[发明专利]一种水泥生产用除铬剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种水泥生产用除铬剂及其制备方法和应用，涉及水泥添加剂技术领域。按重量份数计，包括以下组分：硫酸亚铁50‑80份、聚甘油0.1‑0.3份、膨润土8‑15份、还原性组合物3‑30份。其中，还原性组合物包括黄铁矿粉、亚硫酸钙、亚硫酸钠，焦亚硫酸钠、铁粉、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种或多种。膨润土为钠基膨润土，蒙脱土含量不低于85％，粒径不大于75μm。本发明通过设计原料配方、优化制备过程中原料的加入顺序、时间和温度等条件，既可以保持体系内良好的分散性，避免团聚影响除铬效果，又大幅提升除铬剂的稳定性，避免还原性组合物和硫酸亚铁在制备过程中被氧化。制备得到的除铬剂在高温条件下少量加入仍具有优异的除铬能力。

技术领域

本发明属于水泥添加剂技术领域，具体涉及一种水泥生产用除铬剂及其制备方法和应用。

背景技术

水泥是一种粉末状水硬性无机胶凝材料，加入适量水后，可成为塑性浆体，既可以在空气中硬化，也可在水中硬化，应用场景广泛。而且，水泥还能将砂、石等材料牢固地胶结在一起，比如将水泥作胶凝材料；以砂、石作集料；与水按一定比例配合，经搅拌可得水泥混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水河盐水的侵蚀。长期以来，随着建筑行业的蓬勃发展，水泥作为最重要的胶凝材料之一，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。

水溶性六价铬是对人类健康和环境危害较大的重金属，容易通过皮肤或胃肠道被人体吸收。皮肤长期接触铬化物可引起接触性皮炎或湿疹。长期接触铬盐粉尘或铬酸雾还会产生头疼、贫血、肺炎、肾脏损害等全身性影响。欧盟在2003年6月18日颁布了2003/53/EC禁令，规定水泥中可溶性六价铬要低于2ppm。2015年9月，我国发布了国家强制性标准GB31893-2015《水泥中水溶性铬(VI)的限量及测定方法》，规定水泥中水溶性六价铬限量为不大于10mg/kg。在水泥中，六价铬主要来自于生产原料、混合材、破碎粉磨设备和耐火材料。

有研究表明，铬作为生料配料和混合材对水泥熟料烧成和水泥性能也有一定的积极影响。适量的铬化合物对熟料烧成有益，铬渣可以起到助熔矿化作用，铬渣中的镁和铬可以缩短熟料烧成时间，降低单位熟料煤耗和水泥粉磨电耗；另外，原料中的铬由于具有较高的离子电荷，能够降低熟料液相的粘度，改善熟料的易烧性。因此，目前的水泥生产仍然有部分使用铬渣或含铬的钢渣等作为生产水泥熟料的配料。经过高温煅烧的熟料，可溶性铬主要以六价铬形态存在，导致六价铬含量超过水泥标准含量。

而三价铬的毒性相比于六价铬的毒性低100倍，二价铬和铬本身的毒性更低。为降低水泥中水溶性六价铬的毒性作用，现有技术的普遍做法是将六价铬还原为毒性较低的三价铬，从而降低水泥中水溶性六价铬的毒性。还原性较好的成分有硫酸亚铁和硫酸亚锡等。其中，硫酸亚铁因其价格低廉、毒副作用较小，比较适用于制备水泥除铬剂，而硫酸亚锡成本太高，不利于水泥厂应用于除铬。但直接使用硫酸亚铁由于含有自由水、结晶水不牢固、化学稳定性差等自身性质原因，导致使用时容易被空气或高温氧化脱除结晶水，使得二价铁离子氧化为三价铁离子，降低其还原性，甚至在高温环境下使用时不起任何还原降低六价铬的作用，或者随着水泥存放时间延长，除铬效果逐步降低。从而限制了硫酸亚铁作为除铬剂的应用。

因此，设计出一种配方合理、可高温加入、除铬效果好的硫酸亚铁除铬剂是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥生产用除铬剂，所用原料仅为硫酸亚铁、聚甘油、还原性组合物和膨润土，通过配方组分间协同作用和合理的用量设计，制备出一种可高温加入、除铬效果好的硫酸亚铁除铬剂。有效解决硫酸亚铁还原剂稳定性差、高温条件下还原性低的问题。

本发明所提供的配方成分简单，易于采购，所有原料均具有绿色环保、产量丰富、价格低廉、使用安全的效果。即使在高温条件下加入，也可以有效保护硫酸亚铁结晶成分的稳定性，从而防止降低其还原效果；另外还原性组合物的加入进一步增强除铬剂的还原六价铬能力，提高除铬效果。