一种立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法与流程

1.本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法。


背景技术：

2.水泥工业作为高资源、能源消耗和高排放的典型产业，节能减排压力巨大。据统计，水泥生产过程中约有30-40％的电能用于水泥磨制环节，我国目前大部分企业还是使用球磨机来磨制水泥，由于其结构的局限性，球磨机主要的能量消耗并未有效用于破坏颗粒的结构，而是转化成了声能和热能的形式随之消耗，这使得球磨机的能量利用效率只有3％-5％。与球磨机相比，立磨是基于料床粉磨原理，能耗低、粉磨效率高，比球磨机节能30％-40％左右，且具有集研磨、干燥、选粉于一体，占地面积小；对物料中水分的敏感性较低；噪音较低等优点，因此，新建水泥终粉磨项目中选用立磨的比例越来越高。
3.因为国内立磨粉磨水泥起步较晚，并且应用数量不多，国内对立磨水泥助磨剂研究较少。大部分立磨粉磨水泥厂家仍采用传统的球磨工艺用水泥助磨剂。球磨工艺所用助磨剂主要是对物料起分散作用，提高物料的松散性，加快流速，提高粉磨效率。立磨工艺则正好相反，物料在立磨内本身流速就快，在磨内停留时间短，如果再提高物料松散性，加快流速的话，物料在磨盘上停留时间会更短，不能得到磨辊的充分碾磨，因此，立磨工艺使用传统的水泥助磨剂往往会导致料层不稳，磨机振动大，需要采用磨内喷水来稳定料层。
4.立磨采用的是料层粉磨原理，水泥原料颗粒在磨辊和磨盘的挤压下聚集在一起，通过高压力在颗粒间传递并相互作用而使其破碎和研磨。料层稳定对立磨维持高效运转至关重要。料层稳定性与物料流动性成负相关，物料表面附着力》》吸引力，当料层上相对湿度达到65％时开始形成附着力，喷水有利于料层稳定，提高粉磨效率。但喷水会使水泥中水分上升，高温下容易引起水泥细颗粒预水化，降低水泥质量，且出磨水泥含水量高，在水泥存储过程中容易出现结库现象，造成水泥强度衰减。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷提供一种立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，可有效提高料层稳定性，提高水泥质量。
6.所述的立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂，由以下重量份的原料组成：改性羟丙基甲基纤维素5-10份、小分子醇类5-15份、体系稳定剂2-5份、二甲基乙酰胺3-8份、仲烷基磺酸钠1-4份、增强组份4-8份、水50-80份。
7.所述改性羟丙基甲基纤维素的制备方法如下：
8.1)在1#反应釜中加入10-15份的一乙醇二异丙醇胺，开启搅拌并加热至40℃-50℃，待温度稳定后，加入0.01-0.02份的浓硫酸，在30-40min内匀速加入8.5-20份的马来酸酐，升温至80℃-90℃保温3-5h，后加入1-5份的亚硫酸氢钠，再反应1-2h，得a料；
9.2)在2#反应釜中加入0.05-0.3份的抗坏血酸、0.01-0.03份的巯基丙酸、10-20份
的去离子水完全溶解后得b料；
10.3)在3#反应釜中加入100-500份的去离子水和5-8份硫代硫酸钠，搅拌溶解后缓慢加入5-10份羟丙基甲基纤维素，待完全溶解后，加入10-20份的烯丙基聚氧乙烯醚和0.05-0.5份的甲基丙烯磺酸钠，然后在3-4h内将a料和b料滴加入3#反应釜，保温1-2h，即得所述改性羟丙基甲基纤维素。
11.本发明所述的改性羟丙基甲基纤维素可使细粉颗粒聚集，稳定料层，随着物料中水分的散失，粘聚性逐渐减弱，烘干选粉时也不会影响选粉效率。
12.优选的，所述的体系稳定剂为聚丙二醇。聚丙二醇可以改善外加剂的粘度，使其具有更好的稳定性和流动性。
13.优选的，所述聚丙二醇分子量为600-1000。分子量过小时体系粘度较小，稳定性差，分子量大时，体系粘度过大，且大分子量的聚丙二醇溶解度低，影响效能发挥。
14.优选的，所述小分子醇类为丙三醇或三甘醇。小分子醇类物质可吸附在水泥颗粒表面，防止水泥细颗粒间的聚集，具有分散作用，同时对水泥流动性无大的影响，可在不影响立磨选粉系统的前提下，保证料层稳定。
15.优选的，所述仲烷基磺酸钠中烷基链碳数为10-16。
16.更优选的，所述仲烷基磺酸钠中烷基链碳数为14-16。
17.仲烷基磺酸钠在水泥磨碱性、高温条件下具有极好的渗透性，二甲基乙酰胺和仲烷基磺酸钠可吸附在水泥颗粒表面上，且能够渗入其固有裂缝中，减小其闭合力，增加原有裂缝在外力下形成新裂缝的能力。
18.优选的，所述增强组份为硫酸镁、甲酸钠和单宁酸钠中的一种。
19.与现有技术相比本发明的有益效果：
20.(1)本发明外加剂通过原料的粘结作用，解决传统水泥助磨剂应用于立磨粉磨系统时导致的物料料层不稳定的问题，提高立磨粉磨效率和台时产量，降低粉磨电耗。使用本发明助磨剂后，不喷水即可保证料床的稳定，避免了由于喷水增加的系统烘干成本以及高温下水泥颗粒提前水化的现象。
21.(2)通过优化设计组合得到立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，解决了传统水泥助磨剂对于立磨粉磨水泥助磨效果差的问题，同时有效激发混合材活性，降低熟料用量，增加混合材用量，提高水泥的强度，改善水泥的质量及与外加剂的适应性。
具体实施方式
22.实施例1
23.所述的立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，由以下重量份的原料组成：改性羟丙基甲基纤维素5份、三甘醇15份、分子量为700-900的聚丙二醇2份、二甲基乙酰胺8份、烷基链碳数为16的仲烷基磺酸钠1份、甲酸钠8份、水50份。
24.所述改性羟丙基甲基纤维素的制备方法如下：
25.1)在1#反应釜中加入15份的一乙醇二异丙醇胺，开启搅拌并加热至40℃，待温度稳定后，加入0.02份的浓硫酸，在30min内匀速加入20份的马来酸酐，升温至80℃保温5h，后加入1份的亚硫酸氢钠，再反应2h，得a料；
26.2)在2#反应釜中加入0.05份的抗坏血酸、0.03份的巯基丙酸、10份的去离子水完
全溶解后得b料；
27.3)在3#反应釜中加入500份的去离子水和5份硫代硫酸钠，搅拌溶解后缓慢加入10份羟丙基甲基纤维素，待完全溶解后，加入10份的烯丙基聚氧乙烯醚和0.5份的甲基丙烯磺酸钠，然后在3h内将a料和b料滴加入3#反应釜，保温2h，即得所述改性羟丙基甲基纤维素。
28.实施例2
29.所述的立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，由以下重量份的原料组成：改性羟丙基甲基纤维素10份、丙三醇5份、分子量为600-800的聚丙二醇5份、二甲基乙酰胺3份、烷基链碳数为10的仲烷基磺酸钠4份、单宁酸钠4份、水80份。
30.所述改性羟丙基甲基纤维素的制备方法如下：
31.1)在1#反应釜中加入10份的一乙醇二异丙醇胺，开启搅拌并加热至50℃，待温度稳定后，加入0.01份的浓硫酸，在40min内匀速加入8.5份的马来酸酐，升温至90℃保温3h，后加入5份的亚硫酸氢钠，再反应1h，得a料；
32.2)在2#反应釜中加入0.3份的抗坏血酸、0.01份的巯基丙酸、20份的去离子水完全溶解后得b料；
33.3)在3#反应釜中加入100份的去离子水和8份硫代硫酸钠，搅拌溶解后缓慢加入5份羟丙基甲基纤维素，待完全溶解后，加入20份的烯丙基聚氧乙烯醚和0.05份的甲基丙烯磺酸钠，然后在4h内将a料和b料滴加入3#反应釜，保温1h，即得所述改性羟丙基甲基纤维素。
34.实施例3
35.所述的立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，由以下重量份的原料组成：改性羟丙基甲基纤维素8份、丙三醇10份、分子量为800-900的聚丙二醇4份、二甲基乙酰胺5份、烷基链碳数为13的仲烷基磺酸钠3份、硫酸镁6份、水70份。
36.所述改性羟丙基甲基纤维素的制备方法如下：
37.1)在1#反应釜中加入12份的一乙醇二异丙醇胺，开启搅拌并加热至45℃，待温度稳定后，加入0.015份的浓硫酸，在35min内匀速加入15份的马来酸酐，升温至87℃保温4h，后加入4份的亚硫酸氢钠，再反应1.5h，得a料；
38.2)在2#反应釜中加入0.2份的抗坏血酸、0.02份的巯基丙酸、15份的去离子水完全溶解后得b料；
39.3)在3#反应釜中加入400份的去离子水和7份硫代硫酸钠，搅拌溶解后缓慢加入8份羟丙基甲基纤维素，待完全溶解后，加入15份的烯丙基聚氧乙烯醚和0.2份的甲基丙烯磺酸钠，然后在3.5h内将a料和b料滴加入3#反应釜，保温1.5h，即得所述改性羟丙基甲基纤维素。
40.实施例4
41.所述的立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，由以下重量份的原料组成：改性羟丙基甲基纤维素7份、丙三醇12份、分子量为900-1000的聚丙二醇4份、二甲基乙酰胺6份、烷基链碳数为15的仲烷基磺酸钠2份、硫酸镁6份、水65份。
42.所述改性羟丙基甲基纤维素的制备方法如下：
43.1)在1#反应釜中加入11份的一乙醇二异丙醇胺，开启搅拌并加热至46℃，待温度稳定后，加入0.08份的浓硫酸，在32min内匀速加入10份的马来酸酐，升温至83℃保温4h，后
加入2份的亚硫酸氢钠，再反应1.7h，得a料；
44.2)在2#反应釜中加入0.25份的抗坏血酸、0.02份的巯基丙酸、13份的去离子水完全溶解后得b料；
45.3)在3#反应釜中加入280份的去离子水和6份硫代硫酸钠，搅拌溶解后缓慢加入7份羟丙基甲基纤维素，待完全溶解后，加入12份的烯丙基聚氧乙烯醚和0.4份的甲基丙烯磺酸钠，然后在3.2h内将a料和b料滴加入3#反应釜，保温1h，即得所述改性羟丙基甲基纤维素。
46.实施例5
47.所述的立磨终粉磨工艺生产水泥用外加剂及其制备方法，由以下重量份的原料组成：改性羟丙基甲基纤维素6份、丙三醇或三甘醇9份、分子量为650-700的聚丙二醇3份、二甲基乙酰胺7份、烷基链碳数为14的仲烷基磺酸钠3份、硫酸镁、甲酸钠和单宁酸钠6份、水60份。
48.所述改性羟丙基甲基纤维素的制备方法如下：
49.1)在1#反应釜中加入13份的一乙醇二异丙醇胺，开启搅拌并加热至43℃，待温度稳定后，加入0.01份的浓硫酸，在30min内匀速加入13份的马来酸酐，升温至86℃保温4h，后加入2份的亚硫酸氢钠，再反应2h，得a料；
50.2)在2#反应釜中加入0.22份的抗坏血酸、0.018份的巯基丙酸、14份的去离子水完全溶解后得b料；
51.3)在3#反应釜中加入450份的去离子水和6份硫代硫酸钠，搅拌溶解后缓慢加入6份羟丙基甲基纤维素，待完全溶解后，加入14份的烯丙基聚氧乙烯醚和0.35份的甲基丙烯磺酸钠，然后在3h内将a料和b料滴加入3#反应釜，保温1h，即得所述改性羟丙基甲基纤维素。
52.对比例1
53.将实施例3中的改性羟丙基甲基纤维素替换为羟丙基甲基纤维素，其他与实施例3相同。
54.对比例2
55.不添加二甲基乙酰胺，其他与实施例3相同。
56.性能测试
57.将实施例1-5及对比例1-2所得的外加剂在某水泥厂ck490立磨系统上进行性能验证试验，试验期间水泥生产配合比保持不变，结果如表1：
58.表1
[0059][0060]
如表1所述，使用本发明立磨终粉磨工艺生产的水泥用外加剂可以大大降低粉磨过程喷水量，提高单位台时产量,降低能耗，而且水泥抗压强度不受影响。