3.磺化木薯淀粉的合成：向反应釜中依次加入N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸，搅拌均匀后再加入步骤2中得到的水解后的木薯淀粉，升温至90℃，反应2小时后停止加热，即得磺化木薯淀粉；
4.将磺化木薯淀粉、甲基烯基聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸，加入适量水使溶解，混匀，加热至90℃，加入过硫酸铵，保温3.5小时，调节pH值至中性，制得液态水泥助磨剂。
二、助磨效果
取同一批次的水泥熟料，按照熟料与石膏以95:5的重量比配制，再按照0.06％的重量百分比加入上述实施例制得的水泥助磨剂产品，入磨进行粉磨，按照中华人民共和国的国家标准GB/T26748-2011《水泥助磨剂》之附录A(规范性附录)《助磨剂效果试验方法》测定助磨效果，结果详见表1。
表1水泥熟料颗粒分布情况台时产量情况
结果表明：本发明实施例1-3样品能有效改变水泥颗粒的粒度分布，与未添加任何助磨剂的水泥熟料相比，3-32μL颗粒的含量增加了6％以上，≤3μL颗粒的含量减少了4％以上，较市售液体复合助磨剂助磨效果好。说明本发明助磨剂有效改善水泥的粒径分布，掺入本发明的助磨剂可有效改善水泥粉体的流动性，从而提高粉磨效率，台时产量提高25％以上，实现水泥生产企业的节能降耗的目的。
三、应用试验
将上述实施例1-3制得的水泥助磨剂产品按照0.05-0.08％的比例，掺入到水泥中，与市售市售液体复合助磨剂进行粉磨效果对比，并测试水泥的凝结时间和强度，结果如下：
结果表明：本发明实施例的液体复合助磨剂制得的样品在提高水泥的粉磨效率、减少能耗的同时，能够改善水泥硬化后的结构特征，增强水泥的抗折、抗压强度及水泥早后期强度。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。