可生物降解水泥助磨剂及其制备方法与流程

2021-01-31 05:01:31|

465|

起点商标网

本发明涉及一种水泥生产过程中的添加剂，特别是涉及一种可生物降解水泥助磨剂及其制备方法。
背景技术：
：我国是水泥生产大国，水泥是建筑行业一种非常基础的材料，在国民经济发展中起相当重要的作用，在国防工程、桥梁道路工程、民用住宅、商宅建筑工程等方面有着及其广泛的应用。水泥生产行业是耗能相当巨大，大约占建材工业总能耗的三分之一，水泥生产主要工艺包括三个过程：生料的粉磨、熟料的烧成和水泥熟料的粉磨。在此工艺过程中粉磨的能耗最高，并且粉磨过程中能量损失率非常高，利用率相当低，熟料粉磨过程所消耗的能量占总能量至少一半以上，只有少部分能量作用在增加物料粉磨，其他绝大部分白白浪费了。原因在于物料细度在粉磨过程中不断的增加，如果水泥达到足够的细度而不能及时卸出磨外，这在一定程度上会产生缓冲垫层的现象，从而使磨内物料再次发生冲击碰撞和粉磨，消耗了更多的能量；另外，粉体的粘附力和界面张力也会随细度的提高而变大，这会导致颗粒已形成的裂缝再一次愈合，增大再次粉磨的能耗。总而言之，以上这些都会对粉磨设备粉磨效率产生严重的影响，并且导致能量的利用率大大降低。在水泥生产中，由于能耗和粉磨效率是制约其发展的主要因素，所以提高其粉磨效率、降低能耗己经成为水泥行业急需解决的首要任务。为了提高粉磨效率，降低能耗，节约能源，目前国内水泥企业一般采用两种措施一是通过粉磨系统机械结构的改进，从而改善粉磨方式和粉磨作业工艺流程，达到节能的目的；另一种措施则是往粉磨物料中采用添加少量助磨剂的方法来达到目的。第一种措施在一定程度上能够提高粉磨效率，降低能耗，但一般需要增加机械设备，这样就大大增加了水泥生产的投资成本；而第二种措施操作简单，投资少，而且见效快，能够很好的改善水泥性能。基于第二种措施以上优点，水泥生产企业对助磨剂作用越来越重视，并且得到了国内外的广泛研究幵发及推广应用。申请号为201910174358.9的发明专利公开了一种水泥助磨剂，该水泥助磨剂由以下原料通过合成反应制成：十二烷基二甲基叔胺、双十二烷基甲胺、异丙醇、氯甲烷、碱，以及适量去离子水；合成反应的生成物为：十二烷基三甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵与水的混和物。申请号为201911265321.3的发明专利公开了一种水泥助磨剂，该水泥助磨剂由包含如下重量份数组成的原料制备而成：蔗糖类10-20份，甘油13-26份，糖蜜3-8份，分散剂2-5份，硫氰酸钠15-25份，烷基酚聚氧乙烯醚5-15份，工业盐5-15份，水50-100份。目前报导的和市场上使用的大多数助磨剂价格偏高，而且其生产过程中经过高温高压处理，工艺较为复杂，产品质量性能波动较大，并且助磨剂及含有三乙醇胺、低分子多元醇等有机成分，水泥固化后仍残留在水泥中而缓慢释放，对空气造成污染。这些不利因素都影响着助磨剂的推广使用。因此需要开发可生物降解水泥助磨剂，对人体无危害，使用方便，价格较低，具有显著的助磨效果，同时提高水泥性能，又不影响混凝土施工性能。技术实现要素：解决的技术问题：本发明克服现有技术中的不足之处，提供一种可生物降解水泥助磨剂及其制备方法。技术方案：一种可生物降解水泥助磨剂，由以下物质组成：蔗糖3-5份，造纸废水30-50份，乙酸钠20-40份，可生物降解表面活性剂3-10份，去离子水15-30份。上述造纸废水采用ph值调节剂调节ph＝7.0-7.5。上述ph值调节剂是醋酸或氨水。上述可生物降解水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：(a)可生物降解表面活性剂的制备：在反应釜中加入100份脂肪酸和10-30份马来酸酐，升温至100～110℃；保持反应温度，加入0.5-2份过氧化二苯甲酰，进行反应2-4小时；然后加入5-20份长链脂肪醇，温度为80～85℃的条件下时间为2-5小时；降温至30-40℃，加入氨水调节ph值为7.0-7.5，最后加入去离子水，得到固含量为40％的可生物降解表面活性剂；(b)取配方量的造纸废水，测定ph值，加入ph值调节剂至ph＝7.0-7.5；(c)将蔗糖、可生物降解表面活性剂加入到去离子水中，在40-50℃下搅拌均匀；(d)将乙酸钠加入到去离子水中，在40-50℃下搅拌均匀后加入造纸废水，继续搅拌均匀；(e)将步骤(d)得到的混合物边搅拌边加入到步骤(c)得到的混合物中，搅拌均匀即得到可生物降解水泥助磨剂。上述脂肪酸是芥酸、油酸、亚油酸、棕榈酸或亚麻酸。上述长链脂肪醇是庚醇、异辛醇、异癸醇或十二醇。有益效果：1、本发明的可生物降解水泥助磨剂无毒副作用，符合国家和行业的相关标准；2、本发明的可生物降解水泥助磨剂采用蔗糖等可生物降解有机物质代替三乙醇胺等不可生物降解物质，一方面这些物质具有可生物降解性能，水泥固化后会在微生物的作用下分解成二氧化碳和水，不会对空气造成污染；另一方面这些物质在粉磨过程中有强烈的分散作用，可以有效地减少研磨粉末过程中产生的电荷，抑制研磨过程中物料与研磨设备之间的结块现象，从而提高助磨效率；3、本发明的可生物降解水泥助磨剂采用脂肪酸为基础合成的可生物降解表面活性剂，可以阻止水泥颗粒聚结，降低颗粒表面的自由能，与蔗糖等具有协同助磨作用，进一步提高研磨效率；另一方面可以加快蔗糖等有机物的分解速度，进一步减少对空气造成污染；4、本发明的可生物降解水泥助磨剂采用造纸废水，造纸废水含有大量的木质素、半纤维素、糖类和其他溶出物(残碱、无机盐、挥发酸、氨氮等)，这些物质一方面具有可生物降解性，另一方面这些物质加入到助磨剂中可以起到助磨的效果，不但有效解决造纸废水的处理问题，还充分利用废弃物，变废为宝，降低了生产成本。具体实施方式下面就本发明举例说明，但不是对本发明的限制。为了更好的解释本发明，通过以下具体实施方式对本发明进行解释和说明。实施例1(a)在反应釜中加入100份芥酸和10份马来酸酐，升温至100℃；保持反应温度，加入0.5份过氧化二苯甲酰，进行反应4小时；然后加入5份庚醇，温度为80℃的条件下时间为5小时；降温至30℃，加入氨水调节ph值为7.0，最后加入去离子水，得到固含量为40％的可生物降解表面活性剂。(b)测定造纸废水ph值，加入氨水至ph＝7；(c)将蔗糖3份、步骤(a)得到的可生物降解表面活性剂3份加入到7份去离子水中，在40℃下搅拌均匀；(d)将乙酸钠24份加入到8份去离子水中，在40℃下搅拌均匀后加入步骤(b)得到的造纸废水50份，继续搅拌均匀；(e)将步骤(d)得到的混合物边搅拌边加入到步骤(c)得到的混合物中，搅拌均匀即得到可生物降解水泥助磨剂bs-1。实施例2(a)在反应釜中加入100份油酸和15份马来酸酐，升温至105℃；保持反应温度，加入1.0份过氧化二苯甲酰，进行反应3.5小时；然后加入10份异辛醇，温度为82℃的条件下时间为4小时；降温至35℃，加入醋酸调节ph值为7.2，最后加入去离子水，得到固含量为40％的可生物降解表面活性剂。(b)测定造纸废水ph值，加入氨水至ph＝7.2；(c)将蔗糖4份、步骤(a)得到的可生物降解表面活性剂5份加入到10份去离子水中，在40℃下搅拌均匀；(d)将乙酸钠20份加入到10份去离子水中，在40℃下搅拌均匀后加入步骤(b)得到的造纸废水41份，继续搅拌均匀；(e)将步骤(d)得到的混合物边搅拌边加入到步骤(c)得到的混合物中，搅拌均匀即得到可生物降解水泥助磨剂bs-2。实施例3(a)在反应釜中加入100份亚油酸和20份马来酸酐，升温至108℃；保持反应温度，加入1.5份过氧化二苯甲酰，进行反应3小时；然后加入5份异癸醇，温度为84℃的条件下时间为3.5小时；降温至40℃，加入氨水调节ph值为7.5，最后加入去离子水，得到固含量为40％的可生物降解表面活性剂。(b)测定造纸废水ph值，加入氨水至ph＝7.5；(c)将蔗糖4份、步骤(a)得到的可生物降解表面活性剂4份加入到15份去离子水中，在40℃下搅拌均匀；(d)将乙酸钠24份加入到10份去离子水中，在40℃下搅拌均匀后加入步骤(b)得到的造纸废水32份，继续搅拌均匀；(e)将步骤(d)得到的混合物边搅拌边加入到步骤(c)得到的混合物中，搅拌均匀即得到可生物降解水泥助磨剂bs-3。实施例4(a)在反应釜中加入100份亚麻酸和30份马来酸酐，升温至110℃；保持反应温度，加入2.0份过氧化二苯甲酰，进行反应2小时；然后加入20份十二醇，温度为85℃的条件下时间为2小时；降温至30℃，加入氨水调节ph值为7.0，最后加入去离子水，得到固含量为40％的可生物降解表面活性剂。(b)测定造纸废水ph值，加入氨水至ph＝7.0；(c)将蔗糖5份、步骤(a)得到的可生物降解表面活性剂10份加入到15份去离子水中，在40℃下搅拌均匀；(d)将乙酸钠20份加入到5份去离子水中，在40℃下搅拌均匀后加入步骤(b)得到的造纸废水30份，继续搅拌均匀；(e)将步骤(d)得到的混合物边搅拌边加入到步骤(c)得到的混合物中，搅拌均匀即得到可生物降解水泥助磨剂bs-4。对比例1(a)将三乙醇胺3份、乙二醇15份、op-102份加入到7份去离子水中，在40℃下搅拌均匀；(b)将乙酸钠40份加入到33份去离子水中，搅拌均匀；(c)将步骤(b)得到的混合物边搅拌边加入到步骤(a)得到的混合物中，搅拌均匀即得到水泥助磨剂ds-1。在水泥粉磨时掺加助磨剂，助磨剂对水泥性能的影响结果如下。由上表可见，本发明的可生物降解水泥助磨剂，可以有效保证研磨工序的顺利进行，抑制研磨过程中的结块和堵塞等现象，并且研磨后物料粒径更小，比表面积更大。另外，本发明的可生物降解水泥助磨剂有助于水泥抗压、抗折强度的提高。生物降解性测试方法：分别将一定量的助磨剂溶于水配制成质量浓度分别为200mg/l的溶液，分别测定其生物需氧量(bod)和化学需氧量(cod)，通过bod与cod的比值考察其可生物降解性。一般认为bod/cod＞0.45的具有较好的可生物降解性，bod/cod＜0.2的不易被生物降解。生物降解性测试结果如下：助磨剂bod/(mg·l-1)cod/(mg·l-1)bod/cod可生物降解性bs-13713890.954易降解bs-23764050.928易降解bs-33734270.874易降解bs-43864390.879易降解ds-1104030.025不易降解由上表可见，本发明的可生物降解水泥助磨剂容易生物降解，而以三乙醇胺、乙二醇等不可生物降解的原料配制的水泥助磨剂不容易降解，会残留在水泥制品中，从而对环境带来污染。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。