生物柴油产粗甘油对水泥粉磨效果的影响研究

车建利 吴爱芹

(1.青岛海威斯帝尔重钢工程有限公司，山东 青岛 266000； 2.青岛青建蓝谷新型材料有限公司，山东 青岛 266000)

生物柴油产粗甘油对水泥粉磨效果的影响研究

车建利1吴爱芹2

(1.青岛海威斯帝尔重钢工程有限公司，山东 青岛 266000； 2.青岛青建蓝谷新型材料有限公司，山东 青岛 266000)

通过小磨和大磨试验研究了助磨剂对水泥粉磨的影响和水泥的性能变化。结果表明，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺的助磨剂，其水泥的后期强度更好，早期强度略微降低，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂经济效益较好。

粗甘油，聚合甘油，助磨剂，水泥粉磨

在生物柴油企业生产过程中，会排出一些粗甘油，外观为红褐色，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、盐分以及水，整体呈现为中性，密度为1.25左右，热值约为4 000大卡。该粗甘油主要成分是混醇，因此可以做水泥助磨剂的原材料，且对水泥具有较好的助磨效果。根据相关研究，纯甘油对水泥助磨的效果并不理想[1]，把生物柴油生产的粗甘油开发作为替代纯甘油的助磨剂组分使用，不仅解决了粗甘油废弃物的处理问题，还对粗甘油实现了高价值的利用。

1 试验

1.1 试验原材料及配比

水泥熟料、石膏以及混合材均由青岛某水泥集团提供，各原材料的化学成分见表1，水泥原材料配比见表2。

表1 原材料化学成分 %

表2 水泥原材料配比 %

1.2 试验方法

1.2.1 聚合甘油的制备

将制备生物柴油的副产物粗甘油泵进带蒸馏系统的反应釜中，利用氮气为保护气体的氛围和催化剂的催化下，将反应釜温度设为240 ℃，使粗甘油在反应釜中进行脱水、醚化反应，保温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，羟值约在1 200 mgKOH/g，聚合度约为3.0。

1.2.2 助磨剂的制备

利用制备的新型聚合甘油、三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺为主要原材料，按一定配比混合搅拌均匀，即得试验用助磨剂,见表3。

表3 试验用助磨剂组合物配比 %

2 结果分析

2.1 助磨剂对水泥细度和比表面积的影响

针对不同甘油掺量的助磨剂对水泥的细度和比表面积的影响规律进行作图分析，分析结果如图1所示。

如图1所示，对于甘油代替三乙醇胺配制的不同助磨剂，其对水泥的细度影响还是比较显著的，未掺加助磨剂的空白组水泥80 μm筛余为7.3%，而加入助磨剂的水泥80 μm筛余随着甘油代替三乙醇胺量的增多，呈现先降低后增多的趋势，但是总体上讲，加入助磨剂的水泥与空白水泥相比，80 μm筛余都不同程度降低，新型聚合甘油掺量为10%的Z4助磨剂的80 μm筛余最低，相比空白降低约43%，说明Z4助磨剂助磨效果相对较好。新型聚合甘油的掺量为40%时的Z1助磨剂助磨效果相比其他掺量甘油的助磨剂助磨效果较低，相比未掺加甘油的Z2助磨剂筛余高，说明新型聚合甘油的助磨效果相比三乙醇胺差。从图1中可以看出，不同新型聚合甘油掺量的助磨剂对水泥的细度影响较大，但是却对水泥的比表面积影响不大，这可能是与5 kg标准小磨的温度变化以及比表面积的测定方法有关[2]。

2.2 助磨剂对水泥颗粒粒径分布的影响

为了进一步对不同掺量的新型聚合甘油制备的助磨剂助磨效果进行研究，本文对加入助磨剂粉磨的水泥小样做了激光颗粒粒度分析，从分析结果中选取了60 μm以下的颗粒含量进行对比，对比结果如图2所示。

由图2可以看出，助磨剂的掺加对水泥中颗粒粒径的分布进行了不同程度的改善，Z3和Z4助磨剂的掺加对水泥颗粒粒度分布的改善效果最为显著，1 μm～3 μm的水泥颗粒累积分布增加了约4%，3 μm～32 μm的水泥颗粒粒度累积分布增加了约9%，1 μm～32 μm的水泥颗粒明显比空白样和其他产量甘油的累积分布总量高，即降低了起填充效果的大颗粒含量。Z1的加入使小于30 μm的颗粒累积分布增加约10个百分点，相比Z5和Z6助磨剂在3 μm～32 μm的累积分布无明显变化，但是相对于Z2，Z3和Z4的累积分布则明显降低。尤其是在32 μm～60 μm粒径范围内，粒径累积分布明显降低，但相对于空白样明显提高。说明新型聚合甘油的助磨效果较为明显，但助磨效果低于三乙醇胺。

2.3 助磨剂对水泥物理性能的影响

为进一步研究不同助磨剂对水泥的物理性能的影响，先后对出磨水泥进行了物理性能检测，检测结果如图3，图4所示。

各种助磨剂对水泥物理性能的凝结时间影响较大，Z1助磨剂中新型聚合甘油含量达到了40%，其凝结时间明显延长，并且随着新型聚合甘油含量的增加，各水泥的凝结时间随之增加，而终凝时间也随之增加，这说明新型聚合甘油能增加水泥的初凝和终凝时间，这正与前人的研究结果相符合[3]。在标准稠度用水量上，可以看出，随着新型聚合甘油代替三乙醇胺含量的增加，水泥的标准稠度需水量呈现逐渐降低趋势，并且Z1相比Z2助磨剂的标准稠度用水量低，说明新型聚合甘油能对水泥的标准稠度需水量降低，其降低效果要比三乙醇胺的效果好。

由图4可以看出，随着新型聚合甘油替代三乙醇胺掺量的增加，水泥的3 d强度呈现下降的趋势，而28 d强度呈现先上升后下降的趋势，Z2和Z4助磨剂的28 d强度基本相同，Z2助磨剂3 d强度相比Z4助磨剂3 d强度略高，说明新型聚合甘油在提高早期水泥强度效果方面不如三乙醇胺的效果好，但是在28 d强度方面，用一定量的新型聚合甘油代替三乙醇胺能达到三乙醇胺的同等效果。综合分析，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂主要原料三乙醇胺具有较好的应用效果。

2.4 大磨试验强度研究结果

根据上面的综合分析，选用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂主要原料三乙醇胺配置助磨剂在4.2 m×13 m闭路磨机上进行大磨试验，结果如图5所示。

由图5可以看出，在大磨中，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂Z4相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺的Z2助磨剂，其水泥的后期强度更好，早期强度略微降低。但是新型聚合甘油的吨价格仅为1 600元，而三乙醇胺的吨价格为10 000元左右，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂Z4相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺的Z2助磨剂的吨助磨剂成本下降约800多元，在基本不影响水泥性能的情况下，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂Z4助磨剂经济效益较好。

3 结语

对制备生物柴油的副产物粗甘油经过聚合、醚化反应，所得新型聚合甘油对水泥具有助磨和增强作用，且效果较好，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂Z4相比未用新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺的Z2助磨剂，其水泥的后期强度更好，早期强度略微降低，用10%新型聚合甘油代替水泥助磨剂中三乙醇胺10%配制的助磨剂Z4助磨剂经济效益较好。

[1] 张士忠，马传杰.助磨剂原材料三乙醇胺改性的试验研究[J].水泥助磨剂，2016(6)：38-40.

[2] 李芳仁,李刚林.三乙醇胺的改性试验与水泥助磨应用研究[J].水泥，2016(4)：6-9.

[3] 张 伟，徐世君，崔玉理.多元醇类助磨剂在高炉矿渣粉磨中的比较试验研究[J].中国水泥，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

车建利(1964- )，男，工程师

TU502

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