增效型助磨剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种制造水泥需要的增效型助磨剂及其制备方法。

背景技术：

目前水泥助磨剂品种很多，但水泥生产企业推广应用并不广泛，原因在于： 大多数水泥助磨剂，系采用化工厂的下脚料或废液为主要原料，质量不稳定， 成分波动大，影响了水泥助磨剂作为单一产品时的质量稳定性。水泥粉磨过程 中即便是准确控制该原料掺量(电子配料)，但因质量不稳定，成分波动大，导 致不能产生很好的助磨效果，对水泥质量甚至产生副作用。

有些水泥助磨剂价格昂贵，不但助磨效果一般，而且加入助磨剂后混合材掺 量提高幅度不大，水泥生产企业使用后综合效益不明显，制约了水泥企业的广 泛应用。

大多数水泥助磨剂的组成材料中化学成分较多，对混凝土的长期性能和耐久 性能产生不利影响，工程施工单位拒绝接受，有的水泥助磨剂不能明显改善水 泥的流动性，助磨效果一般，有的几乎没有助磨作用，甚至磨机台时产量不升 反降。

有的助磨剂使用后，使水泥标准稠度用水量增加，水泥胶砂流动度(在标准 稠度时)大幅降低。有的助磨剂使用后，因没有保水物质，使水泥砂浆出现泌 水离析现象，凝结硬化后的水泥砂浆强度明显降低(降强)，混凝土起皮掉灰， 施工单位无法接受。

使用掺入助磨剂生产的水泥制成的混凝土与基准混凝土相比，3天、7天龄期 的抗压强度相对值较高(分别为35％和20％左右)，而28天和90天龄期强度 相对值却明显不符合JC/T667-2004《水泥助磨剂》标准中关于抗压强度相对 值不低于90％的规定，属不合格品范畴。即应用水泥助磨剂后28天强度不但不 增加，反而下降，出现强度倒缩现象非常明显。研究、开发、生产水泥助磨剂 的部门或企业对加入水泥助磨剂后的水泥胶砂抗压强度和混凝土抗压强度的宣 传避重就轻，重点宣传早期强度是如何如何高，而后期强度一概不谈。在所出 示的检验报告中，全部回避JC/T667-2004《水泥助磨剂》标准规定的90天水 泥胶砂抗压强度相对值和混凝土抗压强度相对值(抗压强度比)。鱼目混珠，张 冠李戴现象突出。市场上充斥各种宣传，真假难辩，使部分水泥生产企业轻信 其宣传而上当受骗，致使水泥助磨剂的推广应用受到许多阻力。

加入助磨剂后，混合材料增加幅度较低，一般提高5％～8％左右(少用熟料 5％～8％)，扣除购买助磨剂和相关混合材的费用，则水泥生产企业生产每吨水 泥获利甚微(综合效益不明显)；再加上担心助磨剂不助磨，生产出的水泥搅拌 成砂浆后出现泌水离析等现象；而且工业废渣利用率的提高幅度较低，水泥生 产企业在工业废渣综合利用方面享受不到税收优惠政策，水泥生产企业积极性 不高。

使用助磨剂生产的水泥而制成的水泥胶砂28天干缩率较大。研究、开发、生 产水泥助磨剂的部门或企业对加入水泥助磨剂后的水泥胶砂28天干缩率的宣传 避重就轻或一概不谈，在所出示的检验报告中，全部回避JC/T667-2004《水 泥助磨剂》标准规定的水泥胶砂28天干缩率这一项重要指标。

使用加入助磨剂生产的水泥的初凝时间较长，强度发展缓慢，拆模时间滞后， 模具使用周期加长，工期延后，而且不便于施工，施工单位难以接受。

顾名思义，水泥助磨剂的主要作用是提高磨机的台时产量并兼顾提高加入 水泥助磨剂后的水泥质量，而不少宣传材料中却常常重点宣传加入某某水泥助 磨剂后能够改变水泥颜色等外行文字(非专业术语)，顾此失彼。五大水泥国家 标准同时规定：生产水泥时允许加入助磨剂，掺量不超过水泥总质量的1.0％。 用1.0％掺量能够改变水泥颜色的是色精，而绝对不是水泥助磨剂了。

发明内容：

本发明的目的是提供一种生产工艺简单、物料质量稳定均匀、无二次污染、 在大幅度提高混合材掺量的情况下能提高水泥的产量、质量和性能等优点的增 效型助磨剂及其制备方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种增效型助磨剂，其组成包括：粉煤灰、多元醇胺、硫酸钠、激发剂、晶 种和助磨激活剂，所述的粉煤灰的重量份数为33，所述的多元醇胺的重量份数 为5，所述的硫酸钠的重量份数为55，所述的激发剂的重量份数为3，所述的晶 种的重量份数为2，所述的助磨激活剂的重量份数为2。

上述的增效型助磨剂，所述的多元醇胺由重量85份的三乙醇胺和重量12份 二乙醇胺构成。

上述的增效型助磨剂，所述的激发剂为碱性激发剂，有效成份为氢氧化钙和 氢氧化钠，所述的氢氧化钙的重量份数为80，所述的氢氧化钠的重量份数为20。

上述的增效型助磨剂，所述的晶种为废旧水泥或废旧混凝土或水泥经过水化 反应之后产生的水化产物及其再生物。

上述的增效型助磨剂，所述的助磨激活剂为高效减水剂FDN。

上述的增效型助磨剂的制备工艺，取上述重量份数的粉煤灰、多元醇胺、硫 酸钠、激发剂、晶种和助磨激活剂，首先将激发剂、晶种、助磨激活剂进行预 混合；然后将预混合后的混合物与粉煤灰、多元醇胺、激发剂一同放入搅拌机 中进行搅拌，搅拌均匀，搅拌的过程中用电收尘器进行收尘；最后进行计量， 包装制成成品。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明增效型助磨剂的生产工艺简单，物料质量稳定均匀，无二次污染。 生产工艺中充分考虑到粉煤灰罐装、存储、取料、生产等各环节对环境所产生 的二次污染问题，所以粉煤灰存储罐采用环保型粉煤灰存储罐，解决了粉煤灰 在罐装、存储、取料时产生的扬尘问题；搅拌机采用的是双卧轴强制式混凝土 搅拌机，其特点是对物料搅拌均匀，即保证了产品的均匀程度，同时又保证了 产品质量的稳定性；采用电收尘器，对生产过程中产生的扬尘进行集中收集， 电收尘器收集的扬尘又重新进入双卧轴强制式混凝土搅拌机进行搅拌，生产与 收尘同时进行，解决了厂区和车间粉尘的二次污染问题。

2.水泥粉磨是水泥生产过程中耗电量最大的工艺环节。粉磨工艺过程的能量消 耗很高，但电能的利用率却很低。据国家建材行业权威部门测算，大约95％以 上的电能变成势能而白白浪费掉了。在粉磨系统中加入1％的本发明去改善粉磨 作业中的物理和化学过程，从而达到提高粉磨效率的目的。该措施投资少，见 效快，比按着常规的方法去改善水泥磨机的结构、粉磨工艺流程、粉碎方式以 便使更多的机械能通过粉磨介质作用于物料上更直接，而且后者需要大量的设 备投入费用和技术改造经费。水泥行业属于传统行业，建厂多年的老企业占很 高的比例，因受到场地、厂房、资金等诸多因素限制，能够实施技术改造的企 业并不多见。

在水泥粉碎过程中，物料颗粒受到外力(研磨体)作用后被逐渐粉碎，而物 质颗粒的粉碎则意味着物质化学键的破坏和重新组合。随着颗粒被不断粉碎和 颗粒拉裂面的生成，颗粒的表面上出现不饱和的价键并带有或正或负电荷的结 构单元，使物料颗粒处于亚稳定的高能状态，在条件合适时断裂面重新黏合或 者颗粒与颗粒再聚合起来成为大颗粒，因此粉碎过程是一种物理的可逆反应。 为了提高被粉磨颗粒的细度，就需要采取措施，要抑制细颗粒的重新黏附，使 粉磨过程中产生的细颗粒尽可能少的产生可逆反应。

3.本发明增效型助磨剂(其中的助磨激活剂)能显著提高水泥生产企业磨机的 台时产量：在保持水泥原有质量标准的情况下，可提高水泥磨机产量20％左右， 节电8～15kw·h/t；增效型助磨剂是通过物理吸附和化学吸附共同作用于被粉 磨物料的颗粒表面，使断裂面上的价键力得到饱和、颗粒之间的附聚力得到屏 蔽，即屏蔽了水泥颗粒因摩擦产生的带电活性，使其电荷性质趋于平衡，防止 颗粒间的团聚和黏附(糊磨)等附聚现象，减少了物料粉碎的摩擦阻力，使物 料颗粒间的滑动变得更加容易；加强了物料和球(研磨体)的作用频率和作用 效率，提高了物料的流动性，从而改善了磨机内的粉磨环境；粉磨过程中助磨 剂的分子进入到水泥颗粒的裂缝中，依靠本身的表面活性作用帮助裂缝的扩展， 并防止微小裂缝在外力打击下的重新愈合，中和和化解了会导致颗粒微裂纹的 再愈合，及细颗粒聚集作用的各种作用力，使裂缝趋向扩展，防止细颗粒的合 并聚集，消弱颗粒强度；特别是在细磨阶段起到了良好的分散解聚作用，从而 在原有磨机生产能力的基础上有效延长磨机的粉磨极限，最终提高了磨机的粉 磨效率，一般情况下水泥比表面积增加50～80m2/kg。以年产30万吨水泥企业为 例，若每吨节电12kw·h，则该企业每年可节约用电360万kw·h，若每kw·h 按0.8元计算，则该企业每年节约用电就达288万元。这是完全符合国家产业政 策向“节能降耗”调整的技术措施，也是在传统行业创建节约型社会的关键手 段。

4.本发明增效型助磨剂的加入明显提高水泥的物理性能和力学性能：提高了水 泥颗粒的球形度，使水泥颗粒堆积的休止角减小5度(由45°减小到40°)，颗粒 流动性增大；增加了水泥颗粒中的细粉量，改变了水泥颗粒间的粒度分布，水 泥颗粒级配明显改善，同时提高了水泥比表面积。增效型助磨剂中的激发剂与 水泥中的硅、铝键进行化学反应并形成有助于水泥增强的中间物质，同时造成 水泥矿物中的氧化物和处于亚稳定高能状态的物料颗粒产生晶格缺陷，最大限 度地提高水泥水化的反应活性。具体体现在：以生产32.5强度等级复合硅酸盐 水泥为例，当混合材掺量在原有基础上提高18％～25％时，生产时加入1.0％的 增效型助磨剂，水泥的3天抗压强度比基准(在原基础上)提高45％左右，28 天抗压强度提高在10％～15％之间；改善了水泥胶砂的流动度，在相同用水量的 情况下，和易性、保水性等工作性能大幅提高，水泥企业的用户(施工单位) 非常愿意接受。

5.水泥生产企业历来被视为高能耗大户。煤作为烧成熟料的主要燃料，电作为 水泥生产企业整个工艺环节的动力之母。煤、电费用在水泥生产企业的生产成本 中占有很高的比重。原煤价格的节节攀升和电力的供应紧张直接导致水泥生产企 业的生产成本加大，利润下滑。大幅度提高混合材掺量，这是水泥生产企业降低 原料成本的重要手段。但提高混合材掺量后水泥的物理性能和力学性能必然下 降，导致水泥不合格甚至是废品。如何解决质量和效益的矛盾，找到质量和效益 的平衡点，是水泥生产企业在传统生产理念之外应重点思考的问题。

当增效型助磨剂的掺量占水泥总质量的1.0％时，能够使水泥生产企业中混合 材掺量提高18％～25％，明显降低水泥生产企业的原材料成本，效益大幅度增 加。仍以年产30万吨水泥企业为例，若每吨多增加混合材20％(少用熟料20％)， 扣除相关原材料费用，则每吨至少多获利20元，则该水泥企业每年可在原材料 方面多获利600万。再加上每年节约用电的288万元，则该水泥企业在使用增效 型助磨剂后，每年可多获利888万元，每吨可多获利29.6元。在不需要技改经 费和较大设备投入的情况下，使用增效型助磨剂后，降低原材料成本和电耗，结 果是使该水泥企业的利润接近翻番。同时该水泥生产企业每年可以多消化工业废 渣30万吨×20％＝6万吨，使工业废渣等废弃物作为资源得以综合利用，而且资 源综合利用率大幅提高，减少粉尘排放和环境污染，具有可观的综合经济效益和 社会效益。符合国家的环保政策和创建节约型社会的总体构想。

6.在生产增效型助磨剂的原料中加入33％的粉煤灰作为载体，使增效型助磨剂 的均匀度提高，同时将工业废渣-粉煤灰作为资源得以综合利用。若增效型助磨 剂生产企业年生产10000吨增效型助磨剂，则该生产企业每年可以消化工业废渣 10000吨×33％＝3300吨，企业本身使工业废渣一粉煤灰等废弃物作为资源得以 综合利用，减少了粉尘排放和环境污染，符合国家产业政策。

7.本发明增效型助磨剂中的成份晶种的主要作用是诱导结晶，即以投入的晶种 为中心，加速水泥水化产物的形成，提高水泥水化速度和水泥质量，降低水泥生 产成本。

8.本发明增效型助磨剂的加入解决了大掺量混合材水泥初凝时间较长的施工 技术疑难问题。一般情况下当混合材掺量在原有基础上提高18％～25％时，按 现有国内水泥行业的生产设备情况，是根本行不通的，首先3天强度值和28天 强度值不合格。而初凝时间在原有基础上滞后30～180min，波动大而且无规律可 寻。当混合材掺量在原有基础上提高18％～25％时，加入1％的增效型助磨剂后 初凝时间均在2h:20min～2h:50min之间。这是施工单位非常理想的初凝时间。初 凝时间过短(1h:30min以内)不便于施工，初凝时间过长(3h:30min以上)强 度发展缓慢，拆模时间滞后，模具使用周期加长，工期延后，施工单位难以接受。

9.本发明是一项符合创建节约型社会总体构想的方案，同时也是符合国家产业 政策、解决环境污染，达到资源综合利用，达到变废为宝目的措施。既是利国利 民的产品产业化途径，更是资源综合利用的技术途径。

10.后附本发明产品增效型助磨剂经过黑龙江省建筑材料产品质量监督检验 二站检验后的检验报告和本发明产品用于复合硅酸盐水泥中生产的复合硅酸盐 水泥经过黑龙江省建筑材料产品质量监督检验二站检验后的检验报告。

附图说明：

附图1是本发明的工艺流程图。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

一种增效型助磨剂，其组成包括：粉煤灰、多元醇胺、硫酸钠、激发剂、晶 种和助磨激活剂，所述的粉煤灰的重量份数为33千克，所述的多元醇胺的重量 份数为5千克，所述的硫酸钠的重量份数为55千克，所述的激发剂的重量份数 为3千克，所述的晶种的重量份数为克2千克，所述的助磨激活剂的重量份数 为2千克，其制备工艺是：取上述重量份数的粉煤灰、多元醇胺、硫酸钠、激 发剂、晶种和助磨激活剂，首先将激发剂、晶种、助磨激活剂进行预混合；然 后将预混合后的混合物与粉煤灰、多元醇胺、激发剂一同放入搅拌机中进行搅 拌，搅拌均匀，搅拌的过程中用电收尘器进行收尘；最后进行计量，包装制成 成品。

实施例2：

实施例1所述的增效型助磨剂，所述的多元醇胺由重量份数85份的三乙醇胺 和重量份数12份二乙醇胺构成，所使用的三乙醇胺的浓度，以其中三乙醇胺的 含量大于85％为好。

实施例3：

实施例1或2所述的增效型助磨剂，所述的激发剂为碱性激发剂，主要的有 效成分成份为氢氧化钙和氢氧化钠，所述的氢氧化钙的重量份数为80，所述的 氢氧化钠的重量份数为20。

实施例4：

实施例1或2或3所述的增效型助磨剂，所述的晶种为废旧水泥或废旧混凝 土，或者用水泥经过水化反应之后产生的含有C3S、C2S、C4F、C3A的水化产 物及其再生物。

实施例5：

实施例1或4所述的增效型助磨剂，所述的助磨激活剂由高效减水剂FDN组 成。