本发明涉及一种生物质水泥助磨剂的制备方法，属于水泥助剂
技术领域：
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背景技术：
：随着我国水泥行业的快速发展，并且对节能减排的要求越来越高，助磨剂的应用将会受到水泥生产企业的更加重视，其发展前景极其广阔。改善生产粉磨水泥的质量，提高水泥物料的粉磨效率，降低能耗，提高产量，已经成为水泥生产企业的首要任务。近些年，有关高校及科研所对关于助磨剂做了大量深入的研究，但目前国内外关于助磨剂方面研究仍存在不少问题。目前国内广泛应用的液体水泥助磨剂配方绝大多数都是醇胺类、多元醇类等单一或两三种单体复合的产品，其价格成本较高，掺量变动敏感，性能稳定性差。利用工业废料、工业副产品研究开发高效水泥助磨剂仍然较少，其应用技术推广不够普遍，且没能够与多种类的助磨剂有效成分合理的复合使用，以发挥最理想的助磨效果。水泥助磨剂定义为一种粉磨时加入起助磨作用且不损害人体健康以及水泥混凝土性能的外加剂。按形态分类，常用的水泥助磨剂有液体和粉体（固体）2种。按化学结构分类，水泥助磨剂可以分为3种：无机盐助磨剂、有机盐助磨剂和复合化合物助磨剂。主要有：醇类、醇胺类、酯类、木质素磺酸盐类、脂肪酸及其盐类、烷基磺酸盐类以及无机盐类等。由于单组分助磨剂价格较高，使用效果也不十分理想。近年来，复合化合物助磨剂仍应用较为广泛。助磨剂加入主要作用是减少或终止颗粒的聚集现象，提高水泥细度以及比表面积，或者粉磨到同等细度下，添加助磨剂粉磨时有更显著产量。同时，加入助磨剂吸附与水泥颗粒的表面，降低颗粒间的摩擦以及附着力，使得水泥颗粒滑动，其流动性也变好，从而改善粉磨效率以及水泥性能。助磨剂的作用机理最为大家熟知的有两种学说：强度消弱理论学说和颗粒分散学说。在水泥物料粉磨过程中添加少量的助磨剂，掺入的助磨剂由于具有强的吸附性，能够吸附在水泥粉磨物料表面，改善物料的易磨性；助磨剂同时也具有强的分散性，则能够消除水泥颗粒间的静电作用从而防止水泥细颗粒重新团聚，这正是使用助磨剂的根本目的。助磨剂主要作用在于通过消除水泥细颗粒之间的静电吸引力，减少磨机内部水泥颗粒团聚和糊球现象，在粉磨时间保持不变的情况下，这能够很好地改善水泥细度，大大降低水泥粗颗粒；或者在控制好粉磨要求细度的情况下，能够缩短粉磨时间，从而增加水泥产量。因此，发明一种稳定性好，助磨效果佳的新型生物质水泥助磨剂对水泥助剂
技术领域：
具有积极的意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前国内广泛应用的水泥助磨剂配方绝大多数都是醇胺类、多元醇类产品，其价格成本较高，性能稳定性差导致助磨效果差的缺陷，提供了一种生物质水泥助磨剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种生物质水泥助磨剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅，在温度为40～50℃下搅拌反应10～12h，得到反应物；（2）再向三口烧瓶中加入高锰酸钾，以100～200r/min的转速搅拌反应1～2h，反应结束后用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至9～10，在30～40℃下继续搅拌反应1～2h；（3）待反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和等质量的亚硫酸钠混合后装入三口烧瓶，再向烧瓶中加入去离子水，将三口烧瓶转入水浴锅中，在80～90℃下搅拌反应1～2h；（4）待搅拌反应结束后，得到反应产物，将反应产物放入真空冻干机中，冷冻干燥1～2h，再将干燥后的产物粉碎后过200目筛，收集过筛粉末即为生物质水泥助磨剂；所述酶解产物的制备步骤为：（1）将松树皮和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，进行蒸汽爆破，得到爆破产物；（2）将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶混合后装入酶解罐中，再将酶解罐放入温度为30～40℃的恒温箱中，静置酶解12～15h；待酶解结束后，得到酶解产物。所述生物质水泥助磨剂的具体制备步骤（1）中，酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸的质量比为1：5。所述生物质水泥助磨剂的具体制备步骤（2）中，高锰酸钾的加入量为反应物质量的3%。所述生物质水泥助磨剂的具体制备步骤（3）中，去离子水的加入量为反应滤渣质量的2～3倍。所述生物质水泥助磨剂的具体制备步骤（4）中，冷冻干燥的温度为-20～-15℃。所述酶解产物的制备步骤（1）中，松树皮和甘蔗渣的质量比为2:1。所述酶解产物的制备步骤（1）中，进行蒸汽爆破的温度为150～180℃，压力为1.5～1.8mpa。所述酶解产物的制备步骤（2）中，爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶的质量比为20:1:1:1。本发明的有益技术效果是：本发明首先以松树皮和甘蔗渣为原料将其粉碎后再进行蒸汽爆破，得到爆破产物，接着将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶混合酶解得到酶解产物，随后将酶解产物分别进行酸处理、氧化和碱处理反应后得到反应滤渣，最后将反应滤渣和亚硫酸钠混合反应，经真空冻干即得生物质水泥助磨剂，本发明通过蒸汽爆破解纤的生物质在混合酶的作用下酶解，将纤维素、蛋白质以及果胶等酶解，得到富含木质素成分和大分子糖类的酶解产物，在混合酶的作用下对氨进行转化并接入木质素中，增加木质素极性机构并使其具有典型的水泥助磨剂基团，有效提升木质素中的氮含量及热稳定性，接着通过将酶解产物依次进行酸处理、氧化和碱处理反应，在酸性条件下酶解产物中的大分子多糖水解成单糖，单糖再被氧化成糖酸，而木质素中的醛基被氧化成羧基，这些物质再在碱性条件下生成糖酸钠，并经亚硫酸钠处理后形成木质素磺酸盐，产生的木质素磺酸盐分子量小，且其表面的极性基团较多，使其与熟料碰撞时能够更好地吸附在熟料颗粒表面，形成一层薄膜，从而降低分体表面的自由能，减少微粒因价键力而团聚，达到助磨节能的效果，且产生的木质素磺酸盐中氧化产生的羧基一方面能通过带电荷的极性官能团吸附到水泥颗粒断裂细纹的高能活性点上，降低颗粒表面自由能，提高助磨剂吸附能力和水泥颗粒间静电斥力，阻止或减轻微细颗粒的团聚现象发生，另一方面能与水泥中的钙离子结合，由强碱生成弱碱，使断开的价键钙离子、硅离子得到饱和，颗粒之间集聚力得到屏蔽，防止聚结发生，起到分散物料的作用，易于粉磨改变物料颗粒之间作用力，并可渗透固体内部使颗粒裂缝增大，减小晶粒之间的结合力，最终改善粉磨进程，提高粉磨效率，另外生成的糖酸钠分子具有双亲性，吸附在固体颗粒的表面，降低了颗粒表面的自由能，降低物料表面硬度和强度，使物料颗粒的易碎性提高，有利于粉碎过程的进行，对水泥的助磨效果极佳，具有广阔的应用前景。具体实施方式按质量比为2:1将松树皮和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在温度为150～180℃，压力为1.5～1.8mpa的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶按质量比为20:1:1:1混合后装入酶解罐中，再将酶解罐放入温度为30～40℃的恒温箱中，静置酶解12～15h；待酶解结束后，得到酶解产物，将酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1：5混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅，在温度为40～50℃下搅拌反应10～12h，得到反应物；再向三口烧瓶中加入反应物质量3%的高锰酸钾，以100～200r/min的转速搅拌反应1～2h，反应结束后用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至9～10，在30～40℃下继续搅拌反应1～2h；待反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和等质量的亚硫酸钠混合后装入三口烧瓶，再向烧瓶中加入反应滤渣质量2～3倍的去离子水，将三口烧瓶转入水浴锅中，在80～90℃下搅拌反应1～2h；待搅拌反应结束后，得到反应产物，将反应产物放入真空冻干机中，在-20～-15℃下冷冻干燥1～2h，再将干燥后的产物粉碎后过200目筛，收集过筛粉末即为生物质水泥助磨剂。爆破产物的制备：按质量比为2:1将松树皮和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎20min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在温度为150℃，压力为1.5mpa的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；酶解产物的制备：将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶按质量比为20:1:1:1混合后装入酶解罐中，再将酶解罐放入温度为30℃的恒温箱中，静置酶解12h；待酶解结束后，得到酶解产物；反应物的制备：将酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1：5混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅，在温度为40℃下搅拌反应10h，得到反应物；生物质水泥助磨剂的制备：（1）再向三口烧瓶中加入反应物质量3%的高锰酸钾，以100r/min的转速搅拌反应1h，反应结束后用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至9，在30℃下继续搅拌反应1h；（2）待反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和等质量的亚硫酸钠混合后装入三口烧瓶，再向烧瓶中加入反应滤渣质量2倍的去离子水，将三口烧瓶转入水浴锅中，在80℃下搅拌反应1h；（3）待搅拌反应结束后，得到反应产物，将反应产物放入真空冻干机中，在-20℃下冷冻干燥1h，再将干燥后的产物粉碎后过200目筛，收集过筛粉末即为生物质水泥助磨剂。爆破产物的制备：按质量比为2:1将松树皮和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎22min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在温度为160℃，压力为1.6mpa的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；酶解产物的制备：将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶按质量比为20:1:1:1混合后装入酶解罐中，再将酶解罐放入温度为32℃的恒温箱中，静置酶解13h；待酶解结束后，得到酶解产物；反应物的制备：将酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1：5混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅，在温度为42℃下搅拌反应11h，得到反应物；生物质水泥助磨剂的制备：（1）再向三口烧瓶中加入反应物质量3%的高锰酸钾，以120r/min的转速搅拌反应2h，反应结束后用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至9，在33℃下继续搅拌反应2h；（2）待反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和等质量的亚硫酸钠混合后装入三口烧瓶，再向烧瓶中加入反应滤渣质量2倍的去离子水，将三口烧瓶转入水浴锅中，在82℃下搅拌反应2h；（3）待搅拌反应结束后，得到反应产物，将反应产物放入真空冻干机中，在-16℃下冷冻干燥2h，再将干燥后的产物粉碎后过200目筛，收集过筛粉末即为生物质水泥助磨剂。爆破产物的制备：按质量比为2:1将松树皮和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎28min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在温度为170℃，压力为1.7mpa的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；酶解产物的制备：将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶按质量比为20:1:1:1混合后装入酶解罐中，再将酶解罐放入温度为38℃的恒温箱中，静置酶解14h；待酶解结束后，得到酶解产物；反应物的制备：将酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1：5混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅，在温度为48℃下搅拌反应11h，得到反应物；生物质水泥助磨剂的制备：（1）再向三口烧瓶中加入反应物质量3%的高锰酸钾，以180r/min的转速搅拌反应2h，反应结束后用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至10，在38℃下继续搅拌反应2h；（2）待反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和等质量的亚硫酸钠混合后装入三口烧瓶，再向烧瓶中加入反应滤渣质量2倍的去离子水，将三口烧瓶转入水浴锅中，在88℃下搅拌反应2h；（3）待搅拌反应结束后，得到反应产物，将反应产物放入真空冻干机中，在-18℃下冷冻干燥2h，再将干燥后的产物粉碎后过200目筛，收集过筛粉末即为生物质水泥助磨剂。爆破产物的制备：按质量比为2:1将松树皮和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在温度为180℃，压力为1.8mpa的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；酶解产物的制备：将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及蛋白酶按质量比为20:1:1:1混合后装入酶解罐中，再将酶解罐放入温度为40℃的恒温箱中，静置酶解15h；待酶解结束后，得到酶解产物；反应物的制备：将酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1：5混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅，在温度为50℃下搅拌反应12h，得到反应物；生物质水泥助磨剂的制备：（1）再向三口烧瓶中加入反应物质量3%的高锰酸钾，以200r/min的转速搅拌反应1～2h，反应结束后用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至10，在40℃下继续搅拌反应2h；（2）待反应结束后，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和等质量的亚硫酸钠混合后装入三口烧瓶，再向烧瓶中加入反应滤渣质量3倍的去离子水，将三口烧瓶转入水浴锅中，在90℃下搅拌反应2h；（3）待搅拌反应结束后，得到反应产物，将反应产物放入真空冻干机中，在-15℃下冷冻干燥2h，再将干燥后的产物粉碎后过200目筛，收集过筛粉末即为生物质水泥助磨剂。对照例以深圳某公司生产的水泥助磨剂作为对照例分别对本发明制得的水泥助磨剂和对照例中的水泥助磨剂进行性能检测，检测结果如表1所示：表1性能检测结果检测项目实例1实例2实例3对照例使用助磨剂后水泥的28天抗压强度（mpa）8.99.29.57.6使用助磨剂中水泥的台时产量（t/h）10210310388由上表中检测数据可以看出，本发明制得的水泥助磨剂助磨效果好，具有广阔的应用前景。当前第1页12