生物柴油產(chǎn)粗甘油對(duì)水泥粉磨效果的影響研究

車建利 吳愛芹

(1.青島海威斯帝爾重鋼工程有限公司，山東 青島 266000； 2.青島青建藍(lán)谷新型材料有限公司，山東 青島 266000)

生物柴油產(chǎn)粗甘油對(duì)水泥粉磨效果的影響研究

車建利1吳愛芹2

(1.青島海威斯帝爾重鋼工程有限公司，山東 青島 266000； 2.青島青建藍(lán)谷新型材料有限公司，山東 青島 266000)

通過小磨和大磨試驗(yàn)研究了助磨劑對(duì)水泥粉磨的影響和水泥的性能變化。結(jié)果表明，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺的助磨劑，其水泥的后期強(qiáng)度更好，早期強(qiáng)度略微降低，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑經(jīng)濟(jì)效益較好。

粗甘油，聚合甘油，助磨劑，水泥粉磨

在生物柴油企業(yè)生產(chǎn)過程中，會(huì)排出一些粗甘油，外觀為紅褐色，其中含醇量大于60%，主要是甘油和聚合甘油，含有部分的油脂、鹽分以及水，整體呈現(xiàn)為中性，密度為1.25左右，熱值約為4 000大卡。該粗甘油主要成分是混醇，因此可以做水泥助磨劑的原材料，且對(duì)水泥具有較好的助磨效果。根據(jù)相關(guān)研究，純甘油對(duì)水泥助磨的效果并不理想[1]，把生物柴油生產(chǎn)的粗甘油開發(fā)作為替代純甘油的助磨劑組分使用，不僅解決了粗甘油廢棄物的處理問題，還對(duì)粗甘油實(shí)現(xiàn)了高價(jià)值的利用。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料及配比

水泥熟料、石膏以及混合材均由青島某水泥集團(tuán)提供，各原材料的化學(xué)成分見表1，水泥原材料配比見表2。

表1 原材料化學(xué)成分 %

表2 水泥原材料配比 %

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 聚合甘油的制備

將制備生物柴油的副產(chǎn)物粗甘油泵進(jìn)帶蒸餾系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，利用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體的氛圍和催化劑的催化下，將反應(yīng)釜溫度設(shè)為240 ℃，使粗甘油在反應(yīng)釜中進(jìn)行脫水、醚化反應(yīng)，保溫4 h便可得到新型聚合甘油，其固含量(有效物含量)在75%以上，羥值約在1 200 mgKOH/g，聚合度約為3.0。

1.2.2 助磨劑的制備

利用制備的新型聚合甘油、三乙醇胺和二乙醇單異丙醇胺為主要原材料，按一定配比混合攪拌均勻，即得試驗(yàn)用助磨劑,見表3。

表3 試驗(yàn)用助磨劑組合物配比 %

2 結(jié)果分析

2.1 助磨劑對(duì)水泥細(xì)度和比表面積的影響

針對(duì)不同甘油摻量的助磨劑對(duì)水泥的細(xì)度和比表面積的影響規(guī)律進(jìn)行作圖分析，分析結(jié)果如圖1所示。

如圖1所示，對(duì)于甘油代替三乙醇胺配制的不同助磨劑，其對(duì)水泥的細(xì)度影響還是比較顯著的，未摻加助磨劑的空白組水泥80 μm篩余為7.3%，而加入助磨劑的水泥80 μm篩余隨著甘油代替三乙醇胺量的增多，呈現(xiàn)先降低后增多的趨勢(shì)，但是總體上講，加入助磨劑的水泥與空白水泥相比，80 μm篩余都不同程度降低，新型聚合甘油摻量為10%的Z4助磨劑的80 μm篩余最低，相比空白降低約43%，說明Z4助磨劑助磨效果相對(duì)較好。新型聚合甘油的摻量為40%時(shí)的Z1助磨劑助磨效果相比其他摻量甘油的助磨劑助磨效果較低，相比未摻加甘油的Z2助磨劑篩余高，說明新型聚合甘油的助磨效果相比三乙醇胺差。從圖1中可以看出，不同新型聚合甘油摻量的助磨劑對(duì)水泥的細(xì)度影響較大，但是卻對(duì)水泥的比表面積影響不大，這可能是與5 kg標(biāo)準(zhǔn)小磨的溫度變化以及比表面積的測(cè)定方法有關(guān)[2]。

2.2 助磨劑對(duì)水泥顆粒粒徑分布的影響

為了進(jìn)一步對(duì)不同摻量的新型聚合甘油制備的助磨劑助磨效果進(jìn)行研究，本文對(duì)加入助磨劑粉磨的水泥小樣做了激光顆粒粒度分析，從分析結(jié)果中選取了60 μm以下的顆粒含量進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，助磨劑的摻加對(duì)水泥中顆粒粒徑的分布進(jìn)行了不同程度的改善，Z3和Z4助磨劑的摻加對(duì)水泥顆粒粒度分布的改善效果最為顯著，1 μm～3 μm的水泥顆粒累積分布增加了約4%，3 μm～32 μm的水泥顆粒粒度累積分布增加了約9%，1 μm～32 μm的水泥顆粒明顯比空白樣和其他產(chǎn)量甘油的累積分布總量高，即降低了起填充效果的大顆粒含量。Z1的加入使小于30 μm的顆粒累積分布增加約10個(gè)百分點(diǎn)，相比Z5和Z6助磨劑在3 μm～32 μm的累積分布無明顯變化，但是相對(duì)于Z2，Z3和Z4的累積分布則明顯降低。尤其是在32 μm～60 μm粒徑范圍內(nèi)，粒徑累積分布明顯降低，但相對(duì)于空白樣明顯提高。說明新型聚合甘油的助磨效果較為明顯，但助磨效果低于三乙醇胺。

2.3 助磨劑對(duì)水泥物理性能的影響

為進(jìn)一步研究不同助磨劑對(duì)水泥的物理性能的影響，先后對(duì)出磨水泥進(jìn)行了物理性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖3，圖4所示。

各種助磨劑對(duì)水泥物理性能的凝結(jié)時(shí)間影響較大，Z1助磨劑中新型聚合甘油含量達(dá)到了40%，其凝結(jié)時(shí)間明顯延長，并且隨著新型聚合甘油含量的增加，各水泥的凝結(jié)時(shí)間隨之增加，而終凝時(shí)間也隨之增加，這說明新型聚合甘油能增加水泥的初凝和終凝時(shí)間，這正與前人的研究結(jié)果相符合[3]。在標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量上，可以看出，隨著新型聚合甘油代替三乙醇胺含量的增加，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)，并且Z1相比Z2助磨劑的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低，說明新型聚合甘油能對(duì)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量降低，其降低效果要比三乙醇胺的效果好。

由圖4可以看出，隨著新型聚合甘油替代三乙醇胺摻量的增加，水泥的3 d強(qiáng)度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而28 d強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，Z2和Z4助磨劑的28 d強(qiáng)度基本相同，Z2助磨劑3 d強(qiáng)度相比Z4助磨劑3 d強(qiáng)度略高，說明新型聚合甘油在提高早期水泥強(qiáng)度效果方面不如三乙醇胺的效果好，但是在28 d強(qiáng)度方面，用一定量的新型聚合甘油代替三乙醇胺能達(dá)到三乙醇胺的同等效果。綜合分析，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑主要原料三乙醇胺具有較好的應(yīng)用效果。

2.4 大磨試驗(yàn)強(qiáng)度研究結(jié)果

根據(jù)上面的綜合分析，選用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑主要原料三乙醇胺配置助磨劑在4.2 m×13 m閉路磨機(jī)上進(jìn)行大磨試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，在大磨中，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑Z4相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺的Z2助磨劑，其水泥的后期強(qiáng)度更好，早期強(qiáng)度略微降低。但是新型聚合甘油的噸價(jià)格僅為1 600元，而三乙醇胺的噸價(jià)格為10 000元左右，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑Z4相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺的Z2助磨劑的噸助磨劑成本下降約800多元，在基本不影響水泥性能的情況下，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑Z4助磨劑經(jīng)濟(jì)效益較好。

3 結(jié)語

對(duì)制備生物柴油的副產(chǎn)物粗甘油經(jīng)過聚合、醚化反應(yīng)，所得新型聚合甘油對(duì)水泥具有助磨和增強(qiáng)作用，且效果較好，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑Z4相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺的Z2助磨劑，其水泥的后期強(qiáng)度更好，早期強(qiáng)度略微降低，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑Z4助磨劑經(jīng)濟(jì)效益較好。

[1] 張士忠，馬傳杰.助磨劑原材料三乙醇胺改性的試驗(yàn)研究[J].水泥助磨劑，2016(6)：38-40.

[2] 李芳仁,李剛林.三乙醇胺的改性試驗(yàn)與水泥助磨應(yīng)用研究[J].水泥，2016(4)：6-9.

[3] 張 偉，徐世君，崔玉理.多元醇類助磨劑在高爐礦渣粉磨中的比較試驗(yàn)研究[J].中國水泥，2014(6)：90-92.

Theinfluenceresearchonbiodieselproductionofcrudeglycerintocementgrindingefficiency

CheJianli1WuAiqin2

(1.QingdaoHaiweisidierHeavySteelEngineeringLimitedCompany,Qingdao266000,China;2.QingdaoQingjianLanguNewMaterialsLimitedCompany,Qingdao266000,China)

Through the small and large grinding test research the influence of grinding aid to cement grinding and the performance changes of cement, the results showed that, the long-term strength of cement better, the early strength decreased slightly using 10% new polyglycerol instead of the grinding aid prepared by 10% triethanolamine in cement grinding aid then the grinding aid without new polyglycerol instead of triethanolamine in cement grinding aid, the economic benefits of grinding aid better then using 10% new polyglycerol instead of the grinding aid prepared by 10% triethanolamine in cement grinding aid.

crude glycerin, polyglycerol, grinding aid, cement grinding

1009-6825(2017)23-0117-02

2017-06-03

車建利(1964- )，男，工程師

TU502

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