[其他]半干法制造腐植酸类水泥减水剂

说明书

本发明属于水泥减水剂的一种，腐植酸类水泥减水剂制造方法的改进。

在混凝土中掺加水泥减水剂，可以提高抗压强度;或者在保持原设计强度的条件下，节约水泥用量。水泥减水剂是一些表面活性物质。当它们同水在一起与水泥拌和时，多呈阴离子活性，吸附在水泥颗粒表面上。由于同电荷相斥的原因，促使水泥分散，减少被包裹的水，使混凝土在同样流动度下可以少用水而更加密实，从而提高水泥的利用率。水泥减水剂的种类很多，腐植酸类水泥减水剂是其中的一个类型。

五十年代末，日本樋口耕三在“硝基腐植酸的利用”（《燃料协会志》，1959，38，374～383）一文中指出，混凝土拌和时加入0.1%硝基腐植酸钠，可以减少水用量，使最终强度提高，但凝结时间却有所延迟。凡是不经过改性的腐植酸钠，都有易为钙离子所絮凝和延迟凝结的缺点。只有通过将腐植酸用亚硫酸钠磺化，才能克服这些缺点。因为磺化使腐植酸提高耐盐抗钙性;而且剩余的亚硫酸钠氧化成硫酸钠后，又有促进水泥早凝的作用。

国内长城牌水泥减水剂（《江西腐植酸》，1981（4），14～33）是泥炭用氢氧化钠溶液抽提，分离残渣后再加亚硫酸钠磺化，然后浓缩和喷雾干燥制造的。国内还有先将煤用硝酸氧解，所得的硝基腐植酸再经过亚硫酸钠磺化而制成的（《江西腐植酸》，1983（4），1～16;1984（2），17～19）。所有这些制法，都要把腐植酸用氢氧化钠溶液提取出来，分出不溶残渣，最后又要蒸发掉大量水分，浓缩干燥。因此有下列四个缺点：（1）流程冗长;（2）能耗大;（3）收率低;（4）残渣处理困难。所以，生产成本高。

由于水泥减水剂的添加量，一般仅为水泥用量的0.1～0.3%，对整个混凝土来说，还要低一个数量级。所以，其中若有部分不溶性物质（有机和无机的），未必对混凝土的强度有严重影响。腐植酸类水泥减水剂一般制造过程中用氢氧化钠溶液抽提和分离不溶物的步骤，不一定必要。如果考虑到这一点，则其制造工艺，有可能简化。

本发明是在半干法碱化泥炭制造泥炭碱剂成功的基础上，延伸到磺化反应。在适当量（干泥炭重量的25～35%）水存在下，氢氧化钠能将泥炭中所含的腐植酸80%以上转化成可溶性的腐植酸钠。在类似的半干条件下，亚硫酸钠也能与生成的腐植酸钠进一步反应，生成磺化腐植酸钠。由于反应物都处于高浓度状态，磺化反应甚至比在溶液中还容易进行。

本发明采用泥炭作原料。试验表明，泥炭优于褐煤和风化煤。因为泥炭腐植酸活性高，容易引起磺化反应。所用泥炭，可以是经过脱蜡的，也可以不经过脱蜡，但要先进行干燥和粉碎。若碱化时用商品液体烧碱作碱化剂，更应使泥炭尽可能干燥，以免碱化反应时结块粘壁，影响操作。碱化用的氢氧化钠，用量为泥炭的1/3～1/4。泥炭粉和浓氢氧化钠溶液混合碱化时会放热，所以若反应在绞笼式的连续反应器中进行，只要保温好，可以不外加热，反应应至少保持半小时。若反应不是在连续状态下进行，可以先将泥炭粉和浓氢氧化钠溶液充分混和均匀，然后放入密闭容器中，在85～95℃烘箱内保温1～1.5小时。碱化后的泥炭，与其量为干泥炭的20～50%的细粉状无水亚硫酸钠充分混合，必要时可以适当添加水，以使亚硫酸钠能溶渗到碱化泥炭中去，进行磺化反应。磺化反应可以在绞笼式的连续反应器中进行，在85～95℃保持至少1小时;也可以在充分混合后放入密闭容器中，在85～95℃烘箱中保温1～5小时。磺化产物，在60～100℃下烘干，并粉碎到100目以下。

实例1

风干桦川泥炭（含水8%）用饲料粉碎机粉碎一次，取1100克。将300克氢氧化钠溶于280毫升水配成溶液。在搪瓷盆内将氢氧化钠溶液与泥炭粉初步混合，通过饲料粉碎机2次，使混合充分均匀。混合料放入一个容积为3升的不锈钢罐内，密闭，放入85～95℃烘箱保温1.5小时。冷却后，把全部碱化泥炭在搪瓷盆内与234克无水亚硫酸钠细粉混合，通过饲料粉碎机2次，使之混合充分均匀。混合料再放入不锈钢罐内，密闭，在85～95℃烘箱保温5小时。产物取出放在搪瓷盘中摊开，用红外灯在70℃左右烤干（最后含水8.9%），并粉碎至100目以下。

实例2