[发明专利]一种矿渣复合活化助磨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥生产加工技术领域，涉及一种用于粉磨矿渣微粉的助磨剂，具体涉及一种同时具有催化活化与助磨作用的矿渣复合活化助磨剂及其制备方法。

背景技术

矿渣是在高炉炼铁过程产生的一种工业废渣，是以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，粉磨后可以用作水泥混合材料或者混凝土掺合料。具体为，矿渣经过粉磨激活后，可等量代替熟料，用作为水泥活性混合材料，提高水泥的综合性能；应用到混凝土中可替代水泥，提高混凝土的综合性能。

矿渣是结晶相和玻璃相的聚合体，前者是惰性组分，后者是活性组分，故玻璃相的成分越多，矿渣的活性就越大，应用到水泥中对水泥性能的提高就越明显。矿渣的活性不但取决于矿渣中玻璃体的含量，还取决于矿渣玻璃体的结构。玻璃体是由连续的富钙相和非连续的富硅相组成，其中富钙相占多数，富硅相分散于富钙相中，富钙相具有较高的热力学不稳定性，是矿渣活性的主要来源之一。

在传统的矿渣粉磨过程中，存在矿渣易磨性差、能耗大、产率低等缺陷。并且由于水分子的弱作用不足以克服富钙相分解活化能，富钙相在水中能够保持其结构的稳定，故矿渣玻璃体在水中近乎是惰性的，造成矿渣活性不能充分激发的问题。这又导致以矿渣为混合材料的水泥往往早期强度较低、凝结时间长，而且在混凝土施工中常常会产生泌水现象影响混凝土性能，从而使矿渣在水泥中的掺入量受到限制，因此造成大量的工业废渣不能得到有效利用。因此，如何提高矿渣的粉磨效率和活性激发，已成为人们所关注的课题，并对我国水泥工业的节能减排及可持续发展具有重大的现实意义。

发明内容

为了解决上述矿渣粉磨生产过程存在的粉末效率低和活性激发不足的问题，本发明提供了一种矿渣复合活化助磨剂及其制备方法，以甜菜碱母液、水溶性聚合物及其它组分作为原料，有效提高了矿渣的粉磨效率和活性，从而提高了矿渣微粉在水泥工业中的应用性能并实现节能降耗的效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种矿渣复合活化助磨剂，该助磨剂的组份和质量配比为：水玻璃5-10％，碳酸钠5-10％，松香酸钠3-8％，甜菜碱母液12-20％，非离子表面活性剂7-12％，糖蜜2-10％，水溶性聚合物5-10％和余量的水。

其制备方法：按照上述质量配比，依次将水玻璃、碳酸钠、甜菜碱母液和非离子表面活性剂加入40-65℃的水中，搅拌均匀；然后再加入松香酸钠、糖蜜和水溶性聚合物，搅拌均匀，即得液体状矿渣复合活化助磨剂产品。

所述水玻璃与碳酸钠为复合矿渣活化激发剂，其中水玻璃可使矿渣获得较高胶凝性，使矿渣结构中有害孔的总体积减少，无害孔的总体积增加，对矿渣的活性激发起活化作用；碳酸钠中的C0₃^2-可加速矿渣中具有潜在活性的硅氧四面体网络结构的解体，有助于矿渣潜在活性的激发及充分释放。

所述甜菜碱母液为化学合成法制备甜菜碱工艺中经分离提纯甜菜碱后的反应液，其中甜菜碱含量约占50％，氯化钠含量约占8.85％。甜菜碱母液的加入量为体系总质量的12-20％。甜菜碱是一种两性表面活性剂，吸附在矿渣表面可降低其表面活化能，有利于矿渣的粉磨与活性激发。

所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯辛基酚醚，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇和失水山梨醇单硬脂酸酯的一种或者多种的任意比例混合物。非离子表面活性剂有助于降低矿渣的表面张力，对矿渣的粉磨起到助磨增强的作用，加入量为体系总质量的7-12％。

所述水溶性聚合物为异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酰胺与甲基丙烯磺酸钠或者甲基丙烯酸聚乙二醇酯的一种或者两种的任意比例混合物作聚合单体，以过硫酸钾作引发剂，90-95℃下溶液聚合的产物。

所述水溶性聚合物的制备中，以质量比计，异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)的用量为9-15％，丙烯酰胺的用量为5-8％，甲基丙烯磺酸钠或者甲基丙烯酸聚乙二醇酯或者甲基丙烯磺酸钠和甲基丙烯酸聚乙二醇酯的混合物的用量为10-18％，过硫酸钾的用量为1-1.5％，余量为水，反应温度为90-95℃。

所述水溶性聚合物为高分子水溶性表面活性剂，耐高温，溶解性好，且聚合物中带有的醚键、氨基和磺酸基使其具有良好的表面活性作用，可扩大矿渣复合活化助磨剂的使用范围并增强其活化助磨作用，加入量为体系总质量的5-10％。

通过水玻璃、碳酸钠、甜菜碱母液、水溶性聚合物、非离子表面活性剂的协同作用，增强了矿渣表面激发效果，激发了矿渣的表面活性，提高了矿渣的粉磨效率。