專利名稱：水泥除鉻助磨劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥領(lǐng)域，特別涉及一種水泥除鉻助磨劑及其制備方法。
技術(shù)背景
水泥為粉狀水硬性無機(jī)凝膠材料，其在加水?dāng)嚢韬竽茉谒谢蚩諝庵邪l(fā)生硬化， 用來將砂、石等散粒材料膠結(jié)城砂漿或混凝土。水泥是一種重要的凝膠材料，被廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利和國(guó)防等領(lǐng)域。
水泥的生產(chǎn)工序包括破碎及預(yù)均化一生料制備一生料均化一預(yù)熱分解一熟料燒成一粉磨。水泥的原料及在生產(chǎn)過程及使用前的水化工序中均會(huì)產(chǎn)生六價(jià)鉻。近年來，隨著水泥行業(yè)的快速發(fā)展，可溶性六價(jià)鉻造成的環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重。鉻為國(guó)際公認(rèn)的致癌金屬物之一，六價(jià)鉻為吞入性讀物，皮膚接觸可能導(dǎo)致敏感。六價(jià)鉻還有可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌，對(duì)環(huán)境有持久危害性。水泥中的六價(jià)鉻在雨水、地下水等作用下容易溶出，并通過水、食物鏈和生物鏈對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。
為了降低水泥中六價(jià)鉻的含量，現(xiàn)有技術(shù)提供了多種降低水泥中六價(jià)鉻的方法。 例如，授權(quán)公開號(hào)為1095451C的中國(guó)專利公開了一種水泥中六價(jià)鉻的降解方法，其是以鋇渣作為降解水泥六價(jià)鉻的外加劑，摻雜到水泥煅燒前的原料中，或摻雜到水泥煅燒后的原料中，由此降低水泥中六價(jià)鉻的含量。該方法雖然使水泥中六價(jià)鉻的含量有所降低，但是其存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)第一，誤差大，鋇渣的加入量不易控制；第二，鋇渣中的Ba2+能與水泥中的SO/—反應(yīng)聲場(chǎng)沉淀，會(huì)給水泥的水化工序造成影響。
為了解決上述問題，授權(quán)公開號(hào)為1005^786C的中國(guó)專利公開了一種含硫酸亞鐵的還原劑的用途和包含該還原劑的水泥制劑，該方法是通過含有硫酸亞鐵的還原劑來降低水泥中的六價(jià)鉻，但該方法的缺陷在于不能保證粉磨后期進(jìn)入水泥中的六價(jià)鉻也被還原，六價(jià)鉻的去除率較低。
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，其主要功能在于將水泥熟料粉磨至適宜的粒度，形成一定的顆粒級(jí)配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。 水泥粉磨過程中通常需要加入助磨劑已提高粉末效率，具體為在粉末初期，助磨劑起著降低熟料顆粒表面能的作用，促使顆粒表面裂紋的擴(kuò)大，有利于物料的粉末。粉末的中后期， 助磨劑主要是起分散的作用，以延緩或減輕細(xì)物料的聚集作用。由此，本發(fā)明人考慮將具有除鉻作用的組分加入助磨劑中，使助磨劑能在提高粉磨效率的同時(shí)兼具除鉻的作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種除鉻助磨劑及其制備方法，該除鉻助磨劑對(duì)水泥中的六價(jià)鉻具有較高的去除率。
有鑒于此，本發(fā)明提供一種水泥除鉻助磨劑，包括
a)、將包覆材料溶解于有機(jī)溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下，向包覆材料溶液中加入硫酸亞鐵，所述硫酸亞鐵、包覆材料和有機(jī)溶劑的重量比為(8 20) (1 幻1，攪拌均勻后進(jìn)行精餾，得到有機(jī)物包覆硫酸亞鐵；所述包覆材料為常溫下呈固態(tài)的有機(jī)物；
b)、在惰性氣體保護(hù)下，在引發(fā)劑存在的條件下，淀粉與丙烯酸甲酯在水中發(fā)生聚合反應(yīng)，得到淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物；在引發(fā)劑存在的條件下，所述淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物與二胺化合物在有機(jī)溶劑中發(fā)生酰胺化反應(yīng)，得到鉻固化劑；
C)、將所述有機(jī)物包覆硫酸亞鐵、鉻固化劑和助磨劑按照(10 15) (3 8) (70 85)的重量比混合均勻，得到水泥除鉻助磨劑；
所述步驟a和步驟b順序無先后限制。
優(yōu)選的，所述包覆材料為聚乙烯醇、聚乙烯蠟、聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲脂。
優(yōu)選的，步驟a中所述有機(jī)溶劑為乙醇或四氯化碳。
優(yōu)選的，所述二胺化合物為乙二胺。
優(yōu)選的，所述助磨劑包括醇胺、激發(fā)劑、分散劑和PH值調(diào)節(jié)劑。
優(yōu)選的，步驟a之前還包括將包覆材料加熱熔化的步驟。
優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為過硫酸銨。
優(yōu)選的，所述聚合反應(yīng)的溫度為50°C 60°C。
優(yōu)選的，所述酰胺化反應(yīng)的溫度為80°C 90°C。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種由上述方法制備的水泥除鉻助磨劑。
本發(fā)明提供一種水泥除鉻助磨劑的制備方法，該方法首先分別制備出有機(jī)物包覆硫酸亞鐵和鉻固化劑，然后將制得的有機(jī)物包覆硫酸亞鐵和鉻固化劑與助磨劑混合即得。 本發(fā)明提供的除鉻助磨劑中含有除鉻成分-有機(jī)物包覆硫酸亞鐵和鉻固化劑，還原劑硫酸亞鐵表面包覆有有機(jī)物保護(hù)膜，在粉磨初期對(duì)硫酸亞鐵起保護(hù)作用，避免硫酸亞鐵還未與水泥充分接觸前便被空氣中的氧所氧化；隨著粉末過程的不斷深入，硫酸亞鐵充分進(jìn)入水泥粉末系統(tǒng)中，其表面的膜逐漸被磨壞，硫酸亞鐵開始發(fā)揮除鉻作用，更多的硫酸亞鐵被水泥中的六價(jià)鉻所氧化，由此提高六價(jià)鉻的去除率。粉磨后的水化工序中鉻固化劑通過螯合作用實(shí)現(xiàn)對(duì)鉻的沉淀固化，進(jìn)一步提高水泥中鉻的去除率。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種水泥除鉻助磨劑的制備方法，包括如下步驟
a)、將包覆材料溶解于有機(jī)溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下，向包覆材料溶液中加入硫酸亞鐵，所述硫酸亞鐵、包覆材料和有機(jī)溶劑的重量比為(8 20) (1 幻1，攪拌均勻后進(jìn)行精餾，得到有機(jī)物包覆硫酸亞鐵；所述包覆材料為常溫下呈固態(tài)的有機(jī)物；
b)、在惰性氣體保護(hù)下，在引發(fā)劑存在的條件下，淀粉與丙烯酸甲酯在水中發(fā)生聚合反應(yīng)，得到淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物；在引發(fā)劑存在的條件下，所述淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物與二胺化合物發(fā)生酰胺化反應(yīng)，得到鉻固化劑；
C)、將所述有機(jī)物包覆硫酸亞鐵、鉻固化劑和助磨劑按照(10 15) (3 5) (70 85)的重量比混合均勻，得到水泥除鉻助磨劑；
上述步驟中步驟a和步驟b的順序無先后限制。
本發(fā)明提供的水泥除鉻助磨劑是首先分別制備出有機(jī)物包覆硫酸亞鐵和鉻固化劑，然后將制得的有機(jī)物包覆硫酸亞鐵和鉻固化劑與助磨劑混合即得。
其中，步驟a是制備有機(jī)物包覆硫酸亞鐵的步驟，硫酸亞鐵的作用在于與水泥中的六價(jià)鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以達(dá)到降低水中六價(jià)鉻的作用。本發(fā)明使用有機(jī)物對(duì)硫酸亞鐵進(jìn)行包覆的作用在于在粉磨初期對(duì)硫酸亞鐵起保護(hù)作用，避免硫酸亞鐵還未與水泥充分接觸前便被空氣中的氧所氧化；隨著粉末過程的不斷深入，硫酸亞鐵充分進(jìn)入水泥粉末系統(tǒng)中，其表面的膜逐漸被磨壞，硫酸亞鐵開始發(fā)揮除鉻作用，更多的硫酸亞鐵被水泥中的六價(jià)鉻所氧化，由此提高六價(jià)鉻的去除率。
步驟a是首先使用有機(jī)溶劑將包覆材料進(jìn)行溶解，配置成包覆材料溶液。其中，包覆材料為常溫下為固態(tài)的有機(jī)物，由此保證該助磨劑在未進(jìn)行粉磨之前保持其較高的還原性能。包覆材料優(yōu)選采用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯蠟、聚乙二醇(PEG)或聚甲基丙烯酸甲脂 (PMMA)，上述材料具有較好的成膜性能。有機(jī)溶劑優(yōu)選采用乙醇或四氯化碳，更優(yōu)選采用對(duì)環(huán)境無污染的乙醇。為了縮短包覆材料溶解的時(shí)間，本發(fā)明在進(jìn)行步驟a之前還優(yōu)選進(jìn)行將包覆材料加熱熔化的步驟，加熱的溫度優(yōu)選設(shè)為70°C 90°C。
包覆材料溶液配置完畢后便可進(jìn)行對(duì)硫酸亞鐵進(jìn)行包覆的工序。由于硫酸亞鐵具有較強(qiáng)的還原性，易被空氣中的氧所氧化，故此步驟需要在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。此步工序中，需要控制硫酸亞鐵、包覆材料和有機(jī)溶劑的重量比為(8 20:) (1 幻1，優(yōu)選為 (9 19) (1 幻1。包覆材料溶液的濃度和硫酸亞鐵與包覆材料的比例對(duì)包覆膜的厚度有影響，本發(fā)明控制上述比例的目的在于保證包覆膜具有合適的厚度，若包覆膜過厚， 則硫酸亞鐵的還原作用不易發(fā)揮，并且成本也較高；若包覆膜過薄，則難以起到對(duì)硫酸亞鐵的保護(hù)作用，降低六價(jià)鉻的去除率。將硫酸亞鐵與包覆材料溶液混合后進(jìn)行精餾去除有機(jī)溶劑便得到有機(jī)包覆硫酸亞鐵。
步驟b是制備鉻固化劑的步驟，該步驟首先合成淀粉和甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物，其反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種水泥除鉻助磨劑的制備方法，包括a)、將包覆材料溶解于有機(jī)溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下，向包覆材料溶液中加入硫酸亞鐵，所述硫酸亞鐵、包覆材料和有機(jī)溶劑的重量比為(8 20) (1 幻1，攪拌均勻后進(jìn)行精餾，得到有機(jī)物包覆硫酸亞鐵；所述包覆材料為常溫下呈固態(tài)的有機(jī)物；b)、在惰性氣體保護(hù)下，在引發(fā)劑存在的條件下，淀粉與丙烯酸甲酯在水中發(fā)生聚合反應(yīng)，得到淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物；在引發(fā)劑存在的條件下，所述淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物與二胺化合物在有機(jī)溶劑中發(fā)生酰胺化反應(yīng)，得到鉻固化劑；c)、將所述有機(jī)物包覆硫酸亞鐵、鉻固化劑和助磨劑按照(10 15) (3 8) (70 85)的重量比混合均勻，得到水泥除鉻助磨劑；所述步驟a和步驟b順序無先后限制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述包覆材料為聚乙烯醇、聚乙烯蠟、聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a中所述有機(jī)溶劑為乙醇或四氯化碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二胺化合物為乙二胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述助磨劑包括醇胺、激發(fā)劑、分散劑和pH值調(diào)節(jié)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a之前還包括將包覆材料加熱熔化的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為過硫酸銨。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應(yīng)的溫度為50°C 60°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酰胺化反應(yīng)的溫度為80°C 90 "C。
10.由權(quán)利要求1所述的方法制備的水泥除鉻助磨劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水泥除鉻助磨劑及其制備方法，該方法包括在惰性氣體保護(hù)下，向包覆材料溶液中加入硫酸亞鐵，攪拌均勻后進(jìn)行精餾，得到有機(jī)物包覆硫酸亞鐵；在惰性氣體保護(hù)下，在引發(fā)劑存在的條件下，淀粉與丙烯酸甲酯在水中發(fā)生聚合反應(yīng)，得到淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物；淀粉和丙烯酸甲酯的接枝共聚物與二胺化合物在有機(jī)溶劑中發(fā)生酰胺化反應(yīng)，得到鉻固化劑；將有機(jī)物包覆硫酸亞鐵、鉻固化劑和助磨劑混合均勻，得到水泥除鉻助磨劑。粉磨過程中，包覆于硫酸亞鐵表面的有機(jī)物層被破壞，暴露的硫酸亞鐵將水泥中的六價(jià)鉻還原；水化工序中，助磨劑中的鉻固化劑通過螯合作用將水化過程產(chǎn)生的六價(jià)鉻進(jìn)行沉淀固化，進(jìn)一步提高鉻的去除率。
文檔編號(hào)C08F8/32GK102515622SQ20111040440
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者朱化雨, 朱孔贊, 李因文, 李成武, 趙洪義 申請(qǐng)人:山東宏藝科技股份有限公司