一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂及其制备方法，组分和质量配比为：醇胺2—5％，多元醇3—8％,糖蜜10—20％，硫代硫酸钠5—10％，六偏磷酸钠1—4％，阴离子表面活性剂10—15％，氨基三甲叉磷酸钠8—15％，乙二胺四甲叉磷酸钠5—12％，余量为水。本发明助磨剂产品在水泥中的掺加量为0.15-0.35％，应用于高石灰石掺量复合硅酸盐水泥，可有效提高水泥品质。

说明书

技术领域

本发明属于水泥生产加工技术领域，涉及一种水泥生产的外加助磨剂，尤其涉及 一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂及其制备方法。

技术背景

随着我国建设步伐的不断加快，水泥产量已连续多年位居世界首位。然而，在水泥 生产过程中需消耗大量能源和排放大量废物，这也是制约我国水泥行业发展的关键问题。 针对这一问题，在不增加固定资产投资和不增加运行费用的情况下，在水泥生产过程中使 用混合材和水泥助磨剂，是一种节能、降耗、改善水泥性能的有效调控手段。

目前水泥企业所用的混合材，以粉煤灰和矿渣为主。然而，由于近几十年来国内外 水利、交通和建筑等领域等的迅速发展和炼铁工艺的不断提高，水泥企业逐渐面临粉煤灰 紧缺和矿渣产量越来越少的问题。因此，如何找到一种容易获取、优质价廉且能与粉煤灰和 矿渣相当甚至更好地促进水泥基材料性能的混合材掺料，是水泥企业亟需解决的问题。

石灰石作为水泥混合材已有较长的历史，但长期以来，石灰石一直被认为是惰性 混合材。近年来国内外大量研究表明，石灰石因为其形态以及微集料效应能够加速水泥的 水化，提高水泥的早期强度，同时可以改善水泥的和易性、保水性和抗渗性等物理性能。利 用石灰石作为水泥生产的混合材，与粉煤灰、矿渣、火山灰相比，因其资源充足、价格低廉、 运输方便、不用干燥等优点，显示出巨大的经济效益和社会效益。因此，在保证水泥品质的 基础上，开发高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂，对我国水泥工业的低碳可持续发 展具有重大的现实意义。

目前，已有关于高掺量石灰石作水泥混合材，降低生产成本的研究。如 CN102180616A曾公开“一种大掺量石灰石复合水泥专用助磨剂及其制备方法”，该专利选用 醇胺、丙烯酸类、糖类、甲酸钙、碱性盐、稳定剂、乙酸等中的若干组分进行复合而成产品，该 产品掺量在0.08—0.1％的情况下，可由6—8％的石灰石等量代替熟料，同时保持水泥强度 和磨机台时产量不变。

发明内容

本发明针对我国水泥行业发展所面临的高能耗、高污染的问题及大掺量石灰石水 泥专用助磨剂研究现状，提出了一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂及其制备方 法，主要原料为醇胺、多元醇、糖蜜、硫代硫酸钠、阴离子表面活性剂、氨基三甲叉磷酸钠和 乙二胺四甲叉磷酸钠。将本发明产品应用于高石灰石掺量复合硅酸盐水泥，可有效提高水 泥品质。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂，组分和质量配比为：醇胺2—5％，多元醇 3—8％,糖蜜10—20％，硫代硫酸钠5—10％，六偏磷酸钠1—4％，阴离子表面活性剂10— 15％，氨基三甲叉磷酸钠8—15％，乙二胺四甲叉磷酸钠5—12％，余量为水。

所述的高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂，优选的在于，所述醇胺类为聚 合醇胺、二乙丙单乙醇胺、三异丙醇胺的一种或二种以上。

所述的高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂，优选的在于，所述阴离子表面 活性剂为十二烷基苯磺酸钠、α—烯烃磺酸钠、十二烷基硫酸钠的一种或二种以上。

所述的高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂，优选的在于，所述多元醇类为 甘油、山梨醇、二乙二醇、二丙二醇的一种或二种以上。

所述的高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的制备方法，按照上述质量配 比，依次将氨基三甲叉磷酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠加入40-45℃的水中，搅拌均匀；然后调 节水温50-55℃，再加入糖蜜、硫代硫酸钠、六偏磷酸钠、阴离子表面活性剂，搅拌均匀；最后 加入醇胺，多元醇，搅拌均匀，得深棕色液体状助磨剂产品。

所述的高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的应用，所述的助磨剂在水泥中 的掺加量（质量比）为0.15-0.35％。

本发明助磨剂的作用机理：根据紧密堆积原理和水泥水化机理，水泥颗粒级配是 影响水泥性能的一重要因素，即水泥中熟料的颗粒级配应满足最佳性能的级配要求，而小 于3μm的颗粒则为混合材，这些小于3μm的细粉状混合材填充于水泥熟料颗粒之间的空隙， 降低水泥标准稠度用水量，提高其密实度，优化水泥性能。石灰石具有易磨性好的特点，本 发明产品有利于提高石灰石分散性能，充分发挥石灰石在水泥中的活性增强作用，从而提 高水泥中石灰石掺量。

本发明助磨剂各组分的作用：本发明中阴离子表面活性剂起到提高水泥易磨性的 作用，有利于促进粉磨效率的提高；醇胺类组分起到提高水泥后期强度的作用；糖蜜是一种 工业废料，起到提高水泥早期强度的作用；六偏磷酸钠和硫代硫酸钠是一种活性激发剂，有 利于激发混合材活性；氨基三甲叉磷酸钠是一种螯合性能良好的表面活性剂，可与Ca²⁺形成 大分子网状络合物，防止石灰石细粒包糊在熟料细粒表面，避免出现过粉磨；乙二胺四甲叉 磷酸钠是一种含氮有机多元磷酸盐，对氨基三甲叉磷酸钠的分散助磨起到辅助作用。本发 明助磨剂经过各成分的复合作用，达到既能保证水泥强度，又能提高石灰石掺量的作用效 果。

本发明产品对高石灰石掺量复合硅酸盐水泥具有良好的助磨效果，该助磨剂在水 泥中的掺加量可控制在0.4%以内，应用性能稳定，并且在水泥助磨和水泥物理性能改善提 高方面都有显著效果。经试验验证，掺加0.15-0.35％本发明产品的复合硅酸盐水泥相对空 白水泥，PC32.5水泥的80μm筛余降低14.7％，比表面积增大16.9％，3d抗压强度增大3.5- 5.5MPa，28d抗压强度增大4.4-6.5MPa；PC42.5水泥的80μm筛余降低13.5％，比表面积增大 15.3％，3d抗压强度增大3.2-5.3MPa，28d抗压强度增大4.3-6.0MPa。掺加本发明产品的高 石灰石掺量复合硅酸盐水泥的标准稠度用水量、凝结时间均符合GB175-2007规定。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细、清楚、完整的说明，以 说明本发明完全符合专利法要求的新颖性、创造性和实用性。应当注意，实施例描述的只是 本发明的一部分实施方式，不能用于限制本发明的保护范围。

实施例1

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：甘油2％，三异丙 醇胺6％，糖蜜15％，硫代硫酸钠5％，六偏磷酸钠2.5％，氨基三甲叉磷酸钠15％，乙二胺四 甲叉磷酸钠12％，余量为水。

实施例2

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：甘油5％，二乙丙 单乙醇胺5％，糖蜜10％，六偏磷酸钠1.5％，硫代硫酸钠8％，醋酸钠15％，氨基三甲叉磷酸 钠10％，乙二胺四甲叉磷酸钠8％，余量为水。

实施例3

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：二乙丙单乙醇胺 5％，二乙二醇5％，糖蜜20％，硫代硫酸钠8％，六偏磷酸钠3％，十二烷基硫酸钠10％，氨基 三甲叉磷酸钠8％，乙二胺四甲叉磷酸钠5％，余量的水。

实施例4

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：三异丙醇胺5％， 糖蜜10％，山梨醇3％，六偏磷酸钠2％，硫代硫酸钠7％，十二烷基磺酸钠15％，氨基三甲叉 磷酸钠8％，乙二胺四甲叉磷酸钠10％，余量为水。

实施例5

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：聚合醇胺2％，糖 蜜12％，山梨醇2％，硫代硫酸钠10％，六偏磷酸钠4％，十二烷基硫酸钠15％，氨基三甲叉磷 酸钠10％，乙二胺四甲叉磷酸钠6％，余量为水。

实施例6

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：三异丙醇胺2％， 糖蜜17％，硫代硫酸钠8％，六偏磷酸钠3％，山梨醇3％，氨基三甲叉磷酸钠8％，乙二胺四甲 叉磷酸钠5％，余量为水。

实施例7

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：聚合醇胺5％，糖 蜜15％，二丙二醇3％，硫代硫酸钠10％，六偏磷酸钠1％，十二烷基磺酸钠10％，氨基三甲叉 磷酸钠12％，乙二胺四甲叉磷酸钠9％，余量为水。

实施例8

一种高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂的组分和质量配比为：二乙丙单乙醇胺 5％，二丙二醇2％，糖蜜20％，硫代硫酸钠7％，α—烯烃磺酸钠10％，氨基三甲叉磷酸钠8％， 乙二胺四甲叉磷酸钠10％，余量为水。

实施效果

选择32.5复合硅酸盐水泥和42.5复合硅酸盐水泥，分别按“熟料：石膏：粒化高炉矿渣： 粉煤灰：石灰石=55:3:15:7:20”和“熟料：石膏：粒化高炉矿渣：石灰石=75:3:7:15”配料，每 磨加入量为5kg，高石灰石掺量复合硅酸盐水泥用助磨剂的掺量0.15-0.35％，粉磨30分钟， 粉磨后过80μm方孔筛，测定助磨剂对水泥粉磨效果和物理性能的影响，结果见表1、表2。

水泥细度检验方法执行GB/T1345《水泥细度检验方法筛析法》；水泥比表面积检 测方法执行GB/T8074《水泥比表面积测定方法勃氏法》；水泥胶砂强度检验方法执行GB/ T17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》；水泥标准稠度用水量、凝结时间检验方法执行 GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》。

表1助磨剂对水泥粉磨效果的影响

表2助磨剂对水泥物理性能的影响

实验表明，本发明高石灰石掺量复合硅酸盐水泥专用助磨剂具有明显的助磨增强效 果。掺加0.15-0.35％本发明产品的复合硅酸盐水泥相对空白水泥，PC32.5水泥的80μm筛余 降低14.7％，比表面积增大16.9％，3d抗压强度增大3.5-5.5MPa，28d抗压强度增大4.4- 6.5MPa；PC42.5水泥的80μm筛余降低13.5％，比表面积增大15.3％，3d抗压强度增大3.2- 5.3MPa，28d抗压强度增大4.3-6.0MPa。掺加本发明产品的石灰石高掺量复合硅酸盐水泥的 标准稠度用水量、凝结时间均符合GB175-2007规定。