一种立磨粉磨料层稳定剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种立磨粉磨料层稳定剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.立磨是一种理想的大型粉磨设备，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业，它集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体，生产效率高，可将块状、颗粒状及粉状原料磨成所要求的粉状物料。在建材行业中，与其它粉磨系统相比，采用立磨系统粉磨具有工艺简洁、操作方便、粉磨效率高、单位电耗低、维护工作量小等诸多优点已广泛应用于水泥、矿渣、生料等材料的制备过程中。
3.立磨采用的是料层粉磨原理，它是将两加压面间物料聚集在一起，通过高压力在颗粒间传递并相互作用而使其破碎和研磨。立磨粉磨水泥主要是通过磨辊和磨盘间的压力将水泥物料粉碎，然后经过选粉分级获得细粉产品。立磨粉磨过程中，磨盘和磨辊间的料层稳定性至关重要。料层太厚，磨盘与磨辊间难以形成有效压力，导致粉磨效率降低，物料不能磨细，磨机产量降低，粉磨电耗增加；料层太薄，物料难以形成适宜的料饼层，会引起磨机振动，导致磨机难以稳定运行。在立磨粉磨水泥实际生产过程中，由于不同物料易磨性、颗粒形貌、水分等的差异，经常会出现料层稳定性不好的情况，为稳定磨机料层厚度，减少磨机震动，稳定磨机操作，会根据磨机工艺运行状况，采用向磨内喷水的办法来稳定料层。
4.但是，磨内喷水会增加系统的烘干成本,同时由于高温下水泥细颗粒提前水化现象,一方面会使水泥库内出现水泥结块，不利于水泥存储，另一方面在一定程度上会降低水泥质量,尤其对水泥的强度造成不利的影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种立磨粉磨料层稳定剂，一方面可以改善物料的易磨性和颗粒形貌，稳定立磨粉磨的料层厚度，减少磨机震动，稳定磨机运行；另一方面能够实现在不喷水的情况下有效稳定料层，提高立磨粉磨的效能及产品质量。
6.本发明还有一个目的在于提供一种立磨粉磨料层稳定剂的制备方法，根据配方设计匹配的制备方法，制备方法简单，成本低。
7.本发明最后一个目的在于提供一种立磨粉磨料层稳定剂的应用，用于水泥、矿渣、生料、工业废渣的立磨粉磨，可以稳定料层，提高产量，对喷水没有要求；尤其适用于水泥粉磨。
8.本发明具体技术方案如下：
9.一种立磨粉磨料层稳定剂，包括以下质量百分比原料：
10.改性淀粉10％
‑
15％
11.山梨醇酯5％
‑
10％
12.烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯5％
‑
10％
13.脂肪酸甘油酯3％
‑
5％
14.聚合醇1％
‑
3％
15.余量为水；
16.所述的改性淀粉为预糊化淀粉、预胶化淀粉、麦芽糊精、麦芽糖醇或木糖醇中的一种，其中优选为麦芽糖醇；
17.所述山梨醇酯为山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯(吐温80)或聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的一种，其中优选聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯(吐温80)；
18.所述的脂肪酸甘油酯为单硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯或单油酸甘油酯中的一种，其中优选单硬脂酸甘油酯。
19.所述的聚合醇为分子量小于600的聚乙二醇或聚丙二醇，其中优选聚丙二醇。
20.所述立磨粉磨料层稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
21.1)将配方量的水加热升温，搅拌条件下将配方量的山梨醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯和脂肪酸甘油酯，搅拌，得混合酯溶液；
22.2)保温条件下，将配方量聚合醇和改性淀粉依次加入到混合酯中，搅拌均匀，即得。
23.步骤1)中所述加热升温是指加热升温至45
‑
55℃；
24.步骤1)中所述搅拌时间为25
‑
35min；
25.步骤2)中，在45
‑
55℃的保温条件下，混合酯中先加入配方量聚合醇，最后再加入配方量改性淀粉，提高原料溶解速度，提高生产效率。
26.步骤2)中改性淀粉最后加入，否则其他物料溶解速度很慢，影响反应进行。
27.本发明还提供了一种立磨粉磨料层稳定剂的应用，用于立磨粉磨。优选的，用于水泥、矿渣、生料、工业废渣的立磨粉磨。
28.具体应用方法为：立磨粉磨料层稳定剂的加入量粉磨物料质量的0.1％。
29.改性淀粉是由
‑
葡萄糖缩聚而成的一种多糖类物质的天然高分子化合物，其分子链中存在着大量可反应的羟基，改性淀粉是在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，在淀粉分子上引入新的官能团，从而改变淀粉的天然特性，使其更适合于一定应用的要求。发明人发现：改性淀粉是保留原淀粉大量羟基的基础上引入了醚键，具有一定的粘结力，将其应用于立磨粉磨物料时，一方面增大物料细粉颗粒间的范德华力，另一方面其分子网络结构在细粉颗粒间形成搭桥作用，从而使物料颗粒在粉磨过程中能够形成稳定的料层；山梨醇酯类物质作为一种乳化剂，其分子结构为含有醚键、酯键的长碳链结构，能够络合水泥等物料矿物成分，降低物料在碾压粉磨过程中的静电斥力，增大物料颗粒间的内摩擦力，稳定料层厚度；烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯是一种非离子表面活性剂，具有优异的润湿渗透作用，能够有效渗透到物料颗粒间，同样具有润湿降低静电作用，可分散黏连结块的细粉颗粒，在保证形成稳定料层的同时，在后续物料选粉分散过程中起到分散作用，提高选粉效率，从而提高产量；脂肪酸甘油酯是含有c16
‑
c21长链脂肪酸与丙三醇进行酯化反应而制得，也是一种非离子表面活性剂，可与烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯共同发挥作用的同时，防止改性淀粉在物料粉磨过程中的老化，从而确保改性淀粉发挥效能；聚合醇是丙二醇或乙二醇的聚合物，分子末端含有羟基，主链为线性碳链结构，具有降低表面张力的作用，在物料碾压粉磨过程中，可消除料层内的颗粒间的空气泡，有利于料层内空气的排除，减少
细粉物料颗粒间的空隙，使料层密实稳定。
30.本发明配方中的脂类物质和醇类物质多为表面活性剂、能够降低摩擦表面能，有效降低物料与设备间的摩擦阻力，降低摩擦热，具有冷却、清洗、防止有害物质侵蚀，减缓设备损耗。
31.本发明的立磨粉磨料层稳定剂中每一组分在各自发挥个体作用同时，还可以产生协同叠加效应，使稳定剂的效能达到最佳效果，能够显著改善物料流动性，稳定料层厚度和物料流速，延长物料在磨内停留时间，提高物料细度和比表面积，提高物料粉磨台时产量，使立磨能够在不喷水的情况下稳定生产。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果：
33.1、本发明的立磨粉磨料层稳定剂应用于立磨粉磨水泥、矿渣、生料等物料中，可以有效稳定料层厚度和物料流速，保持磨内物料循环的平衡和稳定，减少磨机振动，使生产过程便于操控，并显著提高粉磨效率，降低粉磨电耗。
34.2)在粉磨物料中掺量为0.1％，在粉磨工艺参数不变的条件下，磨机振动幅度显著降低，生产过程中不需要喷水稳定料层，尤其在水泥粉磨中应用，可避免因喷水导致的水泥早期水化影响水泥性能，同时避免存放中会出现结块的现象。
35.3)本发明的立磨粉磨料层稳定剂制备方法简单，原料绿色环保，并具有润滑作用，提高设备的使用寿命。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
38.实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
39.本发明所用聚乙二醇或聚丙二醇的分子量小于600。
40.实施例1
41.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：预糊化淀粉12％，山梨醇酐单月桂酸酯5％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯5％，单硬脂酸甘油酯3％，聚乙二醇1％，余量为水；
42.所述立磨粉磨泥料层稳定剂制备方法，包含以下步骤：
43.1)按重量百分比称取各原料；
44.2)先在反应釜中加入配方量水，开动搅拌，升温至50℃，将山梨醇酐单月桂酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯、单硬脂酸甘油酯依次加入反应釜中搅拌30min，得混合酯溶液；
45.3)50℃保温条件下，先将聚乙二醇加入到混合酯溶液中，再加入预糊化淀粉，搅拌均匀，即可制得本发明的立磨粉磨料层稳定剂。
46.实施例2
47.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：麦芽糊精12％，聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯8％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯8％，单月桂酸甘油酯4％，聚丙二醇2％，余量为水；
48.制备过程工艺参数同实施例1。
49.实施例3
50.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：麦芽糖醇15％，聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯10％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯10％，单硬脂酸甘油酯5％，聚丙二醇3％，余量为水；
51.制备过程工艺参数同实施例1。
52.实施例4
53.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：麦芽糖醇10％，聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯8％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯5％，单硬脂酸甘油酯4％，聚丙二醇2％，余量为水；
54.制备过程工艺参数同实施例1。
55.实施例5
56.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：麦芽糖醇12％，聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯10％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯8％，单油酸甘油酯3％，聚丙二醇1％，余量为水；
57.制备过程工艺参数同实施例1。
58.实施例6
59.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：木糖醇15％，聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯5％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯10％，单月桂酸甘油酯5％，聚乙二醇3％，余量为水；
60.制备方法同实施例1。
61.对比例1
62.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯5％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯10％，单月桂酸甘油酯5％，聚乙二醇3％，余量为水；
63.除不加改性淀粉，其制备方法同实施例1。
64.对比例2
65.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：木糖醇5％，聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯2％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯3％，单月桂酸甘油酯5％，聚乙二醇3％，余量为水；
66.制备方法同实施例1。
67.对比例3
68.一种立磨粉磨料层稳定剂，是由以下重量百分比的原料组成的：木糖醇15％，聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯5％，烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯10％，单月桂酸甘油酯5％，聚乙二醇3％，余量为水；
69.所述立磨粉磨泥料层稳定剂制备方法，包含以下步骤：
70.1)按重量百分比称取各原料；
71.2)先在反应釜中加入配方量水，开动搅拌，升温至35℃，将山梨醇酐单月桂酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯、单硬脂酸甘油酯依次加入反应釜中搅拌30min，得混合酯溶液；
72.3)40℃保温条件下，先加入聚乙二醇到混合酯溶液中，再加入木糖醇，搅拌均匀，即可制得本发明的立磨粉磨料层稳定剂。
73.实验测试
74.将本发明实施例1
‑
6、对比例1
‑
3制备的料层稳定剂在φ3.75m的立磨磨机中进行粉磨试验，物料配比：熟料(77％) 石膏(5.0％) 矿渣(8％) 石灰石(10％)；立磨粉磨料层稳定剂作为助剂掺量为0.1％，通过液体计量泵直接将稳定剂输送到立磨内喷洒在物料料层上，并将计量泵通过连锁控制系统连接于生产中控dcs控制系统上，实现自动控制掺加量。水泥控制比表面积335
±
5m2/kg，试验生产水泥的磨机内料层厚度和稳定性，物料流速、出磨水泥细度，比表面积及台时产量的变化情况。
75.试验测试结果如下：
76.对比样1为不加料层稳定剂、同时磨内无喷水试验，对比样2为磨内不加料层稳定剂、磨内喷水试验，其他试验为加入本发明各实施例、对比例料层稳定剂的试验，对比样1和对比样2与各实施例、对比例进行粉磨实验的粉磨对象物理组成相同，具体结果见表1。
77.表1水泥粉磨试验结果
[0078][0079]
由表1试验结果可以看出，对比样1与对比样2进行比较，磨内不喷水的情况下，磨机振动较大，无法稳定生产，磨内喷水后可实现稳定生产；加入实施例料层稳定剂后，与对比样2比较，可以实现磨内不喷水的情况下，磨机稳定运行，且磨机振动均有明显下降，台时
产量可提高4.4％以上，实施例3可实现台时产量提高11.1％。对比例1在不加入改性淀粉类物质后，磨机必须要有喷水3.8m3/h才能稳定生产，相比实施6，台时产量下降7t/h；对比例2部分有效成分含量低，达不到本发明的要求，磨机必须要有喷水4.0m3/h才能稳定生产，相比实施例6，台时产量下降8t/h。
[0080]
综上所述，本发明的立磨粉磨料层稳定剂用于立磨粉磨物料过程中，在物料中掺量为0.1％，尤其在粉磨水泥时，在保证水泥产品质量的前提下，可以实现在磨内不喷水，就能够有效稳定磨内料层厚度，降低磨机振动，保持磨内物料循环的平衡和稳定，使立磨粉磨水泥生产过程便于操控，并提高水泥粉磨台时产量，降低粉磨电耗。