[发明专利]研磨助剂

说明书

技术领域

本发明涉及甲基二乙醇胺作为水泥用研磨助剂的用途、以及将水泥熟料和任选存在的填料或水泥替代物与甲基二乙醇胺研磨的方法，还涉及获得水泥的方法，其中将甲基二乙醇胺用作研磨助剂，以及由其获得混凝土和砂浆产品的方法。

背景技术

在水泥技术领域中，在生产工艺的不同阶段中使用各种添加剂以达到期望的性质并改进工艺效率。一种这样的添加剂是研磨助剂，其在研磨机中在研磨水泥熟料的阶段中使用。研磨助剂用来减少研磨熟料所需的能量，因此可改进研磨阶段的效率。研磨助剂还可改进熟料的水化，产生质量改进的产品。

在本发明中，术语水泥是指水硬水泥，例如硅酸盐水泥。硅酸盐水泥(也称为普通波特兰水泥或OPC)可定义为满足ASTM C150的要求或欧洲标准EN197.1的要求的粘结材料。

硅酸盐水泥是通过将原料组分的混合物(包括碳酸钙、硅酸铝、二氧化硅和混杂性铁氧化物)加热至烧结温度(通常约1450℃)，从而形成熟料而进行制备的。硅酸盐水泥熟料是通过使氧化钙与酸性组分反应而主要产生硅酸三钙、硅酸二钙和铁氧体相“C4AF”(铁铝酸四钙)而进行制备的。

研磨阶段包括在研磨机中将此熟料与硫酸钙(通常以石膏形式)研磨，以提供微细、均匀的粉末形式的水泥。可在研磨过程之前或之后掺入其它添加剂或水泥替代物。这些添加剂或水泥替代物可选自填料和OPC替代物，例如碳酸钙及其它材料，研磨成粒的高炉矿渣、天然火山灰和粉状燃灰(PFA)。形成水泥粉的组分(熟料、硫酸钙以及任选的添加剂例如填料和水泥替代物)可称为水泥组合物。

在本申请中任何提及“水泥”的之处是指水硬水泥，例如普通硅酸盐水泥(OPC)，其可任选地是混合水泥，即包含一种或多种填料或水泥替代物的水泥。

本领域中公知的研磨助剂是三乙醇胺(TEA)。还已使用其它材料，例如，二醇(例如二甘醇(DEG))、三异丙醇胺(TIPA)、四羟乙基乙二胺(THEED)、葡糖酸盐和分散剂。将这些研磨助剂材料少量加入磨机中并且与熟料相互研磨(inter-grind)。

本发明已发现新的研磨助剂，其可赋予最终产品所期望的性质。

发明内容

在第一方面，本发明提供甲基二乙醇胺作为水泥用研磨助剂的用途。

甲基二乙醇胺(MDEA)具有以下化学式

CH₃N-(C₂H₄OH)₂

并且在本领域中已知将其用作掺混剂(admixture)用于加快水泥的早期水化时间。

已令人意外地发现，甲基二乙醇胺是有效的水泥用研磨助剂，在早期阶段和后期阶段可另外产生显著的压缩强度的增强。如本领域中常规的，根据将水泥与水混合，并使水泥凝固后的天数而定的时段测量压缩强度，除非另外说明，早期阶段强度增强是指在1天和3天进行的测量，而后期阶段强度增强是指在7天和28天进行的测量。

早期强度是OPC熟料含量较低的混合水泥，例如在水泥组合物的熟料含量为90重量%或更低，特别是85重量%或更低的情况下常有的问题。特别在水泥组合物除了熟料和硫酸钙之外还包含10重量%或更高，例如10重量%-50重量%水平的一种或多种填料或水泥替代物的情况下，本发明的使用可十分有益于增强早期阶段强度。

问题还可能在于获得良好的早期阶段强度增强的同时还实现良好的后期阶段强度增强。一些研磨助剂在一个阶段达到良好的强度增强，但在另一阶段并非如此。本发明使得在早期和后期阶段都能够实现良好的强度结果。

因此，本发明的益处是多方面的。

如对于研磨助剂常规的是，甲基二乙醇胺可减少在研磨过程中的能量需求，并且提供均匀的、自由流动的水泥粉，其在储藏时形成结块的倾向减小。此效果是示例性的。

由此，本发明提供作为水泥用强度增强性研磨助剂而使用的甲基二乙醇胺，特别在其中，压缩强度在早期阶段(例如在1和/或3天)和后期阶段(例如在7和/或28天)都增强。

本发明还提供作为用于混合水泥的强度增强性研磨助剂使用的甲基二乙醇胺，混合水泥例如含有10重量%或更高含量的填料和/或水泥替代物的水泥组合物。特别地，通过使用甲基二乙醇胺使压缩强度在早期阶段(例如在1和/或3天)增强。

在第二方面，本发明提供研磨水泥熟料的方法，该方法包括以下步骤：

-提供水泥熟料；和

-将所述水泥熟料与包含甲基二乙醇胺的研磨助剂相互研磨。