促进粒状炉渣脱水用的混合剂和使用方法

专利名称:促进粒状炉渣脱水用的混合剂和使用方法
本发明是关于用作水泥原料的粒状炉渣脱水混合剂和使用方法。
在钢铁工业中，产生大量的炉渣付产品。有潜在水凝性质的所谓粒状炉渣，可以通过使高炉出来的熔化炉渣与水接触淬火，并经造粒获得，这些炉渣是生产水泥用的重要原料。为了利用粒状炉渣作生产水泥用的原料，必须把它干燥、粉碎。粒状炉渣的含水量为4％或更低时，可利用粉碎过程中产生的热量使炉渣干燥，因此，据说就不需要再进一步干燥。
关于粒状炉渣的干燥，可以想象是这样一个把湿的粒状炉渣薄薄的一层撒开在地上，在阳光下晒干的过程。但是，在这样的过程中，要晒干大量的炉渣，则需要有一块相当大的地面，因此，实际上是不适用的。现实的情况是趁粒状炉渣还是湿的，把大量的炉渣一堆堆的堆在室外，让它自然干燥，促使其含水量接近8-10％，然后在水泥生产等过程中通过加热再进一步干燥。
在这方面，最近已提出利用生铁生产过程中至今作为废热被排出的热源的干燥过程。但是，这过程有一个缺点由于粒状炉渣对水有强的亲和力，需要用大量的热来干燥，而且需要干燥的炉渣量非常大，这就要有一个庞大的昂贵的干燥设备。
本发明是在为了改进这种技术状态，使用适当的试剂处理粒状炉渣的研究工作之后完成的。
在日本专利公报昭52(1977)43477(相应的美国专利号4,039,466)中，公开了一项发明“细湿矿石脱水剂基本上是由分子中有聚氧化烯基链、浊点为35℃或更低的非离子表面活性剂(A)和阴离子表面活性剂(B)组成的，阴离子表面活性剂的分子中有疏水的聚氧化烯基链，该链主要是疏水的氧化烯基(即除-CH2-CH2-O-外的氧化烯基)。”在同一公报中，有大意是这样的描述阴离子表面活性剂，例如烷基苯磺酸钠，磺基琥珀酸二辛酯钠盐等等，据说对煤粉的脱水，石英砂等的脱水是有效的。但是，说明中没有提到该脱水剂可用来使粒状炉渣脱水，该粒状炉渣不是矿石，而是人工制备的无机固体，有潜在的水凝性。
在日本公开特许公报昭57(1982)84708中，公布发明了一种试剂，它能帮助不溶于水或难溶于水的金属氢氧化物的含水沉浆在过滤时脱水，该脱水剂是一种阴离子表面活性剂，其通式为R-O-(AO)n-SO3M(式中，R代表C8-C24的烷基或烯基，A代表C2-4的亚烷基，n是1-100的整数)。但是，至于把上述试剂用来帮助其它矿石，例如，许多金属氧化物的混合物等等在过滤时脱水，将会产生什么样的效果，在公报中既没作介绍，也没有提到。
一般，炉渣的主要成份是CaO和SiO2，高炉炉渣除了主要成份外，还有Al2O3，MgO等等。这些氧化物在炉渣中不是以单个游离的氧化物存在的，而是彼此间结合在一起的。例如，CaO和SiO2生成硅酸钙化合物。因此，即使让炉渣与水接触，也不发生炉渣与水反应转化为主要组成是Ca(OH)2混合物的情况。
在美国书No 4,210531中，公布了一项有关精矿脱水过程的发明，该过程包括首先是用聚丙烯酰胺絮凝剂处理含水精矿浆，接着是含阴离子表面活性剂(例如磺基琥珀酸二烷基酯)的混合剂与矿浆混合，最后是从矿浆中除水。但是，在说明书中没有提到该混合剂可以用于粒状炉渣的脱水，该炉渣是人工制备的无机固体，有潜在的水凝性。
在美国书No 4,447,344中，公开了一项发明，是关于促使一种颗粒性矿物的多水矿浆脱水用的混合剂，以及使用该混合剂使湿的颗粒性矿物脱水的方法，所用的混合剂中含一种特殊的非离子表面活性剂和水溶助长剂。虽然在说明书中介绍如何把那些在分子中磺酸基是与一价的C8-9的烃基相连的化合物用作为水溶助长剂，但是这些化合物亲水性太大，不能归属为表面活性剂的类别。而且，在说明书中没有提到该混合剂可以用于粒状炉渣的脱水，该炉渣是人工制备的无机固体，有潜在的水凝性。
在这种情况下，本专利的发明人，经过认真的研究，首次发现了这个事实不同的阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，对促进湿的粒状炉渣脱水显示出明显的效果。
但是，因表面活性剂有起泡的性质或起泡的倾向，要把这种阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，作为促进其脱水的试剂实际用在粒状炉渣上是有困难的。
用加压水破碎和淬火的炉渣所生成的泥浆状颗粒炉渣，通常要用金属网或诸如此类的装置过滤，然后，把收集的粒状炉渣堆积起来。过滤分离出来的水，通常作为破碎炉渣用的加压水循环使用。为此，曾考虑在泥浆过滤之前加入表面活性剂溶液，或在收集并堆积在一起的粒状炉渣上撒表面活性剂溶液进行处理。
然而，在前一种情况下，是把表面活性剂溶液加入泥浆中，表面活性剂被带进循环水系统，结果，在该系统中，特别是靠近循环泵的地方发生严重起泡，并且使破碎炉渣用水的循环使用成为不可能。在循环系统的外边也发生起泡。
另一方面，在后一种情况下，是把表面活性剂溶液，通过稀释和搅拌制备供撒用的表面活性剂溶液时起泡。此外，泼撒用的溶液不能输送，因为在输送过程中，特别是靠近输送泵的地方溶液起泡。
此外，在输送泵中由于起泡会出现“空穴”现象，导致降低泵的使用寿命。
此外，即使大量使用消泡剂(其量与所使用的表面活性剂浓度相当)也很难有效而持久地抑制起泡。
因此，实际上在工业规模应用中不能使用阳离子或阴离子表面活性剂。
然而，现已发现，同时使用上述阳离子表面活性剂和阴离子表面活性则能抑制可能发生的起泡，达到工业规模实际应用的程度，而不损害促进脱水的显著效果。本发明就是基于这样的事实完成的。
本发明的混合剂和使用方法能够用湿的粒状炉渣来生产高炉炉渣水泥，其含水量为4％或低于4％，不用进行加热干燥。可以这样说，粒状炉渣本是高炉或转炉的残留物，如用费用高的加热处理方法将炉渣加工成产品是不合适的。因此，本发明是非常实用的方法。
本发明提供一种促进粒状炉渣脱水用的混合剂，它包括(a)从下列通式表示的那些组表面活性剂中选出的一个或几个阴离子表面活性剂。
RO-(CH2CH2O-)SO3M (I)
RCOOCH2O-(CH2CH2O-)SO3M (III)式中，R代表一价C11-30烃基，R′代表氢原子，或一价C1-7烃基M代表H+、Na+、K+、NH4+、1/2Mg2+或1/2 Ca2+无机阳离子或一价的C10或更小的有机阳离子，n的平均值为3-20；(b)从在分子中至少含有一个一价C11-30烃基的组表面活性剂中选出的一个或几个阳离子表面活性剂。上述阴离子表面活性剂与上述阳离子表面活性剂以79-50％(按重量)与21-50％(按重量)之比进行混合；它还包括促进粒状炉渣脱水的方法，该法包括用混合剂处理湿的粒状炉渣，混合剂包括(a)从下列通式表示的组表面活性剂中选出的一个或几个阴离子表面活性剂。
RO-(CH2CH2O-)SO3M (I)
RCOOCH2O-(CH2CH2O-)nSO3M (III)式中，R代表一价C11-30烃基，R′代表氢原子，或一价C1-7烃基，M代表H+、Na+、K+、NH4+、1/2Mg2+或1/2 Ca2+无机阳离子或一价的C10或更小的有机阳离子，n的平均值为3-20；(b)从在分子中至少含有一个一价C11-30烃基的组表面活性剂中选出的一个或几个阳离子表面活性剂。在中性介质或PH为7或7以上碱性介质中，把上述的阴离子表面活性与上述的阳离子表面活性剂按79-50％(按重量)与21-50％(按重量)之比进行混合。
最佳实例介绍本发明所用的阴离子表面活性剂是从下列通式(I)-(III)表示的混合物中选出。
RO-(CH2CH2O-)nSO3M (1)(如聚氧化乙烯烷基醚硫酸盐，聚氧化乙烯烷基苯基硫酸盐)RCONH-(CH2CH2O-)nSO3M (II)(如脂肪酸和羟乙胺(HOCH2CH2NH)及酰胺制得聚乙氧基化后的产物硫酸盐)RCOOCH2O-(CH2CH2O-)nSO3M (III)(如脂肪酸，甲醛和三甘醇缩合物硫酸盐)式中，R、M和n按上面所定的，n最好为3-10。无机阳离子M的适合例子是伯胺、仲胺或叔胺和季铵基团。
下面更具体地列举出阴离子表面活性剂的例子，通式为(1)的有C12H25O(CH2CH2O)3SO3Na和C16H33O(CH2CH2O)6SO3Na，通式为(II)的有C11H23CONH(CH2CH2O)4SO3Na和C17H35CONH(CH2CH2O)8SO3Na，通式为(III)的有C11H23COOCH2O(CH2CH2O)3SO3Na。
本发明使用的阳离子表面活性剂是在分子中含一价C11-30烃基的那些表面活性剂，如上面引用的日本公开特许公报No昭60-16841中所述。特别提及的是用通式R-X (IV)表示的游离碱，及其盐，和含用通式表示的季氮原子的化合物。
+G-式中，R代表一价C11-30烃基，
或
Y代表-
(式中，A、A′、A″和A可能彼此相同或不相同，各代表氢原子。一价C1-7烃基，或C1-4羟基，Q、Q′、Q″和Q可能彼此相同或不相同，各代表一价C1-7烃基，或C1-4羟基，R′代表一价C1-30烃基，它可能与R彼此相同或不相同，Z和Z′各代表二价C1-7烃基，它们可能彼此相同或不相同，G代表一价阴离子)。
下面更具体地说明上述通式(IV)所表示的化合物。
化合物通式
式中，R代表例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基芳烷基等等，A和A′各代表氢原子，通式表示的脂族伯胺有例如，硬脂胺、油胺。
化合物通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基等等。Z代表，例如，-C2H4-、-C3H6-等等。A和A′各代表，例如，氢原子、-C2H4OH等等。
如
(R是环烷酸RCOOH或脂肪酸RCOOH的基)化合物的通式为
式中R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基等等。这类化合物如硬脂脒；化合物的通式为
式中R代表，例如，脂族烷基。通式可用实例烃基胍作代表。
化合物的通式为
式中，R代表，例如是脂族烷基。A代表，例如，-CH3、-C2H5等等。
化合物的通式为
式中，R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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表示的化合物的实例是用R为环烷酸RCOOH基或脂肪酸RCOOH基，A为-C2H4OH，如1-羟乙基-2-十七碳烯基-2-咪唑啉的那些化合物作代表。
下面具体说明由通式(V)所表示的化合物。
化合物的通式为
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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。这类化合物如硬脂基三甲基铵、十六烷基三乙基铵、十二烷基二甲基苯基铵等等。
化合物的通式为
式中R和R′各代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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。这些化合物如二月桂基二甲基铵。
化合物的通式为
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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。
化合物的通式为
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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。
化合物的通式为
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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。
化合物的通式为
式中R代表，例如脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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。
化合物的通式为
式中R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等。
Q代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等，化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等，Q代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等。
化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等，Q代表，例如，-CH3、-C2H5、-C2H4OH等等；化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等；化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等，Z代表，例如，-CH2-；化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等，Z代表，例如，-C6H4-，-C6H4-CH2-等等；化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等，Z代表，例如，-CH2-；化合物的通式为
和化合物的通式为
式中，R代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、芳烷基、烷代苯基等等，Q和Q′各代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等；化合物的通式为
式中，R和R′各代表，例如，脂族烷基、烷基取代的脂环烃基、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-；化合物的通式为
式中，R代表，例如烷基，Q和Q′各代表，例如，-CH3，-C2H5，-C2H4OH等等，(即2-取代苯并咪唑季盐化合物，构成咪唑环的两个氮原子，哪一个是转化为季氮原子还不清楚)；化合物的通式为
式中，R代表，例如烷基，Q和Q′各代表，例如，-CH3，-C2H5，C2H4OH等等；化合物的通式为
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)所表示的各种化合物的实例。
本发明的混合剂含上述阴离子表面活性剂和上述阳离子表面活性剂，其重量混合比是79-50％(前者)比21-50％(后者)，该百分比分别为阴、阳离子表面活性剂的重量与两者总重量之比。当前者的含量大于79％(重量)时，增强了促进脱水混合剂的发泡性能，而消泡变得困难。而且，用上述促进脱水的混合剂处理过的粒状炉渣所制取的水泥硬化变慢。所以阴离子表面活性剂的用量大于79％(按重量)是不可取的。另一方面，阴离子表面活性剂的用量小于50％(重量)也是不可取的，因为用这种含有阴离子表面活性剂小于50％(按重量)促进脱水混合剂处理的粒状炉渣所制取的水泥，是一种抗压强度低的水泥砂浆。当阴离子表面活性剂的比例为两种表面活性剂总量的79至50％(按重量)时，抑制了促进脱水混合剂的发泡力。这种混合剂表现出非常好的促进脱水效果，并且，事实上也不影响用经其处理的粒状炉渣所制取的水泥硬化速度和硬质化的水泥制品的强度。顺便说说，根据具体情况，在这种混合剂中可以加入消泡剂。在工业规模的实际应用中，与消泡剂一起使用，完全可以防止发泡。因此，根据需要，把消泡剂加入混合剂是更可取的。尽管对加入消泡剂的数量没有任何限制，通常加入消泡剂的适宜用量是5至100份(按重量)，而加入5至50份(按重量)的消泡剂是更可取的。最好使用通常所说的硅酮消泡剂，根据具体情况也可以使用多离子系列的表面活性剂作这种消泡剂。
不言而喻，如果需要的话，在本发明的促进脱水混合剂中可以加入其它成分(例如粘度改良剂、杀菌剂、溶剂、等等)，它们不影响炉渣和上述表面活性剂。
当本发明的表面活性剂用量(也就是上述阴离子表面活性剂和上述阳离子表面活性剂的总量)太少时，促进脱水效果差，当它们用量太多时，即浪费表面活性剂，一点也不增加促进脱水的效果。因而，表面活性剂的用量为所处理的干粒状炉渣重量的1至0.002％(重量)是更可取的，特别可取的用量为0.005至0.5％(重量)。
用本发明混合剂处理的粒状炉渣是湿的或是含水粒状炉渣。该粒状炉渣可能是浸渍在水中或是已从水中取出。
在用本发明混合剂处理湿的粒状炉渣时，使用的是呈水溶液形式的表面活性剂，而使用呈水溶液形式的表面活性剂更为可取。在本发明的方法中，处理粒状炉渣时液体介质的PH值保持为7或更大。PH值小于7是不利的，因为此时促进脱水效果变差。当PH值太高时，尽管促进脱水的效果好，而处理液对人体将是危险的。因而，PH值不大于11，尤其是不大于10时，进行这种处理是更可取的。
按照本发明的方法，可以直接在浸渍水中加入本发明混合剂或加入本质上是中性的和碱性的本发明混合剂，来处理浸渍在PH值为7或更大的水中的粒状炉渣，然后搅拌混合物。从浸渍水中取出了粒状炉渣后，可以采用粒状炉渣浸渍在本质上是中性或碱性的混合剂溶液中的方法，或是采用在湿粒状炉渣上撒本质上是中性或碱性的混合剂溶液的方法。由于吸附在炉渣上的水中含有从炉渣上洗提下来的氧化钙(CaO)，故通常呈碱性。因而，即使混合剂溶液是酸性溶液，当该溶液与吸附在炉渣上的水或与炉渣浸渍水混合时，只要它能够在碱性或中性范围内，也可以在应用本发明的过程中使用该酸性溶液。用混合剂溶液处理湿粒状炉渣后，如果从炉渣上分离出来的水呈中性或碱性时，应该认为是在中性或碱性条件下完成了炉渣的处理。
表面活性剂的浓度(也就是在用于粒状炉渣促进脱水处理的溶液中，阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的总浓度)最好是0.003％(按重量)或更高，尤其好的是0.005％(按重量)或更高。当浓度太低时，促进脱水效果差。另一方面，当浓度太高时，用于粒状炉渣的表面活性剂的比例变大，所以浪费了表面活性剂。通常，浓度保持在2％(按重量)或更低是更为可取的。
当使用本发明混合剂的水溶液来处理粒状炉渣促进其脱水时，混合剂中阳离子表面活性剂可能会产生沉淀物，这取决于作为溶剂的水的质量和特性。既然是这样，必须挑选在上述水中不产生沉淀物的阳离子表面活性剂。可以通过把阳离子表面活性剂滴入水中，以证实是否产生沉淀物来判断，阳离子表面活性剂是否适合于在上述的水中使用。例如，当水中SO4-2离子含量高时，许多种阳离子表面活性剂产生沉淀物。
按照本发明的促进脱水处理方法，从湿粒状炉渣中去除水分变得容易而迅速。与不经过上述处理的炉渣比较，只经过30到60分钟的滴干过程，就可大大降低粒状炉渣的水分。
然而，按照本发明方法，可以用混合剂溶液处理后再干燥粒状炉渣，或者可以在干燥前滴干粒状炉渣。一般通过自然干燥方法能很好干燥。这里所说的自然干燥，是指不经人工加热的干燥。因此，蒸发水分所必需的潜热来自炉渣本身的热容量、大气和干燥地面的热传导、太阳的热辐射，等等。甚至当处理过的炉渣进行强迫快速干燥时，本发明也显示出良好的效果。因而，本发明完全不受干燥方法的限制。
按照本发明用于促进脱水的混合剂也有防止粒状炉渣固化和集聚的效果。
本说明中使用的″含水量″术语是指水分重量与湿粒状炉渣重量之比。
通过以下实例可更充分地解释本发明。然而，这些实例并不把本发明限制在所陈述的细节和条件范围内。
实例1
醋酸盐作阳离子表面活性剂和用C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na[n的平均值为3]作阴离子表面活性剂，制备不同混合比的两种表面活性剂的混合物，如下表1所示。在工业自来水中溶解每种混合物，以制取250ppm(按重量)浓度的溶液。根据罗斯(Ross)和迈尔斯(Miles)方法，在40℃下测定刚滴入溶液后的发泡性。为对比起见，制备仅仅含有阴离子表面活性剂的250ppm(按重量)浓度的溶液，或制备仅仅含有阳离子表面活性剂的250ppm(按重量)浓度的溶液，并且也测量刚滴入上述溶液后的发泡性。表1示出发泡高度。很显然，用了本发明混合剂，大大降低了发泡高度。
表1
在每个实验中，准备630克湿粒状炉渣(含水量为18.4％)(也就是500克干粒状炉渣)，在40℃下，将其在500克表面活性剂溶液中浸渍并搅拌两分钟，然后将其成圆锥形堆积在由不锈钢网做的篮中，并在室温下静置待空气干燥。处理炉渣后的每种处理液的PH值在9.0至9.2的范围内。
为了对比起见，在40℃下，把630克相同的湿粒状炉渣，在500克完全不含表面活性剂的工业自来水中浸渍并搅拌两分钟，然后将炉渣成圆锥形堆积在相同的篮中，并在室温下静置待空气干燥。(实验No.VII)。处理炉渣后自来水的PH值为9.1。
在空气干燥时，室温保持在25至15℃范围内。在空气干燥开始1小时和48小时后，通过测量不锈钢蓝和炉渣总重量的方法，用下面的公式计算炉渣的含水量
所得结果在下面表2中示出表2
实例2制备混合比为65∶35(按重量)的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的混合剂和占总的表面活性剂25％(按重量)的硅酮消泡剂(使用的是道式科尔宁产品FSX-001)。每种混合剂都溶解在工业自来水中，得到浓度为125ppm(按重量)的溶液。
这里所使用的阴离子表面活性剂是C18H37CONH(CH2CH2O)nSO3Na(n的平均值为6)，而阳离子表面活性剂常使用下面A-L中的一个A C12H25NH2·乙酸盐B C11H23CONHC2H4NHCH2CH2OH·乙酸盐C C18H37NHC(NH)NH2·乙酸盐
E 〔C14H29N(CH3)3〕+Cl-F 〔(C12H25)2N(CH3)2〕+Cl-
I 〔C11H23-COOC2H4N(CH3)3〕+Cl-J 〔C11H23CONHC2H14N(CH3)3〕+Cl-
在25℃按罗斯和迈尔斯方法对上述的每种溶液的泡沫进行测量时，在每种情况下泡沫的高度都是零。
将湿的601克(干的500克)的颗粒状炉渣(含水量为16.8％)浸渍在各为500克的溶液中，并在25℃下搅拌两分钟。然后，把炉渣用实例1同样的方法进行空气干燥。处理炉渣后的溶液的每个PH值在9.0～9.2的范围内。
为了对比起见，将601克同样的湿的粒状炉渣浸渍在不含表面活性剂的500克工业自来水中，在25℃下搅拌两分钟。然后，将炉渣用同样的方法在室温下进行空气干燥。处理炉渣后，自来水的PH值为9.1。
空气干燥时，室温保持在25～15℃。
在空气干燥1小时和52小时后，按照实例1同样的方法对炉渣的含水量进行测量。所得结果示于表3。
表3
上述结果表明，按照本发明可大大促进炉渣的脱水和干燥，而且也抑制了处理液泡沫的生长。
实例3制备混合比为60∶40(按重量)的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的混合剂和占总表面活性剂25％(按重量)的硅酮消泡剂(使用的是道氏科尔宁(Dow Corning′s)的产品FSX-001)。把每种混合剂都溶解在工业自来水中，得到浓度为120ppm(按重量)的溶液。
这里所用的阴离子表面活性剂是C12H25CH2O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值为4)，阳离子表面活性剂使用下列A-H中之一
在25℃下，用罗斯和迈尔斯(Ross & Miles)方法测量泡沫时，上述溶液的泡沫高度刚好都下降到零。
将618克湿的(干的为500克)粒状的炉渣(含水量为19.1％)浸渍在各为500克的溶液中，并在25℃下搅拌两分钟。然后，把炉渣用相同于实例1的方法进行空气干燥。处理炉渣后，溶液的PH值为9.0～9.2。
为对比起见，再浸渍601克同样湿度的粒状炉渣于500克工业自来水中，并在25℃下搅拌两分钟，不添加任何表面活性剂。然后，在室温下，将炉渣按照同样的方法进行空气干燥。处理炉渣后，自来水的PH值为9.1。
空气干燥时，室温保持在25～15℃。
在开始空气干燥1小时和54小时后，按照实例1同样的方法测量炉渣的含水量。所得结果示于下列表4中。
表4
从上述结果明显看出，按照本发明方法大大促进了炉渣的脱水和干燥，并且还抑制了处理液的发泡。
实例4用
作为阳离子表面活性剂，用C10H41O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值为10)作阴离子表面活性剂。将这两种表面活性剂，制备成混合物，其重量混合比为40％(前者)比60％(后者)，再在100份(重量)制得的混合物中掺入40份(重量)的消泡剂(用道氏科尔宁Dow Corning的产品FSX-001)。通过将这样制备成的混合剂加入某炼铁厂粒状炉渣制备系统的循环水中(此循环水含许多Cl-，SO4-2等，且PH值为9.5)，制备浓度为98ppm(重量)的处理液I。
另一方面，为对比起见，将40份(重量)上述硅酮消泡剂与100份(重量)上述阳离子表面活性剂掺和成的混合剂，加入上述循环水中，制备成浓度为98ppm的处理液II。
同样，为对比起见通过将上述阴离子表面活性剂先加入循环水中，再加入消泡剂，制备处理液III，该处理液III具有70ppm(重量)上述阴离子表面活性剂浓度，以及28ppm(重量)上述的消泡剂浓度。(不要将上述阴离子表面活性剂和上述消泡剂制备成混合物或将此两种试剂制备成一种稠的乳状液)。
按照罗斯(Ross)和迈尔斯(Miles)方法，在25℃下测定刚制备成的上述处理液的起泡现象，处理液I和处理液II的泡沫高度为零，而处理液III的泡沫高度为25毫米。但是，过一段时间，处理液II出现起泡，1个月后，按照罗斯(Ross)和迈尔斯(Miles)方法测定时，呈现的泡沫高度为20毫米，而处理液I即使经过一段时间后，也不起泡。
由上述阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和消泡剂组成的混合剂(按上述提到的相同混合比混合)配成一种稠乳状液，并保存3个月，然后用这种稠乳状液制备成处理液I。如此制备成的处理液I，按照罗斯(Ross)和迈尔斯(Miles)方法测定，呈现的泡沫高度也为零。但是，如用此经保存后的稠乳状液制备处理液II，当保存期延长，这种刚配成后的处理液II起泡现象就变得剧烈起来。
因此，当一种消泡剂与一种阳离子表面活性剂混合时，在刚混合后，起泡现象可以受到抑制。但经过一段时间，起泡就逐渐变得剧烈。
在各为500克的上述处理液I到III溶液中，浸渍601克(干的500克)湿的粒状炉渣(含水量16.8％)，并在25℃下，搅拌两分钟。然后，将此炉渣按实例1同样方法进行空气干燥，处理炉渣后的溶液显示的PH都为9.5。
为对比起见，将601克同样湿的粒状炉渣浸渍在上述不加任何表面活性剂的500克循环水中，并在25℃下搅拌两分钟。然后，按照同样方法(实验IV)，将炉渣在室温下进行空气干燥，处理炉渣后的循环水的PH值为9.5。
空气干燥时，室温保持在25℃～15℃。
在空气干燥开始50个小时后，摇动篮中炉渣，以使之均匀，然后用一个红外湿度计测定其含水量。测得的结果示于下表5表5
顺便提一下，从处理液放置时间的长短上，没有看出在促进脱水能力上有任何变化。
实例5以55∶45(重量)混合比将阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂混合，再向总量为100份(重量)的这两种表面活性剂中加入20份(重量)硅酮消泡剂(用道氏科尔宁(Dow Cornings)产品FSX-001)，制备成混合剂，每种混合剂都溶解在如同实例4中所用的粒状炉渣制备系统的相同循环水中，以制备浓度为90ppm(重量)的溶液。
这里所用的阴离子表面活性剂是C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值为3)；用下面A-C中一种作为阳离子表面活性剂。
戊二酸盐*醋酸盐
按照罗斯(Ross)和迈尔斯(Miles)方法，在25℃下，测定泡沫时，上述溶液的泡沫高度刚好都下降到零。
在各为500克的溶液中，浸渍618克(干的500克)湿的粒状炉渣(含水量19.1％)，并在25℃下搅拌两分钟。然后用与实例1相同的方法，将炉渣进行空气干燥，处理炉渣后的溶液显示的PH值都为95。
为对比起见，将618克同样湿的粒状炉渣浸渍在不加任何表面活性剂的500克同样的循环水中，并在25℃下搅拌两分钟。然后，在室温下按照同样方法，将炉渣进行空气干燥，处理炉渣后的循环水的PH值为9.5进行空气干燥时，室温保持在25℃～15℃。
在空气干燥开始56个小时后，按照实例4的相同方法，测定该炉渣的含水量，测得结果示于下表6
表6
实例6将由55％(重量)的阴离子表面活性剂和45％(重量)的阳离子表面活性剂组成的混合剂溶解在工业自来水中，以制备浓度为100ppm(重量)的溶液。
这里所用的阴离子表面活性剂是C11H23CONH(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值为6)；用下面A-C中的一种作为阳离子表面活性剂。
A [C14H25(CH3)3]+Cl-B C11H23CONHC2H4N(CH2CH2OH)·醋酸盐C C12H25N(CH2CH2OH)·盐酸盐此外，为对比起见，制备两种溶液一种是在相同的工业自来水中只加有上述阴离子表面活性剂，浓度为100ppm(重量)[实验序号No IV]，另一种是只加上述阳离子表面活性剂A，浓度为100ppm(重量)[实验序号No V]。
按照罗斯(Ross)和迈尔斯(Miles)方法测定上述每种溶液的泡沫。
在各为500克的溶液中，浸渍613克(干的500克)湿的粒状炉渣(含水量18.4％)，并在25℃下搅拌两分钟。然后用与实例1同样的方法将炉渣进行空气干燥，处理炉渣后的溶液显示的PH值在9.0～9.2范围内。
为对比起见，将613克(干的500克)相同的湿粒状炉渣浸入500克相同的工业自来水中并在25℃下，搅拌两分钟，没有添加表面活性剂。然后，按相同方法(实验序号No IV)，在室温下空气干燥炉渣。处理炉渣后的自来水的PH值为9.1。
空气干燥时的室温为20～30℃。
空气干燥开始6小时和48小时后，按实验1的相同方法，测定炉渣的含水量。
测定溶液起泡和炉渣含水量所得结果示于下列表7。
表7
实例7把由60％(重量)的阴离子表面活性剂和40％(重量)的阳离子表面活性剂组成的混合物溶解在粒状炉渣制备系统中相同的循环水中(如实验4所用)，以制备浓度为100ppm(按重量计)的溶液。
这里，使用的阴离子表面活性剂是C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na(n平均值为4)；并用下列A-C中的任一种溶液作阳离子表面活性剂
盐酸盐
按罗斯和迈尔斯方法，测定这三种溶液中每种溶液的泡沫。
将618克(干的500克)湿粒状炉渣(含水量为19.1％)浸入各为500克的溶液中并在25℃下，搅拌两分钟。然后，按实例1的相同方法，空气干燥该炉渣。处理炉渣后的溶液的PH值为9.5。
为对比起见，将618克相同的湿粒状炉渣浸入500克相同的循环水中并在25℃下，搅拌两分钟，未添加表面活性剂。然后，在室温下，按相同方法(实验4)空气干燥炉渣。处理炉渣后的循环水的PH值为9.5。
空气干燥时的室温为25～15℃。
空气干燥开始64小时后，按实例4所用相同方法测定炉渣的含水量。测定溶液起泡高度和炉渣含水量所得结果示于下列表8。
表8
按本发明，可促进湿粒状炉渣脱水或干燥。因此，粒状炉渣含水量可降低到低于迄今所达到的水平，甚至密集堆放的湿粒状炉渣，仅仅通过自然干燥也能如此。最重要的是，单靠自然干燥就可使粒状炉渣含水量降低到≤4％，所以，用它作水泥材料之前，不需要预先加热就可干燥炉渣。除此之外，还能抑制促进炉渣脱水用的处理液的发泡。
权利要求
1.促进粒状炉渣脱水用的混合剂的组成(a)从下列通式表示的组表面活性剂中选出的一种或几种阴离子表面活性剂。RO-(CH2CH2O)n-SO3M (I)
以及RCOOCH2O-(CH2CH2O)n-SO3M (III)式中，R代表一价C11-30烃基，R′代表氢原子或一价C1-7烃基，M代表H+，Na+，K+，NH4+，1/2 Mg2+或1/2 Ca2+无机阳离子或一价C10或更小的有机阳离子，n的平均值为3-20，(b)从在分子中至少有一个一价C11-50烃基的组表面活性剂中选出的一种或几种阳离子表面活性剂。上述阴离子表面活性剂与上述阳离子表面活性剂的混合比为79～50％(重量)与21～50％(重量)。
2.权利要求
(1)的混合剂，其特征是，阳离子表面活性剂是一种至少含一个季氮原子的表面活性剂。
3.权利要求
(1)的混合剂，其特征是，阳离子表面活性剂是一种带咪唑啉环的表面活性剂。
4.权利要求
(1)的组成，其特征是，阴离子表面活性剂是聚氧化乙烯烷基醚硫酸盐。
5.权利要求
(1)的混合剂，其特征是，消泡剂的添加量为阴离子和阳离子表面活性剂总重量的5-50％(重量)。
6.权利要求
(5)的混合剂，其特征是，消泡剂是一种硅酮消泡剂。
7.促进粒状炉渣脱水方法，其特征是，它包括在中性或PH值≥7的碱性介质中，用权利要求
(1)中的混合剂处理湿的粒状炉渣。
8.权利要求
(7)的方法，其特征是，不经加热干燥即可得到含水量≤4％的粒状炉渣。
9.权利要求
(7)或(8)的方法，其特征是，处理方法中阴离子和阳离子表面活性剂的总用量为需处理的干燥粒状炉渣量的1～0.002％(重量)。
10.权利要求
(7)或(8)的方法，其特征是，使用的是呈水溶液状的阴离子和阳离子表面活性剂。
专利摘要
促进粒状炉渣脱水用的混合剂是由一种阴离子表面活性剂和一种阳离子表面活性剂以及任选一种消泡剂混合而成，使用上述混合剂促进粒状炉渣脱水方法，上述混合剂和方法可用于制备作水泥材料用的含水量≤4％的粒状炉渣。
文档编号C04B5/00GK85104833SQ85104833
公开日1987年1月7日 申请日期1985年6月24日
发明者山本昭, 有本康隆, 今野美干男 申请人:株式会社片山化学工业研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan