一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于助磨剂技术领域，具体涉及一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，矿渣助磨剂的研究一般都是照搬采用一些水泥常用的助磨剂复配而成。首先，由于矿渣特殊结构，它与熟料的性质有很大差异，矿渣不存在应力集中点，比较难磨，熟料要求解聚，而矿渣要求软化，因此用于水泥的助磨剂未必适合于矿渣。为了更好的在矿渣粉磨过程中使用助磨剂，存在的问题我们决不能忽视；其次，目前应用于矿渣的助磨剂品种单一，进而在面对有特殊要求的用户时，在矿渣粉磨过程中直接加入一些具有微膨胀、快凝、缓凝、早强等特殊性质的化学物质逐渐拓宽我们的研究范围。

市场有一部分矿渣以SiO

在煤炭发电或者炼焦过程中，会产生大量的脱硫脱硝废水，不仅污染环境，还会大大提高处理成本，本项目通过使用该废水，添加到助磨剂中，利用其中的化学组分提高矿渣活性，同时有益于环境保护。目前，对矿渣助磨剂的研究不少，以醇胺类为主。CN112250337A公开了一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法，以脱硫脱硝灰为主要原料，改性LDHs、石墨烯、纳米微孔活性硅为改性剂制备而成，各原料所占质量百分比为：脱硫脱硝灰85～90份，改性LDHs5～10份，石墨烯2～4份，纳米微孔活性硅3～5份。将改性LDHs加入到定量水中，搅拌3～5min使其溶解均匀；加入脱硫脱硝灰，搅拌3～5min使其混合均匀；加入石墨烯搅拌3～5min使其混合均匀；升温至100℃，保温3小时；粉磨10～40min，得到粉体颗粒；通过无重力混合机与纳米活性硅混合5～30min，最终得到改性后粉体颗粒。该改性处理方法能有效固化脱硫脱硝灰中的铅、铬等有害元素的浸出，提高脱硫脱硝灰的比表面积，实现固废脱硫脱硝灰的在水泥外加剂行业无害坏、资源化回收利用；但是，其主要利用脱硫脱硝固体废弃灰来制备粉体助磨剂，其生产成本较高，而且废弃灰收集过程中能耗较高，粉体助磨剂生产成本较液体高。

因此，急需开发一种助磨效果优异、环保、且成本低的包含工业废弃物的矿粉助磨剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂及其制备方法和应用，所述矿粉助磨剂的制备工艺简单且原料环保，能大量消耗脱硫脱硝的废弃组分，还能够克服矿渣在研磨过程中产生的静电吸附及包裹问题，并且能够通过化学激发方式提高矿渣中硅酸盐矿物的活性，降低其表面能，进而提高矿渣的活性，使得到的矿粉中的有效组分能充分完全的参与到混凝土的物理化学反应过程中去，在提高矿渣利用率和强度活性基础上，还消耗大量环保废物，具有重要研究价值。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，所述矿粉助磨剂按照重量份包括如下组分：

其中，所述三乙醇胺可以为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份等。

所述异丙醇胺可以为7重量份、9重量份、11重量份、13重量份、15重量份、17重量份或19重量份等。

所述工业脱硫废气回收废液可以为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、23重量份、25重量份、27重量份、29重量份、33重量份、36重量份、39重量份、43重量份、46重量份或49重量份等。

所述甘油副产盐可以为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份等。

所述糖蜜可以为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份等。

所述铝盐可以为1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份或4.5重量份等。

所述水可以为10重量份、20重量份、30重量份、40重量份、50重量份或60重量份等。

本发明提供的包含工业废弃物的矿粉助磨剂包括特定份数的三乙醇胺、异丙醇胺、工业脱硫废气回收废液、甘油副产盐、糖蜜、铝盐和水；本发明提供的矿粉助磨剂以醇胺类有机组分为主要原料，添加工业脱硫废气回收废液、甘油副产盐和铝盐来提高对矿渣的活性激发，配以糖蜜调节研磨过程中的稠度和流动度比，不仅可以有效克服矿渣在研磨过程中产生的静电吸附及包裹问题，并且还能通过化学激发方式提高矿渣中硅酸盐矿物的活性，降低其表面能，提高研磨后得到的矿粉的活性，使矿粉中的有效组分能充分完全的参与到混凝土的物理化学反应过程中去，在提高矿渣利用率和强度活性的基础上，降低了常规助磨剂的成本，还为废液处理和回收提供了新的用途和使用方法，消耗了大量环保废物，是一种环保且高效的矿粉助磨剂。

优选地，所述异丙醇胺包括三异丙醇胺、二异丙醇胺或单乙醇二异丙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述工业脱硫废气回收废液中溶质的质量百分含量为30～60％，例如35％、40％、45％、50％或55％等。

优选地，所述工业脱硫废气回收废液中的溶剂为水。

优选地，所述工业脱硫废气回收废液中包括硫氰酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钠和碳酸钠。

优选地，所述硫氰酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钠和碳酸钠的质量比为2:(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)。

其中，所述硫氰酸钠和硫代硫酸钠的质量比为2:0.6、2:0.7、2:0.8、2:0.9、2:1、2:1.1、2:1.2、2:1.3或2:1.4等。

所述硫氰酸钠和硫酸钠的质量比为2:0.6、2:0.7、2:0.8、2:0.9、2:1、2:1.1、2:1.2、2:1.3或2:1.4等。

所述硫氰酸钠和碳酸钠的质量比为2:0.6、2:0.7、2:0.8、2:0.9、2:1、2:1.1、2:1.2、2:1.3或2:1.4等。

优选地，所述甘油副产物包括氯化钠、硝酸钠或亚硝酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述糖蜜包括甜菜糖蜜、玉米糖蜜或甘蔗糖蜜中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述糖蜜的固含量为30～70％，例如35％、40％、45％、50％、55％、60％或65％等。

优选地，所述铝盐包括偏铝酸钠、氯化铝、氢氧化铝、硫酸铝或明矾中的任意一种或至少两种的组合。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述矿粉助磨剂的制备方法，所述制备方法包括：将三乙醇胺、异丙醇胺和水进行混合，加入甘油副产盐和铝盐进行混合，再加入工业脱硫废气回收废液和糖蜜进行混合，得到所述矿粉助磨剂。

优选地，所述将三乙醇胺、异丙醇胺和水进行混合的混合时间为5～15min，例如6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min或14min等。

优选地，所述加入油副产盐和铝盐进行混合的混合时间为20～40min，例如22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min或38min等。

第三方面，本发明提供一种矿粉，所述矿粉包括如权利要求1～6任一项所述的矿粉助磨剂和矿渣。

优选地，所述矿粉中矿粉助磨剂的质量百分含量为0.05～0.15％，例如0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％或0.14％等。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的包含工业废弃物的矿粉助磨剂中添加有大量的工业脱硫废气回收废液和甘油副产盐，相较于常规的助磨剂，大大降低了原料成本，同时为废弃物的回收和利用提供了新的思路，具有重要研究价值。

(2)本发明提供的矿粉助磨剂能兼顾助磨和激发活性的特点，可以克服矿渣研磨过程中产生静电吸附及包裹问题，并且能够通过化学激发方式提高矿渣粉中硅酸盐矿物的活性，降低其表面能，进而提高矿渣粉的活性，使有效组分能充分完全的参与到混凝土的物理化学反应过程中去，在提高矿渣利用率和强度活性。

(3)本发明提供的矿粉助磨剂制备工艺简单，工艺条件为常温，适于工业规模生产。

(4)本发明提供的矿粉助磨剂对普通硅酸盐水泥也有优异的助磨效果，尤其对低标号多掺合料的水泥助磨效果也很好。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其制备方法包括：称取100g水于1000mL的烧杯中，然后加入15g三乙醇胺的水溶液(三乙醇胺的质量百分含量为85％)和20g二乙醇单异丙醇胺，搅拌10min后加入20g甘油副产物氯化钠(将粗甘油提纯后，经过凝练后得到的副产物)、20g明矾继续搅拌30min至完全溶解，再加入50g工业脱硫废气回收废液(溶剂为水，溶质的质量百分含量为30％，将废气通入氢氧化钠溶液中反应制得)和5g玉米糖蜜(固含量为70％)，使用玻璃棒搅拌至完全溶解，搅拌均匀，得到所述矿粉助磨剂。

实施例2

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其制备方法包括：称取150g水于1000mL的烧杯中，然后加入18g三乙醇胺的水溶液(三乙醇胺的质量百分含量为50％)和22g二乙醇单异丙醇胺，搅拌10min后加入30g甘油副产物氯化钠(将粗甘油提纯后，经过凝练后得到的副产物)和5g偏铝酸钠继续搅拌30min至完全溶解，再加入25g工业脱硫废气回收废液(溶剂为水，溶质的质量百分含量为30％，将废气通入氢氧化钠溶液中反应制得)和15g玉米糖蜜(固含量为70％)，使用玻璃棒搅拌至完全溶解，搅拌均匀，得到所述矿粉助磨剂。

实施例3

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其制备方法包括：称取85g水于1000mL的烧杯中，然后加入5g三乙醇胺的水溶液(三乙醇胺的质量百分含量为99％)和30g二异丙醇胺，搅拌10min后加入30g甘油副产物硝酸钠(将粗甘油提纯后，经过凝练后得到的副产物)、2g明矾和5g硫酸铝继续搅拌30min至完全溶解，再加入40g工业脱硫废气回收废液(溶剂为水，溶质的质量百分含量为30％，将废气通入氢氧化钠溶液中反应制得)和5g甜菜糖蜜(固含量为60％)，使用玻璃棒搅拌至完全溶解，搅拌均匀，得到所述矿粉助磨剂。

实施例4

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其制备方法包括：称取100g水于1000mL的烧杯中，然后加入5g三乙醇胺的水溶液(三乙醇胺的质量百分含量为85％)和20g二乙醇单异丙醇胺，搅拌10min后加入10g甘油副产物碳酸钠(将粗甘油提纯后，经过凝练后得到的副产物)、8g氢氧化铝继续搅拌30min至完全溶解，再加入40g工业脱硫废气回收废液(溶剂为水，溶质的质量百分含量为30％，将废气通入氢氧化钠溶液中反应制得)和5g玉米糖蜜(固含量为70％)，使用玻璃棒搅拌至完全溶解，搅拌均匀，得到所述矿粉助磨剂。

对比例1

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其与实施例1的区别仅在于，不添加甘油副产盐氯化钠，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例2

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其与实施例1的区别仅在于，不添加工业脱硫废气回收废液，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例3

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其与实施例1的区别仅在于，不添加明矾，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例4

一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂，其与实施例1的区别仅在于，不添加玉米糖蜜，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

应用例1

一种矿粉，其制备方法包括：将5000g的S95矿渣和5g矿粉助磨剂(实施例1)混合进行粉磨42min，得到矿粉。

应用例2～4

一种矿粉，其与应用例1的区别仅在于，分别采用实施例2～4得到的矿粉助磨剂替换实施例1得到的矿粉助磨剂，其他组分、用量和制备方法均与应用例1相同。

对比应用例1～4

一种矿粉，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例1～4得到的矿粉助磨剂替换实施例1得到的矿粉助磨剂，其他组分、用量和制备方法均与应用例1相同。

性能测试：

(1)密度：按照《GB/T 8077》提供的测试方法进行测试；

(2)比表面积：按照《GB/T 8074》提供的测试方法进行测试；

(3)细度：按照《GB/T 8074》提供的测试方法进行测试；

(4)抗折强度：按照《GB/T 18046》提供的测试方法进行测试；

(5)抗压强度：按照《GB/T 18046》提供的测试方法进行测试；

(6)活性指数：按照《GB/T 18046》提供的测试方法进行测试。

按照上述测试方法对应用例1～4和对比应用例1～4提供的矿粉进行测试，测试结果如表1所示：

表1

根据表1数据可以看出：应用例1～4得到的矿粉的密度为2.87kg/m

比较应用例1和对比应用例1～4的数据可以看出，在密度接近的前提下，不包含甘油副产物氯化钠、不包含工业脱硫废气回收废液、不包含明矾或不包含玉米糖蜜的矿粉助磨剂的效果均较差，助磨和提升活性的效果均较差。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种包含工业废弃物的矿粉助磨剂及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。