源自生物质的助磨剂制造技术

用于提高水泥、水泥熔渣、水泥原料和其它无机颗粒研磨效率的组合物和方法。使用源自生物质的多元醇，例如二元醇、三元醇或其混合物，以及任选的常规助磨剂、水泥改性剂和／或六价铬还原剂，与来源于化石燃料原料的甘油酯相比，相信可以带来较低的成渣风险。

Grinding aids derived from biomass

Compositions and methods for improving the grinding efficiency of cement, cement clinker, cement raw materials and other inorganic particles. The use of polyols derived from biomass, for example, three yuan dihydric alcohol or mixture thereof, and optionally conventional help grinding agent, cement modifier and / or six chromium reducing agent, compared with glycerol ester derived from the fossil fuel feedstock, that can bring the slag into lower risk.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】源自生物质的助磨剂专利
本专利技术涉及与研磨水泥和粘性材料，如生产水泥的水泥熔渣、制备水泥熔渣的原料、高炉矿渣和其它颗粒有关的方法和组合物，更具体而言，涉及使用由源自生物质的原料如植物和动物材料转化得到的多元醇(如，二元醇和/或三元醇)在研磨处理组合物和方法中的应用。
技术介绍
在水硬水泥如卜特兰水泥的制备工艺中，采用研磨处理使水泥颗粒尺寸变得相对较小。球形原料被称为“熟料”，其基本上由水硬硅酸钙、铝酸钙和铝铁酸钙组成，与少量生石膏混合并被研磨成极细的颗粒。由于研磨熟料来生产水泥会消耗大量时间和能源，因此在水泥工业中的惯例是采用能增加研磨处理效率的助磨剂，以此来降低研磨单位重量的水泥所需的能量，或者增加水泥产量以适应高涨的水泥需求量。助磨剂的添加，通过阻止较细的原料以包覆水泥熔渣初生表面的形式在研磨介质和磨机壁上形成涂层，使磨机能够用较少的能量把熟料研磨成较小的尺寸。Moorer等人在3,615,785号美国专利中提出用水溶性二元醇来提高生产水硬水泥的熟料的研磨效率。此后Mooer等人在4,204,877号美国专利中提出用三元醇如丙三醇来提高熟料研磨处理的效率。术语“丙三醇(glycerol)”通常与术语“甘油(glycerin)”和“甘油(glycerine)”互换使用。但更严格地讲，术语“丙三醇”适用于纯化学上的化合物1，2，3-丙三醇，而术语“甘油(glycerin)”和“甘油(glycerine)”适用于经过纯化的通常含有95％或更多丙三醇的商业产品。大部分商业供给的甘油是通过在甲酯生产中用甲醇将脂肪酯化而生产的。本专利技术人认为，这种甘油已经在水泥和混凝土组合物中被用作掺加剂，但是由动物或植物脂肪酯化得到的甘油直到本专利技术才被用作水泥、水泥熔渣或其它用于制备水泥的原料的助磨剂。作为副产品得到的天然的和废弃的甘油(尽管与本专利技术中的生物燃料的生产无关)先前已经用于水泥研磨。SU-1604773中描述了一种这样的丙三醇共混物。从化石燃料加工中得到的天然聚甘油先前曾经于20世纪80年代被W.R.Grace&Co.-Conn.用在助磨添加剂配方中。但是，按丙三醇含量计，该甘油的纯度是大约50％，因此在与其它助磨剂组分的配方中需要注意防止淤渣。SU-1271843和SU-1130548中描述了水泥应用中的甘油残留物、天然甘油和废弃甘油的其它用途。这些材料被认为含有不同分子量的丙三醇，而且多数含有含量高达15％的如氯化钠的盐类。高的聚甘油含量降低了从这种工艺中获得的天然甘油的助磨功效。专利技术概述本专利技术人已发现，使用多元醇，优选是由源自生物质的原料转化而来的低分子量的二元醇和/或三元醇(“源自生物质的多元醇”)相比来自化石燃料原料的甘油，在提高研磨工艺效率方面能带来有益效果，研磨工艺中水泥、水泥熔渣、如炉渣、石灰石、粘土、页岩、砂子的原料和其它物质被研磨成较细的颗粒尺寸。例如，优选的源自生物质的甘油获自生物柴油燃料的制造，其适合用作水泥助磨剂。这种源自生物质的甘油相比来源于化石燃料的甘油来讲，被认为能为研磨水泥和其它材料带来有益效果，因为其具有较高的纯丙三醇含量。它也被认为具有较小的泥浆化趋势，因为其不太可能具有有害量的较高分子量组分，如聚丙三醇(其中，两个或更多甘油基通过醚键相连)。从经济的角度讲，通常比较有利的是采用低成本的极性有机小分子流作为水泥助磨剂。尽管对于消费者来说，石油基燃料的费用还是不及由植物和作物性材料生产的生物燃料昂贵，但是源自生物燃料的甘油涉及到可再生的自然资源，这个事实是在不远的将来对水泥制造商来说可能会更加具有吸引力的因素。本专利技术的源自生物质的多元醇水泥助磨剂也被认为能阻止水泥和有粘性的颗粒在研磨后的团聚。换句话说，该源自生物质的多元醇也被认为能减少水泥开始流动(initiateflow)可能需要的能源量，在从储料罐和储藏箱卸载干燥水泥粉末时，或者在用货车、驳船或铁路底卸式货车运输水泥后，这一点是很重要的。这种团聚的趋势是通过在研磨时降低所生产的水泥高表面能而被阻止的。本专利技术的一个示例性的方法包括在无机颗粒(将被研磨成较细的颗粒尺寸)中引入助磨剂组合物，该组合物中包含至少一种选自二元醇、三元醇或其混合物的源自生物质的多元醇。本专利技术的一个优选助磨剂组合物含有至少50-95％和更优选至少80％的包含于来自源自生物质的原料的甘油中的丙三醇(1，2，3-丙三醇)。可以将该含源自生物质的多元醇的组合物与一种或多种常规水泥助磨剂，和/或一种或多种常规水泥改性剂(如，水泥水化控制剂)，和/或其它水泥添加剂例如六价铬还原剂，分别或一起添加，并在颗粒研磨过程中或研磨之前添加到研磨机处理中。本专利技术的另一个示例性的助磨剂组合物含有(A)一种源自生物质的多元醇，如从生物燃料生产中获得的甘油；和(B)至少一种附加组分(即，常规水泥添加剂)，该组分选自乙二醇(此处多元醇为丙三醇)、三乙醇胺、乙酸或其盐、三异丙醇胺、乙酸钠、二乙醇异丙醇胺、四羟基乙二胺(tetrahydroxylethylenediamine)、碳水化合物、聚羧酸醚，加气剂、氯化物、亚硝酸盐和硝酸盐。本专利技术的再一个示例性的助磨剂组合物含有(A)一种源自生物质的多元醇，如从生物燃料的生产中获得的甘油；和(B)至少一种减水添加剂。示例性的减水添加剂包括木素磺酸盐(如，木素磺酸钙)、萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物或其混合物。本专利技术还有的另一个示例性的助磨剂组合物含有(A)一种源自生物质的多元醇，如从生物燃料的生产中获得的甘油；和(B)至少一种六价铬还原剂。使用天然的源自生物质的多元醇如源自非食用牛脂或精制大豆油的天然甘油，例如可能含有高含量的脂肪酸，这可能使其不适用于研磨水泥熔渣以生产水泥水泥熔渣，但是这种特殊的天然形式的甘油被认为适用于例如石灰石、粘土、页岩和/或砂子等用于制备熟料的原料的研磨。在本专利技术还有的另一个示例性助磨剂组合物中，源自生物质的多元醇可以与至少一种其它添加剂或是添加剂的组合结合使用，这些添加剂包括常规水泥添加剂、减水添加剂和/或六价铬还原剂。将上述组合物混合入研磨处理的方法、以及本专利技术的更多优点、特点和实施方案在下文中进一步详述。优选实施方式详述术语“生物质”指任何基于再生可获得的有机物质，包括专用的能源作物和树木、农用食物和饲料作物、农业作物废料和残渣、木材废料和残渣、水生植物、动物废料、城市垃圾和其它废弃材料。此处所用的术语“生物燃料”可以与此处的术语“生物柴油燃料”互换使用。术语“研磨”应当包括颗粒的碾磨或粉碎以减小它们的平均尺寸并增加单位重量材料的表面积。本专利技术研磨颗粒的方法包括使用旋转球磨机或旋转窑，让颗粒在其中被磨成粉末。该方法也可以涉及采用辊(旋转筒)的磨机用于压碎颗粒。例如，所述辊可以以成对的、被夹住的结构使用，颗粒可以从中穿过并被压碎。所述辊也可以在水平面上使用，例如在圆形工作台上，颗粒床可以随着辊在工作台表面上旋转而被压碎。此处所用的术语“颗粒”包括能水合的水泥和水泥熔渣，该水泥熔渣通常与生石膏和硫酸钙一起研磨来生产能水合的水泥。本专利技术不仅涉及研磨熟料生产水泥，以及把水泥颗粒研磨成较细的颗粒，而且涉及研磨参与生产水泥熔渣的原料。这种原料通常是已知的，其包括方解石、石灰石、霰石、海贝壳、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高颗粒研磨效率的方法，其包括：在颗粒中引入助磨剂组合物，该组合物包含至少一种选自二元醇、三元醇或其混合物的源自生物质的多元醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-2 60/686,8031.一种研磨颗粒的方法，其包括：向磨机或旋转窑中的水泥熔渣颗粒或石灰石颗粒中引入助磨剂组合物，由此所述颗粒经研磨以具有较细的平均颗粒尺寸，所述助磨剂组合物包含二乙醇异丙醇胺和源自生物燃料生产的天然甘油，二乙醇异丙醇胺与所述天然甘油的量处于按重量计90:10至10:90的比率。2.权利要求1的方法，其中所述天然甘油包含甘油、甲醇、水分、脂肪酸、氯化钠、硫酸盐、磷酸盐和灰分，所述灰分以不超过所述助磨剂组合物的10重量%的量存在。3.权利要求1的方法，其中所述助磨剂组合物进一步包含至少一种选自碳水化合物、聚羧酸醚、加气剂、氯化物、亚硝酸盐和硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：LA加丁，C波尔特诺夫，G布隆，
申请(专利权)人：格雷斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]