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第23卷第1期2007年1月 昆明冶金高等专科学校学报Journal of Kun m ing Metallurgy CollegeVol 123No 11Jan 12007收稿日期:2006-11-02基金项目:昆明冶金高等专科学校科研立项项目:水泥助磨剂助磨效果分析(04B012)。
作者简介:和春梅(1966-),女,云南曲靖人,讲师,工学学士,主要从事水泥机械设备的教学与研究。
三乙醇胺、乙二醇用作水泥助磨剂的实验研究和春梅,马 勤(昆明冶金高等专科学校材料与机械学院,云南昆明650102)摘 要:在水泥粉磨过程中加入助磨剂,是提高水泥粉磨效率的重要途径之一。
本实验选用三乙醇胺和乙二醇作为水泥助磨剂,分别以设定掺量加入。
实验结果表明:三乙醇胺和乙二醇在水泥粉磨过程中能起到良好的助磨效果,三乙醇胺掺量为0103%、乙二掺量为0102%时,0108mm 筛筛余分别下降211%和119%,比表面积分别提高45m 2/kg 和43m 2/kg,<30μm 的微粉颗粒含量分别增加814%和717%,不但助磨效果较好,而且能提高水泥抗压和抗折强度。
关键词:水泥;助磨剂;三乙醇胺;乙二醇中图分类号:T Q17214+63文献标识码:A文章编号:1009-0479-(2007)01-0017-03Research on the Exper i m en t of Usi n g Ethanol am i n e andGlycol a s Cem en t Aux ili a ry Gr i n d i n g Agen tHE Chun 2m e i,M A Q i n(Faculty ofM aterial and Mechanical Engineering,Kun m ingMetallurgy College,Kun m ing 650033,China )Abstract:Adding s ome auxiliary grinding agent in the cement po wder grinding p r ocess is one of the i m 2portant app r oaches t o raise the efficiency of ce ment grinding .I n this experi m ent,ethanola m ine and glycol are used as the auxiliary grinding agent and are added with certain a mount separately .The result shows that ethanola m ine and glycol can hel p t o enhance the g ood result of grinding .W hen m ixing 0103%etha 2nola m ine and 0102%glycol,the 0108mm griddle re maining descends 211%and 119%s,the rati o of surface raises 45m 2/kg and 43m 2/kg,and the content of <30μm tiny powder grain increases 814%and 717%res pectively .The t w o agents can not only achieve better grinding effect,but als o can raise the ce ment intensity of anti p ress and anti break .Key words:ce ment;auxiliary grinding agent;ethanola m ine;glycol0引言水泥工业是支撑国民经济发展的重要基础产业,同时又是耗能大户,2005年全国水泥工业电力消耗约1300亿k W ・h,约占全国工业用电5%。
76 第２９卷 第6期中国建材科技2020年12月 0 前言助磨剂是在水泥粉磨时加入水泥磨中起助磨作用的一种水泥外加剂，能够显著提高粉磨效率，降低单位水泥能耗。
目前，水泥厂对助磨剂的需求不仅是提高水泥粉磨效率，而且更注重助磨剂对水泥强度增强的效果。
在目前的助磨剂配比中，主要使用三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、三异丙醇胺醇胺等醇胺类材料来提高水泥的强度。
随着对水泥早期及后期强度的要求提高，醇胺类材料的掺量也不断提高，已接近醇胺类材料最佳使用范围的上限，同时醇胺类材料的成本较高，直接导致助磨剂的成本变高。
使用具有提早强效果的硫氰酸钠和能够对醇胺类产生激发作用的醇酯混合物作为替代材料，能够有效解决上述问题，提高助磨剂的增强效果[1-4]。
1 试验1.1 原材料硅酸盐水泥熟料、矿渣、炉渣和石膏均取自枣庄中联水泥有限公司。
熟料的化学组成如表1所示。
石膏为天然二水石膏（CaSO 4·2H 2O ），结晶水15.64%，SO 3含量44%。
表1 水泥熟料的化学组成化学成本烧失量SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaO MgO K 2O 含量/%0.3523.51 6.02 3.6462.492.430.57所用三乙醇胺（TEA ，浓度85%）工业级，福建特威；二乙醇单异丙醇胺（DEIPA ，浓度85%）工业级，福建特威；醇酯混合物（PP ，浓度70%）工业级，中科方华；硫氰酸钠（浓度55%）工业级，泰山金塔。
一种增强型水泥助磨剂试验研究Experimental study on an enhanced cement grinding aid 曹虎 李海燕 艾春珲 陈梦龙 刘金鑫 宋刘平 刘鹏（山东中岩建材科技有限公司，山东 枣庄 277110）摘要：通过在助磨剂配比中加入硫氰酸钠和醇酯混合物，与采用三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺为主要原材料制备的助磨剂进行对比，分析水泥3d 、28d 抗压强度增强值，结果表明，硫氰酸钠掺量在12%时水泥3d 强度有明显提高，醇酯混合物替代50%三乙醇胺时对水泥28d 强度有较好的激发作用。
乙醇胺的应用0000三乙醇胺是水泥助磨剂的主要原料，约占液体助磨剂配方总量的75%左右。
加入助磨剂可以增加水泥产量10%-20%。
经研究实验证明，三乙醇胺可直接加入水泥熟料(比例约为万分之一)，混合后球磨，不但可增加水泥产量，而且增加细度、提高质量标号、降低能耗，此方法已在众多水泥厂家应用。
三乙醇胺还是混凝土减水剂、早强剂的主要原料。
二乙醇胺和三乙醇胺可以直接作为表面活性剂，用于洗涤剂和清洗剂配方中;也可以以乙醇胺为原料，生产多种表面活性剂。
其中最主要的衍生产品是二乙醇胺与脂肪酸如月桂酸、椰油酸反应生成烷醇酰胺，以及三乙醇胺与十二烷基苯磺酸反应生成十二烷基苯磺酰三乙醇胺。
以乙醇胺为原料生产的主要医药品种有抗感染类药物如呋喃唑酮、牛磺酸、吗啉双胍、酮康唑、抗寄生虫病类药四咪唑及心血管系统用药潘生了。
乙醇胺，主要是三乙醇胺在聚氨酯制品的生产过程中可做催化剂和交联剂。
聚氨酯泡沫制品的催化剂主要有两种:有机锡类化合物和叔胺类化合物，其中叔胺类化合物以三乙烯二胺为主。
浇注型硬泡要求泡沫物料在模具中流动性好，常采用活性较低的三乙醇胺做催化剂。
在半硬泡和高回弹泡中，三乙醇胺或二乙醇胺可以作为交联剂，以保证泡沫具有一定的硬度与机械强度。
另外在聚氨酯弹性体制品中，三乙醇胺也可作为交联剂使用。
乙醇胺的一个重要市场是用于气体净化的脱硫剂。
乙醇胺在气体净化剂方面的市场主要有两大领域:一是石油气体脱硫:包括天然气、原油和炼厂气脱硫:二是合成气脱硫:包括生产化肥、甲醇、醋酸、城市燃气用合成气的脱硫。
在炼油厂中，干气脱硫是催化裂化和加氢裂化装置中的一部分，多采用乙醇胺湿法脱硫工艺，主要有二乙醇胺。
二乙醇胺用作吸附剂，在一定的反应条件下，进行硫化氢的吸收与解吸的循环，在循环中乙醇胺有一定损耗量，其损耗量与炼厂的规模及二次加工工艺的选择、原油中的硫含量等多种因素有关。
一般100万吨/年的重油催化裂化装置年消耗乙醇胺30~40吨/年左右，加工进口高硫油时乙醇胺的消耗量会有所增加。
三乙醇胺对水泥土强度影响的试验研究
三乙醇胺是一种有机胺化合物，广泛应用于混凝土添加剂中，主要作用是增加混凝土的可塑性、抗折强度和耐久性。
因此，三乙醇胺对水泥土强度的影响一直是混凝土研究领域的重要问题。
以下是一个可能的试验研究方法:
1. 准备测试样本：从施工现场或混凝土搅拌站取来一定量的水泥土，经过烘干、筛分等处理，得到合适的颗粒分布和含水量。
将样本切割成合适的尺寸，按照一定的配比制成混凝土样品。
2. 配制混凝土：根据实验需要，将三乙醇胺和其他添加剂按照一定比例加入混凝土中，搅拌均匀，制成混凝土样品。
3. 测试混凝土强度：使用混凝土强度测试设备，对制成的混凝土样品进行拉伸试验，测量混凝土的抗折强度和抗压强度。
4. 数据分析：通过对实验数据的分析，计算三乙醇胺对水泥土强度的影响程度，可以采用相关系数、回归分析等方法进行数据分析。
5. 实验结果评估：根据实验结果，评估三乙醇胺对水泥土强度的促进作用的大小、作用机制等，并提出相应的建议和改进措施。
具体的实验设计和数据分析方法可以根据实际需求进行调整。
同时，试验过程中需要严格遵守相关安全规定，确保实验人员的安全和实验数据的准确性。
三乙醇胺对水泥相关答辩问题三乙醇胺是一种常用的添加剂，可用于水泥和混凝土中，以提高其物理性能和化学性能。
在水泥生产中，三乙醇胺可以在降低水泥的表面张力的同时增加其流动性。
而在混凝土生产中，三乙醇胺可以提高混凝土的弹性模量、抗压强度和抗拉强度等物理性能。
关于三乙醇胺的使用，以下是一些常见答辩问题及其解答：
1.三乙醇胺的主要作用是什么？
三乙醇胺的主要作用是降低水泥或混凝土的表面张力，提高其流动性，并增强混凝土的物理性能。
同时，它还能改善水泥和混凝土的化学性能，提高其耐候性和抗腐蚀性。
2.三乙醇胺对水泥和混凝土的添加量应该是多少？
三乙醇胺的添加量应该根据实际情况进行调整。
在水泥生产中，添加量通常在0.05%至0.1%之间。
而在混凝土生产中，添加量则需要根据混凝土的使用环境和要求进行具体计算。
3.三乙醇胺是否会影响混凝土的抗冻性？
三乙醇胺的添加会增强混凝土的抗压强度和抗拉强度等物理性能，在某些情况下可以提高混凝土的抗冻性。
但是，如果添加量过多，反而会影响混凝土的抗冻性能。
因此，应该控制好添加量，以保证混凝土的抗冻性能。
4.三乙醇胺是否会影响混凝土的耐久性？
适量的三乙醇胺可以提高混凝土的耐久性，增强其耐久性能。
但是，如果添加量过多，则会降低混凝土的耐久性能。
因此，控制好添加量非常重要。
总之，三乙醇胺是一种常用的添加剂，在水泥和混凝土生产中有着广泛的应用。
但是，在使用过程中需要掌握正确的添加剂量，以保证混凝土的性能和耐久性。
第28卷第6期 硅 酸 盐 通 报 Vol .28 No .6 2009年12月 BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Dece mber,2009 改性三乙醇胺化合物的合成及其对水泥助磨性能的影响王 彬1,郑 强2,王升平2,陈新生2,白明科2,王明刚1(1.山东大学化学与化工学院,济南 250100;2.山东山水集团有限公司中心实验室,济南 250307)摘要:本文合成了五种改性三乙醇胺化合物,即三乙醇胺硫酸酯(G A 1)、三乙醇胺乙酸酯(G A 2)、三乙醇胺马来酸酯(G A 3)、马来酸三乙醇胺盐(G A 4)和油酸三乙醇胺盐(G A 5)。
以三乙醇胺为参比项,在不同添加量下,各化合物与水泥熟料和石膏在闭路磨机内粉磨一定的时间,通过分析粉体的比表面积(SS A )、粒径分布、中值粒径(D 50)、均匀性系数(n )和强度,探讨了改性后的三乙醇胺会对水泥助磨效果产生的影响,并分析了作用机理。
结果表明,改性三乙醇胺的助磨效果优于三乙醇胺,其中马来酸三乙醇胺盐的助磨增强效果最佳。
关键词:改性三乙醇胺化合物;水泥;助磨剂中图分类号:T U528.042文献标识码:A文章编号:100121625(2009)0621235206Syn thesis of Severa l M od i f i ed Tr i ethanol am i n e Co m pounds and The i r Effects on Portl and Cem en t Gr i n d i n gWAN G B in 1,ZHEN G Q iang 2,WAN G Sheng 2ping 2,CHEN X in 2sheng 2,BA I M ing 2ke 2,WAN G M ing 2gang1(1.School of Che m istry and Che m ical Engineering,Shandong University,J inan 250100,China;2.Central Laborat ory of Shandong Shanshui Ce ment Gr oup L td .,J inan 250307,China )Abstract:The ai m of the p resent paper was the evaluati on of five additives fr om modified triethanola m ine,which were synthesized at a laborat ory stage used for Portland ce ment .To get a valuable result,a reference sa mp le was made with triethanolam ine .These compounds were carried out byintergr ound with gyp su m and clinker in cl osed 2circuit grinding syste m s f or different concentrati on andgrinding durati on .The investigati on were perf or med using the s pecific surface of the s olid,sizedistributi on,D 50,unif or m ity fact or "n "and strength .Then,the acti on mechanis m s were discussed .The result showed that at l ow concentrati on additives fr om modified triethanola m ine class had substantial grinding advantage in comm inuti on vs .triethanola m ine,and the effect of triethanola m ine maleate once ment grindability and strength devel opment is the best .Key words:modified triethanola m ine compounds;ce ment;grinding aids作者简介:王 彬(19842),女,硕士研究生.主要从事水泥添加剂的应用研究.通讯作者:王明刚.E 2mail:mg wang@sdu .edu .cn1 引 言在水泥工业中,大量的能量消耗在原料及其熟料的粉磨上[1]。
粉磨过程中,水泥颗粒表面自由电荷密1236 研究快报硅酸盐通报 第28卷度增大,固体表面的自由能增加,再加上颗粒之间的相互碰撞,颗粒发生团聚、黏附的几率增大,若水泥颗粒进一步被研碎,就需要外加因素破坏这种团聚、黏附的趋势,而使用助磨剂则是最为简单便捷的方法,添加助磨剂投资少见效快,并能有效的改善水泥实物质量。
目前,国内外比较通用的有机物质助磨剂是烷醇胺类和多羟基醇类,例如三乙醇胺、二乙醇胺、多缩乙二醇、三异丙醇胺等。
三乙醇胺是极性很强的醇胺,水溶液呈碱性,能够螯合水泥中的金属离子与矿物质相互作用,通常使用时与多元醇等复配,对水泥有一定的助磨效果,能很快的提高水泥早期强度,但是水泥后期强度却有所下降,成本较高。
本文分别用无机酸、有机酸对三乙醇胺进行处理,合成了五种改性三乙醇胺化合物,以比表面积、粒径分布、均匀性系数和强度[2]为基础,分析了五种改性后的三乙醇胺对水泥助磨效果的影响。
2 实 验2.1 改性三乙醇胺化合物的合成2.1.1 原料和仪器原料:三乙醇胺(C6H15NO3,A.R.),天津市广成化学试剂有限公司;乙酸(CH3COOH,A.R.),天津市科密欧化学试剂有限公司;马来酸酐(C4H2O3,A.R.),天津市博迪化工有限公司;硫酸(H2S O4,A.R.),山东淄博建龙化工;油酸(C18H34O2,A.R.),天津市大茂化学试剂厂;莱阳市康德化工有限公司;硫酸铵(NH4)2S O4,A.R.),莱阳市康德化工有限公司;甲苯(C6H5CH3,A.R.),天津市富宇精细化工有限公司。
所用主要仪器设备:F A2004A电子分析天平,DF2101S集热式恒温加热磁力搅拌器,2XZ205旋片式真空泵。
2.1.2 改性三乙醇胺化合物的制备三乙醇胺硫酸酯(G A1)是由三乙醇胺、浓硫酸在100～160℃条件下脱水反应制备[3],加入一定量的硫酸铵与浓硫酸形成缓冲剂控制溶液的pH。
三乙醇胺与浓硫酸的物质的量比是1∶1～3,反应完成后加有机碱或无机碱调节pH值至5～6即可。
在100mL四口烧瓶中依次加入18.19g三乙醇胺和30g甲苯,在动力搅拌器的搅拌下加热升温回流1 h,去除三乙醇胺中的水份。
待反应器中溶液温度降至60℃时,加入(0.30～0.45mol)乙酸和1.0g的催化剂,升温至设定的温度,保温反应一定时间,减压蒸馏回收甲苯和未反应的乙酸后得到三乙醇胺乙酸酯(G A2)。
三乙醇胺马来酸酯(G A3)是将0.10mol三乙醇胺放入四口瓶中,用0.10mol乙酸进行中和,然后加入0.11mol顺丁稀二酸酐和1.5g的催化剂,112±1℃反应至体系中酸值不再降低时终止反应[4]。
用马来酸酐和油酸分别与三乙醇胺发生酸碱中和反应(物质的量比1∶1),制得马来酸三乙醇胺盐(G A4)和油酸三乙醇胺盐(G A5)。
2.2 改性三乙醇胺化合物作为助磨剂的性能测试2.2.1 原 料助磨剂采用三乙醇胺(G A0)和上一步合成的五种化合物(G A1～G A5);用以测试的水泥熟料由山水集团有限公司公司提供,化学成分和物相组成见表1。
表1 水泥熟料的化学和物相特征Tab.1 Che m i ca l and m i n era l character isti cs of cli n kerCharacteristics Si O2A l2O3Fe2O3Ca O Mg O C3S C2S C3A C4AF f2CaO KH wt/%21.99 4.62 2.5663.95 4.5056.7320.257.907.780.380.902.2.2 测试方法和仪器经鄂式破碎机破碎的熟料和石膏混合入磨(熟料95%,石膏5%),每种助磨剂都按照0.006%、0.01%、0.015%和0.02%的掺加量在入磨前添加。
粉磨设备为Φ500mm×500mm试验磨,对应每种助磨剂不同 第6期王 彬等:改性三乙醇胺化合物的合成及其对水泥助磨性能的影响1237添加量都分别粉磨20m in、25m in、30m in和40m in。
粉磨后的粉体进行特性测试,水泥比表面积测试依据G B/T807422008勃氏法[5],强度测试根据G B/T1767121999水泥胶沙强度检验方法,粒度分布用M icr otrac S3500激光粒度测试仪测试。
3 结果与讨论3.1 最佳掺量及粉磨时间的确定最佳添加量基于助磨剂可在颗粒表面形成单分子层吸附薄膜,过量的添加剂会起到润滑作用,使水泥粉体流动性增大,降低了颗粒之间相互碰撞的几率,不利于颗粒的破碎。
虽然有学者提出勃式比表面积已不适宜表征助磨剂的助磨效果,但在实践生产中比表面积仍然具有意义。
比表面积与粒度有一定的联系,粒度越细,比表面积越大,尽管这种联系并不一定是正比关系,但是在一定程度上反映了水泥的分散度,并且大比表面积的水泥颗粒中所含的矿物质更易与水发生反应,在早期形成大量的水化产物。
把G A0～G A5通过不同添加量、不同助磨时间得到的比表面积作为分析的依据,测试结果见表2。
分析表2得出,在相同的粉磨时间下,随着助磨剂掺量的增加,三乙醇胺衍生物作用下的水泥颗粒比表面积并不是呈现直线上升的趋势,很有可能是由于过量添加剂的润滑作用,增加了颗粒破碎阻力;此外,在某一固定的掺量下,延长粉磨时间,G A1～G A5作用下的粉体比表面积增大,但是提升幅度却减缓,所以通过延长时间消耗更多的电能达到增加细度的目的也不是本文期望的,为此引进两个参量:粉磨效率和粉磨边际效率。
粉磨效率=总比表面积/总的粉磨时间,粉磨边际效率=(粉磨T时间的比表面积-粉磨t时间的比表面积)/(T -t),它们能清楚的显示最佳掺量和最优助磨时间。
表2 水泥熟料的化学和物相特征Tab.2 Che m i ca l and m i n era l character isti cs of cli n kerSy mbol Grinding ti m e/m inAdditive rati o/%0.0060.010.0150.02G A020253040335380423511342390444516338388425500320415467556G A120253040363429475551377434463551368431471557373426475552G A220253040362415463546363393453543362410468527344410446536G A320253040378426463567362418468556353412456541360401448532G A420253040351401416504355416463525348399448493348387421500G A520253040353410455525355419446564356404452536346407446539作为参比样的三乙醇胺其水泥试样细度与粉磨时间的变化如图1所示,可以看出掺加0.02%三乙醇胺的曲线斜率明显比其它掺量的曲线斜率大,即粉磨效率有明显的改善。
