一种液体水泥助磨剂的制备方法 技术领域：本发明技术属于建材行业水泥生产领域，涉及一种液体水泥助磨剂的制备方法，主要应用于水泥制备系统。
技术背景：水泥的生产过程简称为“两磨一烧”，具体为：先把多种原料配合在一起磨细成为“生料”，然后把“生料”送进高温窑炉里煅烧成为“熟料”，再把烧好的熟料加上必要的工业废渣，磨细成为“水泥”。水泥粉磨电耗占水泥生产总电耗的70％以上，但粉磨过程所消耗的能量大约有97％变成热能和声能而白白浪费，只有大约3％的能量消耗于粉磨物料，为减少水泥粉磨过程中的电耗，通常人们采取两大措施：一是改善粉磨机械的机构、粉磨工艺流程、粉磨方式等，以使更多的机械能作用于被粉磨物料；二是在粉磨过程中添加少量的化学物质改善粉磨的机械力化学过程，改善物料的流动性，从而达到提高粉磨效率的目的。以上两种途径又以第二种途径最为简单便捷，所加入的化学物质通常称为“水泥助磨剂”。在我国国家标准《水泥的命名，定义和术语》(GB/T4131‑1997)中明确了水泥助磨剂的定义：“在水泥粉磨时加入起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂”；在国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175‑2007)中规定：“水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不超过水泥质量的0.5％”。
水泥工业粉磨工艺过程中的节能增效，离不开水泥助磨剂的帮助。在水泥粉磨时，水泥助磨剂分子在物料颗粒上的吸附可降低颗粒的强度和硬度，并促进裂纹的扩展，从而加快了物料的粉磨速度；同时，水泥助磨剂可以提高物料的可流动性，阻止颗粒在研磨介质及磨机衬板上的粘附以及颗粒之间的团聚，使粉磨效率提高。除此之外，在水泥粉磨时掺加水泥助磨剂还能改善水泥质量，提高水泥强度，水泥的使用性能也随之发生一系列变化，尤其是水泥混凝土的耐久性得到较大地改善。因此，水泥助磨剂技术现已成为水泥行业提高粉磨效率、节约能源、多掺加混合材、降低成本和改善水泥性能的重要手段，是水泥工业节能减排的重要技术。
目前，许多水泥助磨剂通常忽视粉磨工艺和粉磨物料的差异，对粉磨系统、磨机结构、研磨体、工艺操作参数等不进行针对性的调整，助磨剂产品功能单一，对水泥生产工艺条件适应性不强，造成使用效果不佳，产品质量不稳定。
发明内容：本发明提供一种新型的液体水泥助磨剂制备方法，其产品不仅符合国家对水泥标准的质量要求，并且与水泥混凝土外加剂具有良好的适应性，对水泥混凝土的使用性能和耐久性无不良影响。
本发明提出的液体水泥助磨剂，由马来酸酐聚乙二醇单酯、三乙醇胺、木质素磺酸钙、乙二醇组成。
各组份的一般重量比为：
马来酸聚乙二醇单酯 100
三乙醇胺 32‑40
木质素磺酸钙 30‑38
乙二醇 15‑24
进一步，各组份的较好重量比为：
马来酸聚乙二醇单酯 100
三乙醇胺 34‑38
木质素磺酸钙 32‑36
乙二醇 17‑22
进一步，各组份的较佳重量比为：
马来酸聚乙二醇单酯 100
三乙醇胺 35‑37
木质素磺酸钙 33‑35
乙二醇 18‑20
本发明所用马来酸聚乙二醇单酯的制备方法是：
(1)马来酸聚乙二醇单酯制备的原料为：
聚乙二醇(PEG，摩尔质量为600‑1000)；马来酸酐(MA，摩尔质量为98)；浓硫酸。
(2)马来酸聚乙二醇单酯制备的方法为：
在装有搅拌器，温度计、冷凝装置、加液装置的反应器中加入聚乙二醇(PEG)，并加入浓硫酸催化剂，其用量为马来酸酐用量的(2～3)wt％；升温至75℃，向体系中慢慢加入马来酸酐(MA)，加入比例为聚乙二醇∶马来酸酐＝1∶1～3(摩尔比)，通过聚乙二醇与马来酸酐在75℃～90℃下反应2～3小时，得到马来酸聚乙二醇单酯及剩余马来酸酐的混合物。
本发明液体水泥助磨剂的制备方法是：按前述重量比例称量各组份，将四种原料通过物理机械混合搅拌，并用水调至固含量为50±1％的溶液。
本发明液体水泥助磨剂，在于助磨剂在水泥粉磨中的适宜掺入量为水泥(包括矿物掺合料)重量的0.05％‑0.1％。
本发明所得产品具有一下特点：
(1)实现了水泥助磨剂生产原材料的无氯化，克服了目前水泥助磨剂对混凝土耐久性能的影响；
(2)在不带入水泥中氯离子的情况下，水泥磨机增产10％以上，节电10％以上；
(3)适应性强，其功效适应于通用硅酸盐水泥的各个品种；
(4)由于引入了高分子聚合物聚乙二醇酯，该产品的助磨作用显著提供，大幅降低水泥细度，提高水泥比表面积；
(5)增强作用更显著，在多掺以工业固体废弃物为主的混合材时，确保提高水泥3d、28d抗压强度3MPa以上；
(6)使用过程中，无毒、无刺激性气味，并对建筑构件无危害性，实现了真正意义的环保；
(7)均一稳定，克服了目前水泥助磨剂不稳定、易分层沉降的不足。
具体实施方式：下面结合实施例和应用实例对本发明作进一步详细说明，但它们不是对本发明的限定。
实施例1：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺32份、木质素磺酸钙30份和乙二醇15份配制成50±1％的水溶液。
实施例2：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺40份、木质素磺酸钙38份和乙二醇24份配制成50±1％的水溶液。
实施例3：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺32份、木质素磺酸钙38份和乙二醇24份配制成50±1％的水溶液。
实施例4：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺32份、木质素磺酸钙30份和乙二醇24份配制成50±1％的水溶液。
实施例5：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺32份、木质素磺酸钙38份和乙二醇15份配制成50±1％的水溶液。
实施例6：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺40份、木质素磺酸钙30份和乙二醇15份配制成50±1％的水溶液。
实施例7：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺40份、木质素磺酸钙38份和乙二醇15份配制成50±1％的水溶液。
实施例8：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺40份、木质素磺酸钙30份和乙二醇24份配制成50±1％的水溶液。
实施例9：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺34份、木质素磺酸钙32份和乙二醇17份配制成50±1％的水溶液。
实施例10：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺38份、木质素磺酸钙36份和乙二醇22份配制成50±1％的水溶液。
实施例11：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺34份、木质素磺酸钙36份和乙二醇22份配制成50±1％的水溶液。
实施例12：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺34份、木质素磺酸钙32份和乙二醇22份配制成50±1％的水溶液。
实施例13：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺34份、木质素磺酸钙36份和乙二醇17份配制成50±1％的水溶液。
实施例14：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺38份、木质素磺酸钙32份和乙二醇17份配制成50±1％的水溶液。
实施例15：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺38份、木质素磺酸钙36份和乙二醇17份配制成50±1％的水溶液。
实施例16：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺38份、木质素磺酸钙32份和乙二醇22份配制成50±1％的水溶液。
实施例17：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺35份、木质素磺酸钙33份和乙二醇18份配制成50±1％的水溶液。
实施例18：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺37份、木质素磺酸钙35份和乙二醇20份配制成50±1％的水溶液。
实施例19：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺35份、木质素磺酸钙35份和乙二醇20份配制成50±1％的水溶液。
实施例20：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺35份、木质素磺酸钙33份和乙二醇20份配制成50±1％的水溶液。
实施例21：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺35份、木质素磺酸钙35份和乙二醇18份配制成50±1％的水溶液。
实施例22：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺37份、木质素磺酸钙33份和乙二醇18份配制成50±1％的水溶液。
实施例23：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺37份、木质素磺酸钙35份和乙二醇18份配制成50±1％的水溶液。
实施例24：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺37份、木质素磺酸钙33份和乙二醇20份配制成50±1％的水溶液。
实施例25：本发明液体水泥助磨剂按重量比马来酸聚乙二醇单酯100份、三乙醇胺36份、木质素磺酸钙34份和乙二醇19份配制成50±1％的水溶液。
将实施例25制备的液体水泥助磨剂应用下列实例；
应用实例1：将熟料72％、石膏5％、矿渣10％、粉煤灰13％配料置于磨机中，粉磨27min.，为样品1；将熟料69％、石膏5％、矿渣10％、粉煤灰16％配料置于磨机中，按0.6‰的比例添加本发明之助磨增强剂，粉磨相同时间，为样品2。对制成的水泥进行物理性能试验，检测结果见附表1中1和2。对所制成的水泥进行混凝土物理性能试验，检测结果见附表2中1和2。
应用实例2：将熟料68％、石膏5％、矿渣27％配料置于磨机中，粉磨27min.，为样品3；将熟料65％、石膏5％、矿渣30％配料置于磨机中，按0.6‰的比例添加本发明之助磨增强剂，粉磨相同时间，为样品4。对制成的水泥进行物理性能试验，检测结果见附表1中3和4。对所制成的水泥进行混凝土物理性能试验，检测结果见附表2中3和4。
应用实例3：将熟料68％、石膏5％、粉煤灰27％配料置于磨机中，粉磨27min.，为样品5；将熟料65％、石膏5％、粉煤灰30％配料置于磨机中，按0.6‰的比例添加本发明之助磨增强剂，粉磨相同时间，为样品6。对制成的水泥进行物理性能试验，检测结果见附表2中5和6。对所制成的水泥进行混凝土物理性能试验，检测结果见附表2中5和6。
利用本发明方法所制得的水泥助磨剂物理性能试验 表1
混凝土物理性能试验 表2
通过以上实验及数据可以看出，添加了实施例25制备的液体水泥助磨剂的水泥在熟料用量减少3个百分点的情况下，3天、28天抗压强度提高3MPa以上；水泥细度有所降低。所拌制的混凝土流动性(坍落度及1h坍落度)基本无变化，28天抗压强度提高3MPa以上。因此，所制备的液体水泥助磨剂取得了预期的效果。