[发明专利]一种增强型水泥助磨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥助磨剂技术领域，尤其涉及的是一种增强型水泥助磨剂及其制备方法。

背景技术

在水泥生产中，粉磨是一个重要的环节。目前，我国大多数水泥企业都是使用球磨机来粉磨水泥熟料，不但能耗大，效率低，而且粉磨产品的粗颗粒多，粒度分布不合理，影响了水泥质量。为提高粉磨效率、降低能耗、改善水泥产品性能，采用水泥助磨剂是一种可行的、具有经济效益的方式。

水泥助磨剂帮助粉磨的技术原理主要为：

1、防止粉磨过程中颗粒的并合、聚结以及削弱颗粒强度。

在被粉碎的物料中添加适量的助磨剂，吸附在裂纹上，能使裂纹表面自由能降低，而且能平衡裂纹表面的剩余价键及电荷，避免裂纹愈合，从而有利于裂纹的扩展，提高物料的易碎性，同时极性化合物的亲水极性基团越多越强则越有利于在裂纹中的渗透扩展从而提高物料的易碎性。

根据格里菲斯定律，脆性断裂所需的最小应力：Ｏ＝（4ＥＹ／Ｌ）^1/2，

式中Ｏ—抗拉强度，Ｅ—杨氏弹性模量，Ｙ—新生表面的表面能，L—裂纹的长度；由该式可知，脆性断裂所需的最小应力与物料的比表面能成正比，显然，降低颗粒的表面能就可以减少使其断裂所需要的应力，从颗粒断裂的过程来看，根据裂纹扩展的条件，助磨剂分子在新生表面的吸附可以减少裂纹扩展所需要的应力，防止新生裂纹的闭合，促进裂纹的扩展。

2、水泥助磨剂的减硬原理

在固体粉碎过程中，周围介质使固体硬度降低的作用为减硬作用，在粉碎过程中，所发生的减硬作用与腐蚀溶解或化学作用无关，它们实质是润湿作用和吸附作用。

润湿作用的实质就是界面性质的改变，即从固气界面变成固液界面。在润湿过程中，表面自由能即减少，过程就有自发倾向，于是液体将容易铺展并覆盖着整个固体表面，即将进入固体的所有容许进入的新细缝。液体进入细缝，削弱了固体晶粒之间的结合力，同时还产生一种挤开裂缝的作用，这样固体的硬度就得到降低。

吸附是降低表面能的过程，由于吸附作用助磨剂分子将侵入固体中细裂缝，这种自发的侵入也会产生挤开裂缝的应力和削弱晶粒问的结合力，从而降低固体的硬度。

3、水泥助磨剂的反黏附效应

根据表面化学的原理，表面力的存在会使两固体表面发生黏附效应。在粉磨过程中，粒径越小，则黏附的影响相对越重要，如水泥熟料和石膏的粉碎，平均粒径降低到14μm以下时，黏附现象所形成的聚集就非常严重。当加入少量助磨剂到物料中，可使物料颗粒表面形成单分子薄膜，减少两固体颗粒的接触。各种表面活性剂在颗粒表面上具有不同的吸附机理。离子表面活性剂以离子交换吸附和离子对吸附为主；非离子表面活性剂以氢键形成吸附和憎水吸附为主，有机表面活性剂作为水泥粉碎过程中的助磨剂，也是基于形成了单分子薄膜，可以在较大的限度内防止黏附聚集现象的发生。

正因为水泥助磨剂具有良好的助磨效果，目前水泥助磨剂已在国内外得到广泛应用，到2012年北美和和西欧国家所生产的水泥中90%以上使用助磨剂，我国水泥生产中水泥助磨剂使用量也已经达到70%。目前国内外水泥助磨剂多以醇胺类物质如三乙醇胺及其复配产物为主要成分，虽然三乙醇胺的分散性强、有一定的助磨效果，使水泥早期强度有所提高，但是水泥后期强度较差，而且三乙醇胺价格较贵，使用成本过高。水泥助磨剂的主要原料三乙醇胺国内年消耗量约为12-15万吨，99%含量的单价为1.4-1.8万元/吨，一般占水泥助磨剂原料成本的50-60%。因此，主要原料性能的缺失影响了助磨剂的使用效果、高成本则制约了助磨剂行业的经济效益与更广泛推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种成本低、助磨效果更好且能使水泥后期强度更高的一种增强型水泥助磨剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种增强型水泥助磨剂，由重量百分比为25%的母液、17.5%的大苏打、7.5%的工业副产盐以及50%的水的原料组成；其中，所述母液由重量百分比为45%磺化三乙醇胺盐、20%乙二醇、20%糖渣和15%水组成，所述磺化三乙醇胺盐化学式为：

(HOCH₂CH₂)N〔(CH₂CH₂)NH(HO)SO₂〕₂，其是由三乙醇胺和氨基磺酸发生磺化反应制得，化学反应方程式如下：