阅读说明：本技术 一种立磨粉磨水泥专用助磨剂及其应用 (Grinding aid special for vertical mill grinding cement and application thereof ) 是由 孟凡军 陈烽 曾君 赵伟 潘玉杰 武春江 张胜男 于 2021-10-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种立磨粉磨水泥专用助磨剂及其应用,所述助磨剂包括以下重量百分比的原料：水溶性聚酯5-40％；无机分散增强剂5-20％；多元醇或醇胺5-20％；水40-70％；本发明提供的立磨粉磨水泥专用助磨剂的配方中,水溶性聚酯具有的高粘度可抑制助磨剂在粉磨过程中的分散作用以稳定料层,使物料在在磨盘上得到磨辊的充分的碾磨,随着水泥粉磨的进行,水溶性聚酯在高温和碱性环境以及磨辊的碾压力下水解或裂解成多元醇、和/或醇胺和多元酸以及低分子量水溶性聚酯聚合物,其与助磨剂配方中的多元醇、和/或醇胺以及无机分散增强剂配合来提高粉磨后的细粉的分散性,提高选粉效率。(The invention discloses a grinding aid special for grinding cement by a vertical mill and application thereof, wherein the grinding aid comprises the following raw materials in percentage by weight: 5-40% of water-soluble polyester; 5-20% of inorganic dispersion reinforcing agent; 5-20% of polyalcohol or alcohol amine; 40-70% of water; in the formula of the grinding aid special for grinding cement by the vertical mill, the water-soluble polyester has high viscosity and can inhibit the dispersion of the grinding aid in the grinding process to stabilize a material layer, so that materials are sufficiently ground on a grinding roller, and along with the grinding of the cement, the water-soluble polyester is hydrolyzed or cracked into polyol, and/or alcohol amine, polybasic acid and low-molecular-weight water-soluble polyester polymer under the high-temperature and alkaline environment and the grinding pressure of the grinding roller, and the water-soluble polyester polymer is matched with the polyol, and/or alcohol amine and an inorganic dispersion reinforcing agent in the formula of the grinding aid to improve the dispersion of ground fine powder and improve the powder selection efficiency.)

一种立磨粉磨水泥专用助磨剂及其应用

技术领域

本发明属于水泥助磨剂领域，具体涉及一种立磨粉磨水泥专用助磨剂及其应用。

背景技术

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。与球磨工艺相比，有着显著的优越性。它以工艺简单，占地面积小，粉磨效率高，能耗小而逐渐被国内水泥企业接受。

水泥助磨剂是水泥粉磨时加入的工艺外加剂，助磨剂的加入能够很改善水泥粉磨工艺状况，提高生产效率而又不损害水泥性能，目的是降低生产成本，提高水泥质量。水泥助磨剂的发明源于水泥球磨工艺，基于分散物料颗粒的理论，用有机物、无机物或有机物与无机物及表面活性剂的混合体所产生的复杂的化学或物理机理来解决球磨机在粉磨水的过程中出现的静电吸附、絮团、裂纹再愈合等现象，以达到提高产量、降低能耗、改善水泥品质的目的。

立磨工艺与球磨工艺有着很大的差异。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，流速快，粉磨效率高。立磨工艺则正好相反，物料流速快，在磨内停留时间短，如果物料过于松散，在风的作用下悬浮在磨腔内，在磨盘上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，进而导致水泥中水分偏高，使其中的微细粉提前水化，库存水泥出现水化结块和强度衰减问题，影响库容和周转。

部分企业在助磨剂中增加高分子黏聚性组分来稳定料层，减少磨内喷水，但可能其会导致水泥颗粒团聚和变粗，影响立磨选粉工作，不利于磨机台产的提升；同时对水泥性能和应用也造成一定的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种立磨粉磨水泥专用助磨剂，其是由多元醇、和/或醇胺和多元酸在催化剂作用下缩聚而成水溶性聚酯，其再与多元醇、和/或或醇胺、无机分散增强剂和水复配而成。其在用作立磨粉磨水泥的助磨剂时，可实现立磨粉磨水泥磨内不喷水，提高立磨台时，而且显著提高水泥强度，解决了库存水泥出现水化结块和强度衰减问题，同时也不会影响水泥的性能和应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种立磨粉磨水泥专用助磨剂，包括以下重量百分比的原料：

所述的立磨粉磨水泥专用助磨剂，包括以下重量百分比的原料：

所述水溶性聚酯的制备方法包括以下步骤：将多元醇、和/或醇胺与等摩尔的多元酸混合，加入催化剂，在惰性气体的保护下于120～250℃下反应1-5h；然后将体系减压至-0.1MPa以下，在150～350℃下继续反应1-4h，即可得到水溶性聚酯

所述多元醇为新戊二醇、乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、二甘醇的任意一种或多种。

所述醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、一乙醇二异丙醇胺中的任意一种或多种。

所述多元酸为间苯二甲酸、对苯二甲酸、乙二酸、乙二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸、戊二酸、1，3-间苯二甲酸-5-磺酸钠、甲基丁二酸中的任意一种或多种。

所述催化剂为钛酸四丁酯、氯化亚锡、对甲苯磺酸、亚磷酸、醋酸锑、乙二醇锑、三氧化二铋、氧化二丁基锡中的任意一种或者多种；所述催化剂的用量为单体总重量的0.01％-0.2％。

所述无机分散增强剂为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、硬脂酸钠中的任意一种或多种。

所述立磨粉磨水泥专用助磨剂的制备方法为：将配方量的各原料混合搅拌均匀即可。

本发明还提供了所述的立磨粉磨水泥专用助磨剂的应用，用于水泥立磨粉磨。

所述立磨粉磨水泥专用助磨剂的掺量为0.03-0.3％。

本发明提供的立磨粉磨水泥专用助磨剂的配方中，水溶性聚酯具有较高的粘度，在立磨粉磨过程中可有效的稳定料层，实现磨内不喷水；同时，随着水泥粉磨的进行，水溶性聚酯在高温和碱性环境以及磨辊的碾压力下水解或裂解成多元醇、和/或醇胺和多元酸以及低分子量水溶性聚酯，而多元醇、和/或醇胺和多元酸是水泥粉磨过程中常用的分散增强组分，对水泥颗粒又具有分散提强作用，可提高立磨的选粉效率；进而提高磨机台时和水泥强度，并解决库存水泥出现水化结块和强度衰减问题，加快水泥周转；同时，在水泥水化过程中，低分子量水溶性聚酯会进一步水解成多元醇、和/或醇胺和多元酸，并不会对水泥性能和应用造成影响。

本发明提供的立磨粉磨水泥专用助磨剂的配方中，水溶性聚酯具有的高粘度可抑制助磨剂在粉磨过程中的分散作用以稳定料层，使物料在在磨盘上得到磨辊的充分的碾磨，随着水泥粉磨的进行，水溶性聚酯在高温和碱性环境以及磨辊的碾压力下水解或裂解成多元醇、和/或醇胺和多元酸以及低分子水溶性聚合物，水溶性聚酯水解出的多元醇、和/或醇胺和多元酸与助磨剂配方中的多元醇、和/或醇胺以及无机分散增强剂配合来提高粉磨后的细粉的分散性，提高选粉效率。

与现有技术相比，本发明提供助磨剂的立磨粉磨水泥的磨内无需喷水，并可提高立磨台时，而且显著提高水泥强度，解决了库存水泥出现水化结块和强度衰减问题，同时对水泥性能和应用不会造成影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种立磨粉磨水泥专用助磨剂，包括以下重量百分比的原料：水溶性聚酯20％；乙酸钠10％；硫酸钠5％；二甘醇10％；一乙醇二异丙醇胺5％，水50％。

所述水溶性聚酯的制备方法为：将二乙醇单异丙醇胺与等摩尔的乙二酸混合，加入催化剂乙二醇锑，催化剂的用量为二乙醇单异丙醇胺和乙二酸总质量的0.01％；在惰性气体的保护下于160℃下反应2h；然后将体系减压至-0.1MPa以下，在250℃下继续反应1h，即可得到水溶性聚酯。

所述立磨粉磨水泥专用助磨剂的制备方法为：将配方量的各原料混合搅拌均匀即可。

实施例2

一种立磨粉磨水泥专用助磨剂，包括以下重量百分比的原料：水溶性聚酯10％；氯化钠10％；柠檬酸钠10％；三乙醇胺10％；水60％。

所述水溶性聚酯的制备方法为：将新戊二醇、甘油、三羟甲基丙烷、甲基丁二酸、壬二酸、1，3-间苯二甲酸-5-磺酸钠按照摩尔比为1：1：1：1：1：1混合，加入摩尔比为1:1的对甲苯磺酸和亚磷酸作为催化剂，催化剂的用量为聚合单体总质量的0.1％；在惰性气体的保护下于120℃下反应2h；然后将体系减压至-0.1MPa以下，在200℃下继续反应1h，即可得到水溶性聚酯。

所述立磨粉磨水泥专用助磨剂的制备方法为：将配方量的各原料混合搅拌均匀即可。

实施例3

一种立磨粉磨水泥专用助磨剂，包括以下重量百分比的原料：水溶性聚酯40％；硬脂酸钠5％；乙二醇2.5％；丙二醇2.5％；三异丙醇胺10％；水40％。

所述水溶性聚酯的制备方法为：将三乙醇胺、一乙醇二异丙醇胺和丁二酸按照1:1:2摩尔比混合，加入氯化亚锡作为催化剂，催化剂的用量为聚合单体总质量的0.15％；在惰性气体的保护下于200℃下反应4h；然后将体系减压至-0.1MPa以下，在350℃下继续反应1h，即可得到水溶性聚酯。

所述立磨粉磨水泥专用助磨剂的制备方法为：将配方量的各原料混合搅拌均匀即可。

实施例4

一种立磨粉磨水泥专用助磨剂，包括以下重量百分比的原料：水溶性聚酯30％；硝酸钠10％；三羟甲基乙烷5％；二甘醇5％；二乙醇单异丙醇胺8％；三异丙醇胺2％；水40％。

所述水溶性聚酯的制备方法为：将二羟甲基丙酸、二乙醇胺、三乙醇胺、戊二酸按照1：1：1：3摩尔比混合，加入催化剂钛酸四丁酯，催化剂的用量为聚合单体总质量的0.2％；在惰性气体的保护下于250℃下反应1h；然后将体系减压至-0.1MPa以下，在300℃下继续反应3h，即可得到水溶性聚酯。

所述立磨粉磨水泥专用助磨剂的制备方法为：将配方量的各原料混合搅拌均匀即可。

对比例1

传统助磨剂组成为：糖蜜5％，甘油5％，聚合多元醇7％，工业氯化钠13％，二乙醇单异丙醇胺10％，水60％。

将本发明各实施例及对比例制备的助磨剂在Φ5370mm的立磨磨机中进行粉磨试验，物料配比：熟料(78.5％)+脱硫石膏(4.6％)+石灰石(6％)+沸石岩(5％)+粉煤灰(5.9％)；水泥控制比表面积335±5m²/Kg。试验生产水泥的磨机的台时产量、出磨水泥含水量、3d抗压强度、28d抗压强度，结果如表1所述。性能测试按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》相关规定进行。

表1

从表1中可以看出，在立磨粉磨水泥中不加助磨剂或加入的为传统助磨剂的情况下，立磨粉磨时需要喷水，且立磨台时较小，生产得到的水泥的含水量高，且水泥在3d、28d的抗压强度相对于实施例均较差；而如果立磨粉磨水泥中加入的为本发明各实施例制备的助磨剂的话，立磨粉磨时无需喷水，且立磨台时可达340t/h以上，生产得到的水泥的含水量低，水泥在3d、28d的抗压强度分别可达31MPa以上、50MPa以上。

上述参照实施例对一种立磨粉磨水泥专用助磨剂及其应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。