生物柴油產粗甘油對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.青島青建藍谷新型材料有限公司，山東 青島 266000)

生物柴油產粗甘油對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.青島青建藍谷新型材料有限公司，山東 青島 266000)

通過小磨和大磨試驗研究了助磨劑對水泥粉磨的影響和水泥的性能變化。結果表明，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，其水泥的后期強度更好，早期強度略微降低，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨劑中三乙醇胺10%配制的助磨劑經濟效益較好。

粗甘油，聚合甘油，助磨劑，水泥粉磨

在生物柴油企業生產過程中，會排出一些粗甘油，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，且對水泥具有較好的助磨效果。根據相關研究，純甘油對水泥助磨的效果并不理想[1]，把生物柴油生產的粗甘油開發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，還對粗甘油實現了高價值的利用。

1 試驗

1.1 試驗原材料及配比

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

表1 原材料化學成分 %

表2 水泥原材料配比 %

1.2 試驗方法

1.2.1 聚合甘油的制備

將制備生物柴油的副產物粗甘油泵進帶蒸餾系統的反應釜中，利用氮氣為保護氣體的氛圍和催化劑的催化下，將反應釜溫度設為240 ℃，使粗甘油在反應釜中進行脫水、醚化反應，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，即得試驗用助磨劑,見表3。

表3 試驗用助磨劑組合物配比 %

2 結果分析

2.1 助磨劑對水泥細度和比表面積的影響

針對不同甘油摻量的助磨劑對水泥的細度和比表面積的影響規律進行作圖分析，分析結果如圖1所示。

如圖1所示，對于甘油代替三乙醇胺配制的不同助磨劑，其對水泥的細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，呈現先降低后增多的趨勢，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較好。新型聚合甘油的摻量為40%時的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水泥的細度影響較大，但是卻對水泥的比表面積影響不大，這可能是與5 kg標準小磨的溫度變化以及比表面積的測定方法有關[2]。

2.2 助磨劑對水泥顆粒粒徑分布的影響

為了進一步對不同摻量的新型聚合甘油制備的助磨劑助磨效果進行研究，本文對加入助磨劑粉磨的水泥小樣做了激光顆粒粒度分析，從分析結果中選取了60 μm以下的顆粒含量進行對比，對比結果如圖2所示。

由圖2可以看出，助磨劑的摻加對水泥中顆粒粒徑的分布進行了不同程度的改善，Z3和Z4助磨劑的摻加對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個百分點，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，粒徑累積分布明顯降低，但相對于空白樣明顯提高。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 助磨劑對水泥物理性能的影響

為進一步研究不同助磨劑對水泥的物理性能的影響，先后對出磨水泥進行了物理性能檢測，檢測結果如圖3，圖4所示。

各種助磨劑對水泥物理性能的凝結時間影響較大，Z1助磨劑中新型聚合甘油含量達到了40%，其凝結時間明顯延長，并且隨著新型聚合甘油含量的增加，各水泥的凝結時間隨之增加，而終凝時間也隨之增加，這說明新型聚合甘油能增加水泥的初凝和終凝時間，這正與前人的研究結果相符合[3]。在標準稠度用水量上，可以看出，隨著新型聚合甘油代替三乙醇胺含量的增加，水泥的標準稠度需水量呈現逐漸降低趨勢，并且Z1相比Z2助磨劑的標準稠度用水量低，說明新型聚合甘油能對水泥的標準稠度需水量降低，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強度呈現下降的趨勢，而28 d強度呈現先上升后下降的趨勢，Z2和Z4助磨劑的28 d強度基本相同，Z2助磨劑3 d強度相比Z4助磨劑3 d強度略高，說明新型聚合甘油在提高早期水泥強度效果方面不如三乙醇胺的效果好，但是在28 d強度方面，用一定量的新型聚合甘油代替三乙醇胺能達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用效果。

2.4 大磨試驗強度研究結果

根據上面的綜合分析，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閉路磨機上進行大磨試驗，結果如圖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，其水泥的后期強度更好，早期強度略微降低。但是新型聚合甘油的噸價格僅為1 600元，而三乙醇胺的噸價格為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助磨劑經濟效益較好。

3 結語

對制備生物柴油的副產物粗甘油經過聚合、醚化反應，所得新型聚合甘油對水泥具有助磨和增強作用，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，其水泥的后期強度更好，早期強度略微降低，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助磨劑經濟效益較好。

[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與水泥助磨應用研究[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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