[发明专利]一种腐植酸水泥减水剂的制备方法

说明书

1、技术领域

本发明的产品属于建材化学品范畴，具体涉及用煤炭腐植酸(Humic Acid，代号HA)制取水泥减水剂的方法。

2、背景技术

水泥减水剂对增加水泥浆料流动度、提高混凝土强度和工程质量具有重要作用。常用的减水剂是萘磺酸盐和木质素磺酸盐等，但往往由于来源紧张、价格昂贵而影响了使用范围。用其他原料取代萘系和木质素系产品，是国内外多年来的研制方向。CN1066448(1992)采用丙酮+甲醛+亚硫酸钠制取磺化酮醛缩聚物，其减水剂效果较好，但成本较高，工艺条件也较苛刻。CN1648099(2005)采用木质素磺酸钙(简称“木钙”)、对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛、碱反应制成共聚物，成本也很高。CN1011218(1987)是用泥炭+碱液+磺化剂进行半干法反应制成泥炭HA减水剂，但由于产品中有大量水溶性糖类，导致水泥浆发泡，影响了使用效果。

3、发明内容

本发明用HA含量≥40％的褐煤、风化煤或低位高分解度的泥炭，经水解-氧化、磺化或磺甲基化制得水泥减水剂，原料来源广泛、成本低廉，其性能超过通用的木钙减水剂。

本发明工艺中的水解-氧化、磺化、萃取、过滤在同一个装置(耐压、通蒸汽加热，装有500~800目滤布)中进行，极大地减少了操作环节，节省了设备投资，提高了工效。

本发明的工艺过程如下：

1、水解-氧化预处理：该步骤目的在于提高HA活性，分解并脱除有害的糖类。将粉碎过60目的原料煤、氧化剂、水按1∶0.05～0.1∶6～8(按干物重量计)放入带加热夹套的耐压反应-动态过滤一体化装置，其氧化剂是KMnO₄、HNO₃、H₂O₂、或NaClO。用NaOH或H₂SO₄将浆料调到pH＝4～5，在80～100℃下反应1～3h。开启过滤阀门，在搅拌下用压缩空气加压(0.2～0.4MPa)过滤，用适量水洗涤滤饼。滤液和洗液经脱盐和生化处理后循环使用。滤饼被截流在装置内。

2、磺化或磺甲基化：按原料煤(已变成滤饼)∶磺化剂(或磺甲基化剂)∶碱∶水＝1∶0.1～0.4∶0.1～0.2∶6～8的比例加入反应-过滤器，密闭后在90～150℃、常压～0.6MPa下反应1~3h。所用的磺化剂是Na₂SO₃、NaHSO₃、或Na₂S₂O₅；所用的磺甲基化试剂是与上述磺化剂等摩尔重量甲醛复合反应的产物；所用的碱是NaOH、KOH或Na₂CO₃。

3、过滤：打开过滤阀门和刮板搅拌器，在0.2～0.5MPa的空气压力下过滤，用适量水洗涤滤饼。将滤液和洗液合并得A液。

4、干燥：用喷雾干燥机干燥A液，热空气进口温度≤300℃，出口温度≤80℃，干燥时间2~5s，得粉状减水剂产品。

4、具体实施方式

例1

在1M³反应-过滤一体化装置中依次加入水500L，褐煤粉(-60目，HA_d＝54.3％)70kg，30％H₂O₂7L，92％H₂SO₄1.2L，开动搅拌，用蒸汽加热到90℃，反应2h，用空气加压(0.2MPa)过滤，用200L水洗涤滤饼。在装置内加入NaHSO₃20kg，NaOH 8kg，水400L，密闭下升温，在120℃、0.2MPa下反应2h。打开过滤阀门和刮板搅拌器，加压(0.3MPa)过滤，用300L水洗涤滤饼。合并滤液和洗液，将其泵至喷雾塔顶干燥，得粉状产品59.4kg，收率相当于原料煤的84.9％。

例2：

在氧化水解后的滤饼中加入磺甲基化试剂41kg(NaHSO₃20kg+37％HCHO 21kg)，其余条件同实施例1，得产品60.2kg。

实施例3：

按GB13590-1992的方法，在高速搅拌机中放入425号矿渣水泥300g，各种水泥减水剂1g，并作对照试验[包括不加减水剂，加木钙(牡丹江产)]，高速搅拌3min，倒出水泥，测定净浆流动度。按GB7897.7-1987的方法测定掺入0.3％减水剂情况下的试块抗压强度。测定结果见表。

本发明减水剂与木质素磺酸钙性能的对比试验结果

从表中数据可见，本发明产品的性能明显优于木钙，磺甲基化的HA产品比磺化HA更好。