利用低品位石灰石制备水泥的方法技术

本发明专利技术公开了利用低品位石灰石制备水泥的方法，属于水泥制备技术领域，包括，生料制备，确定原料及其配比以及熟料率值，将原料配料、粉磨得生料；水泥熟料煅烧，将生料放入高温炉中煅烧得水泥熟料；水泥粉磨，将水泥熟料、石膏与羧甲基化‑胺化木质素磺酸钠助磨剂在粉磨机内混合粉磨得水泥。其中，助磨剂通过如下方法获得：将木质素磺酸盐羧甲基化反应后利用甲醛和安赛蜜改性。本发明专利技术方法有利于资源充分利用和环境保护，助磨剂的使用能够解决粉磨中出现的“预水化现象”，避免水与水泥混合时石膏的大量沉淀而引起的假凝、低强度、流变性差等问题，提高水泥和由水泥生产的产品的所有龄期强度及耐久性等。

【技术实现步骤摘要】
利用低品位石灰石制备水泥的方法
本专利技术属于水泥制备
，具体涉及利用低品位石灰石制备水泥的方法。
技术介绍
水泥熟料烧制时，一般是以石灰石、砂岩、铁质材料等为主要原料，按照适当比例配制、粉磨得到生料，然后高温烧至熔融状态，然后冷却得到水泥熟料。其烧制的过程主要包括水分蒸发、砂岩脱水、石灰石分解、固相反应、液相反应等，其中石灰石原料在反应过程中起着举足轻重的作用。虽然我国是石灰石储量位列世界首位，但大部分是低品位的石灰石，作为水泥生产大国，传统水泥生产技术采用含量在以上的高品位石灰石，消耗了大量的优质石灰石资源，引起高品位石灰石资源的日益枯竭，而我国低品位石灰石资源丰富，随着我国水泥产业的蓬勃发展，高品位石灰石资源的急剧减少，尤其是优质石灰石资源少的地方，充分利用低品位石灰石资源对水泥生产具有现实意义。低品位石灰石是由于一些地质因素和某些物质的侵入而形成。一般来讲，大致有两种形式：一种是钻土物质的侵入，另一种是白云化。两者除降低石灰石品位外，低品位枯土质石灰石的碱含量、镁含量增高低品位石灰石的利用，可以拓展水泥生产原料来源，促进水泥工业的持续发展。申请号为2020102198421的专利技术专利申请公开的利用劣质石灰石生产的水泥，包括水泥熟料和混合材，所述水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：劣质石灰石155-170份、砂岩10-12份、硫酸渣2-3份、煤矸石10-12份；所述劣质石灰石中CaO的质量分数为38-42％。申请号为2019108856728的专利技术专利申请公开的方法中所需的原料按照重量百分比包括：石灰石86％-92％，砂岩0.5％-5.5％，转炉渣0.5％-4.5％，粉煤灰0.5％-4％，铁选矿污泥0％-6％；其中，所述石灰石包括CaO含量为40％-45％的低品位石灰石，所述石灰石经过均化处理，均化后石灰石中CaO含量为44.5％-47.5％；通过将原料混合并粉磨均化后置入窑中煅烧，以获取水泥熟料。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种使水泥颗粒分布集中，加快水泥的早期水化速率，提高水泥浆体结构的密实性，进而提高水泥和由水泥生产的产品的所有龄期强度及耐久性的水泥粉磨用助磨剂。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种水泥粉磨用助磨剂，含有通过如下方法获得的羧甲基化-胺化木质素磺酸钠：--羧甲基化反应，将木质素磺酸盐水溶液中用氢氧化钠调节pH为11-13，加入氯乙酸钠，于温度为100-120℃下微波反应20-40min，反应液提纯，浓缩，干燥后磨碎，得到羧甲基化木质素；--胺化反应，将羧甲基化木质素中加入氢氧化钠溶液后，充分搅拌溶解，然后依次加入甲醛和安赛蜜，在60-80℃下反应3-5h，反应液提纯，浓缩，干燥后磨碎，得到羧甲基化-胺化木质素。本领域技术人员知道，熟料与石膏以及其他原材料的混合粉磨过程中，由于粉磨机和原材料的温度升高，石膏高温水蒸气或蒸汽的形式失去其结晶水，这些由石膏颗粒脱水产生的高温水蒸气或蒸汽在熟料颗粒的表面上引起水合反应产生预水化现象，在熟料颗粒和脱水石膏颗粒之间会形成某种空隙或屏障，从而导致熟料颗粒与变化形态的石膏颗粒之间的相互填充变得疏松、亲和力降低，即使水泥中存在具有较高溶解速率的脱水形态的石膏，硫酸根离子对C3A的作用、以及石膏的变化形态与C3A之间的反应会有所延迟，以上现象会显著地影响了水泥的性质。本专利技术助磨剂羧甲基化-胺化木质素磺酸钠中的羧基、磺酸基、双键、羰基等基团能与C3A表面的钙离子结合，能够解决粉磨中出现的“预水化现象”，且削弱了颗粒之间的团聚作用，而加水后石膏与熟料的C3A能够快速反应，加快水泥的早期水化速率，且提高早期水化程度，避免水与水泥混合时石膏的大量沉淀而引起的假凝、低强度、流变性差等问题；本专利技术助磨剂助磨性能佳，粉磨效率高，使水泥颗粒分布集中，有助于水泥早期和后期强度的提高；此外，本专利技术助磨剂还使水泥浆体出现更多呈现出蜂窝状网络结构的C-S-H，使得水泥浆体结构较为密实，孔隙率和渗透性越低，从而提高水泥的强度、抗碳化性、耐腐蚀性等。因此，本专利技术助磨剂能够提高水泥和由水泥生产的产品(例如砂浆、混凝土等)的所有龄期强度及耐久性等。优选地，木质素磺酸盐和氯乙酸钠的用量比为1g:1.1-1.4g。该用量比能够反应得到的羧甲基化木质素能够提高后续羧甲基化-胺化木质素的得率。优选地，羧甲基化木质素、甲醛和安赛蜜的用量比为1g:40-50g:1.1-1.4g。该用量比能够反应得到更多的甲基化-胺化木质素，且其各性能能够发挥至较佳。优选地，羧甲基化-胺化木质素磺酸钠的制备方法为：--羧甲基化反应，将浓度为30-40wt％的木质素磺酸盐水溶液用氢氧化钠调节pH为11-13，加入氯乙酸钠，木质素磺酸盐和氯乙酸钠的用量比为1g:1.1-1.4g，于温度为100-120℃下微波反应20-40min，待反应液冷却至室温后，装入截留分子量1000Da的透析袋中透析提纯，以除去未反应的氯乙酸钠和其他无机盐，将透析液在50-60℃下旋蒸浓缩，放置于50-70℃烘箱中干燥24-48h后磨碎，得到羧甲基化木质素；--胺化反应，将羧甲基化木质素中加入3-6wt％氢氧化钠溶液后，充分搅拌溶解，然后依次加入30-40wt％的甲醛和安赛蜜，羧甲基化木质素、氢氧化钠溶液、甲醛和安赛蜜的用量比为1g:8-12mL:40-50g:1.1-1.4g，在60-80℃下反应3-5h，待反应液冷却至室温后，装入截留分子量1000Da的透析袋中透析提纯，以除去未反应的反应物和其他无机盐，将透析液在50-60℃下旋蒸浓缩，放置于50-70℃烘箱中干燥24-48h后磨碎，得到羧甲基化-胺化木质素。本专利技术还提供一种上述助磨剂在制备水泥中的用途。上述助磨剂能够使水泥颗粒分布集中，加快水泥的早期水化速率，提高水泥浆体结构的密实性，从而避免水与水泥混合时石膏的大量沉淀而引起的假凝、低强度、流变性差等问题，提高水泥和由水泥生产的产品的所有龄期强度及耐久性等。本专利技术的另一个目的在于提供一种有利于资源充分利用和环境保护，能够解决粉磨中出现的“预水化现象”，避免水与水泥混合时石膏的大量沉淀而引起的假凝、低强度、流变性差等问题，提高水泥和由水泥生产的产品的所有龄期强度及耐久性的利用低品位石灰石制备水泥的方法。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：利用低品位石灰石制备水泥的方法，包括，--生料制备，确定原料及其配比以及熟料率值，将原料配料、粉磨得生料；--水泥熟料煅烧，将生料放入高温炉中煅烧得水泥熟料；--水泥粉磨，将水泥熟料、石膏与权利要求1所述的助磨剂在粉磨机内混合粉磨得水泥。本专利技术方法采用低品位石灰石制备水泥熟料，对水泥厂的矿山遗留的低品位石灰石矿进行充分利用，有利于资源充分利用和环境保护，且具有良好的经济效益和社会效益；本专利技术方法采用羧甲基化-胺化木质素磺酸钠进行粉磨，使水泥颗粒分布集中，加快水泥的早期水化速率，提高水泥浆体结构的密实性，从而避免水与水泥混合时石膏的大量沉淀而引起的假本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥粉磨用助磨剂，含有通过如下方法获得的羧甲基化-胺化木质素磺酸钠：/n--羧甲基化反应，将木质素磺酸盐水溶液中用氢氧化钠调节pH为11-13，加入氯乙酸钠，于温度为100-120℃下微波反应20-40min，反应液提纯，浓缩，干燥后磨碎，得到羧甲基化木质素；/n--胺化反应，将所述羧甲基化木质素中加入氢氧化钠溶液后，充分搅拌溶解，然后依次加入甲醛和安赛蜜，在60-80℃下反应3-5h，反应液提纯，浓缩，干燥后磨碎，得到羧甲基化-胺化木质素。/n

【技术特征摘要】
1.一种水泥粉磨用助磨剂，含有通过如下方法获得的羧甲基化-胺化木质素磺酸钠：
--羧甲基化反应，将木质素磺酸盐水溶液中用氢氧化钠调节pH为11-13，加入氯乙酸钠，于温度为100-120℃下微波反应20-40min，反应液提纯，浓缩，干燥后磨碎，得到羧甲基化木质素；
--胺化反应，将所述羧甲基化木质素中加入氢氧化钠溶液后，充分搅拌溶解，然后依次加入甲醛和安赛蜜，在60-80℃下反应3-5h，反应液提纯，浓缩，干燥后磨碎，得到羧甲基化-胺化木质素。


2.根据权利要求1所述的一种水泥粉磨用助磨剂，其特征是：所述木质素磺酸盐和氯乙酸钠的用量比为1g:1.1-1.4g。


3.根据权利要求1所述的一种水泥粉磨用助磨剂，其特征是：所述羧甲基化木质素、甲醛和安赛蜜的用量比为1g:40-50g:1.1-1.4g。


4.权利要求1所述的助磨剂在制备水泥中的用途。


5.利用低品位石灰石制备水泥的方法，包括，
--生料制备，确定原料及其配比以及熟料率值，将原料配料、粉磨得生料；
--水泥熟料煅烧，将所述生料放入高温炉中煅烧得水泥熟料；
--水泥粉磨，将水泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志功，
申请(专利权)人：霸州市砚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13