[发明专利]改性木质素磺酸钠及其作为水泥助磨剂的应用

说明书

技术领域

   改性木质素磺酸钠及其作为水泥助磨剂的应用。

背景技术

   水泥助磨剂是在水泥熟料粉磨过程中向系统内添加化学药剂的总称。它们主要由一些表面活性剂组成，在物料粉磨过程中，水泥助磨剂吸附于固体颗粒表面，削弱固体表面静电斥力，降低固体粉磨表面能，减弱细小颗粒积聚的趋势，从而达到提高粉磨效率、增加台时产量、降低粉磨电耗的效果。水泥助磨剂具有很好的分散性成分,能吸附在物料表面,减少颗粒间的摩擦力和粘附力,增加物料的流动性,屏蔽粉磨过程中产生的静电凝聚力,减少颗粒间、颗粒与研磨体间的相互聚集,有效地消除包球、包锻现象,提高粉磨效率,使水泥中3 ~ 32 μm颗粒含量增加,优化水泥颗粒级配,有利于水泥强度的提高。随着水泥需求总量的加大，水泥助磨剂的应用越来越广泛。目前，醇胺系水泥助磨剂的应用较为广泛，应用性能也普遍得到市场认可，但由于该系列产品来自于化石原料，成本随着原油价格的上涨而越来越高。为了降低水泥助磨剂的成本，近年来木质素衍生物被大量用于液体水泥助磨剂的配方中，目前应用较多的木质素衍生物主要为木质素磺酸盐，其来自于酸法造纸废液提取的木质素磺酸盐类，包括钠、钙、镁及铵盐等，具有来源复杂，磺酸基含量较低，相对分子质量( 简称分子量，下同)分布范围宽的特点。由于木质素磺酸盐在水泥表面的吸附能力较低，并且由于分子量分布范围宽，木质素磺酸盐的分子利用效率较低，在水泥颗粒表面的吸附覆盖率也较低，因此，木质素磺酸盐的这些缺点导致其在水泥粉磨中的助磨性能较差，也导致了其难以作为一种高性能的水泥助磨剂而推广应用。

   本发明针对目前木质素基水泥助磨剂的应用性能普遍较差的现状，以纤维素乙醇废渣中木质素为主要原料，通过化学改性提高其对水泥熟料和混合材料的助磨增强性能，与三乙醇胺的性能对比结果表明，改性后的木质素磺酸盐水泥助磨剂属于一种高效水泥助磨剂，这将为木质素基水泥助磨剂的广泛应用提供技术支撑。

发明内容

本发明的内容之一是提供一种生产改性木质素磺酸钠的方法，该方法利用玉米秸秆蒸爆后酶解发酵制纤维素乙醇废渣为原料，经以下反应步骤制得：

（1）收集纤维素乙醇废渣质量100份并加入水混合，控制固含量为30-75%，加入10%-20%的氢氧化钠溶液，于60-90℃下搅拌0.2-1h，过滤得到滤液；

（2）在滤液中加入1-10份的无水硫酸钠和0.1—1份的三氯化铁，将反应pH调节至10-11，于80-90℃下反应4-5h，得到反应液1；

（3）将反应液1降温至25-45℃，控制pH为10-11，于反应液中匀速添加5-10份甲醛溶液，反应1-2小时，冷却至室温得到产品原液。

本发明所述的生产改性木质素磺酸钠的方法，pH调节所用试剂为氢氧化钠或者硫酸。

本发明的内容之二是提供根据发明所述的方法生产得到改性木质素磺酸钠产品。

本发明的内容之三是产品在水泥助磨剂中的应用。

本发明的有益效果在于：

（1）提供了一种制备改性木质素磺酸钠的新方法，相对于传统的制备工艺，该方法简便易操作，成本低廉。

（2）提供了一种改性木质素磺酸钠产品。

（3）该改性木质素磺酸钠在水泥助磨剂中的应用具有良好的效果。

（4）该发明原料使用燃料乙醇发酵废渣，有效解决了燃料乙醇生产厂家的废渣污染问题，降低了环境污染，增加了经济收入。

附图说明

图1.改性木质素磺酸钠红外光谱图。

具体实施方式

实施例1

本实施例说明改性木质素磺酸钠与传统木质素磺酸钠的结构区别。图1示例了改性木质素磺酸盐产品的红外光谱图。

改性产品木质素磺酸盐在1598 cm^-1、1514 cm^-1均存在典型的芳香环振动吸收峰; 在1457cm^-1出现不对称的C—O 键变形; 在3342 cm^-1出现O—H伸缩吸收峰, 这些典型吸收峰表明改性产品仍具有木质素的结构构造。由图10还可知, 改性产品在1370 cm^-1出现了紫丁香基吸收峰,说明改性后紫丁香基含量增加了。1042 cm^-1处是磺酸基的伸缩振动峰,531 cm^-1处是木质素磺酸盐在红外光谱指纹区的特征峰，木质素磺酸盐在此处有吸收峰,说明木质素经磺化反应后,分子中甲氧基含量减少,并且引入了磺酸基团。