一种液体水泥助磨剂的预磁化增效装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，它包括通过管道3依次顺序连接的进液管1、可变频液体输送泵2、永磁体4、电磁流量计5、出液管6；可变频液体输送泵由控制单元7控制流速。本发明还公开了利用上述用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置进行液体水泥助磨剂的预磁化增效的方法。本发明通过对液体水泥助磨剂进行预磁化处理，改善了水泥助磨剂在物料表面分散能力，提高了助磨和增强效果，显著提高了水泥助磨剂的性价比；该预磁化增效方法工艺简单，投入成本低。

权利要求

1.一种用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，其特征在于，它包括通过管道(3)依次顺序连接的进液管(1)、可变频液体输送泵(2)、永磁体(4)、电磁流量计(5)、出液管(6)；

可变频液体输送泵与控制单元(7)连接且由控制单元(7)控制流速；

进液管(1)与液体水泥助磨剂储罐连通，出液管(6)与液体水泥助磨剂储罐连通；

所述的控制单元(7)为PLC控制单元；

所述的PLC控制单元包括依次电连接的PLC模块(8)、调节器(9)和变频器(10)，其中，PLC模块(8)还与可变频液体输送泵(2)和电磁流量计(5)分别电连接；变频器(10)与可变频液体输送泵(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，其特征在于，进液管(1)置有过滤器(11)。

3.根据权利要求1所述的用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，其特征在于，所述的永磁体(4)为钐钴、钐镨钴、钕铁硼或钕镍钴的稀土永磁体。

4.根据权利要求1所述的用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，其特征在于，所述的永磁体(4)为管式、环状、半环状或瓦状，安装方式为内磁式或外磁式。

5.利用权利要求1所述的用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置进行液体水泥助磨剂的预磁化增效的方法，其特征在于，将液体水泥助磨剂储罐中的液体水泥助磨剂经进液管进入用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置中，经可变频液体输送泵输送通过永磁体，沿切割磁力线运动方向通过磁场，进行磁化，并保持溶液流动方法与磁场方向垂直，再经出液管循环至液体水泥助磨剂储罐中，经磁化处理的液体水泥助磨剂直接应用于水泥粉磨生产。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，永磁体形成的磁感应强度为350～

1200mT，液体水泥助磨剂流速为0.5～2m/s，循环磁化时间为30s～5min。

说明书

一种液体水泥助磨剂的预磁化增效装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于水泥助磨剂的应用装置及方法，具体涉及一种用于液体水泥助磨剂的预磁化增效技术。

背景技术

[0002] 导体在外力作用下，做切割磁力线运动，导体中会产生电荷和使电荷产生运动的电动势，同时产生了电流、电位差等变化，从而生成电能。磁场强度高，磁力线密集，导体运动速度快，导体的电阻率低，产生的电能就多，导体内的物理变化就越显著。这就是著名的法拉利电磁理论。

[0003] 当切割磁力线的导体是一束具有一定流速和一定导电性的液体时，在液流中就会发生带电荷的现象，此时液体就被磁化了。在非绝对纯净的水中，不同程度地溶有盐、碱、酸等成分的杂质，同时也不同程度地存在悬浮不溶解的固体杂质和微量金属及非金属元素，所以水可以不同程度地被磁化。此观点由英国物理学家提出，被称为MHD原理。

[0004] 但是水或溶液被磁化应具备一定的条件：溶液应有一定的导电性、溶液流动方向应与磁力线方向垂直正交、液流切割磁力线时应有一定的速度。

[0005] 自1945年比利时人T.Vermeiren提出使用磁化水进行锅炉除垢以来，磁化水技术被应用于改进多种工艺和生物过程，如医疗、保健、农业、化工、建材、矿山、冶金等方面。其中，磁化水技术在水泥混凝土领域的应用也较为广泛。前苏联、日本、欧美及我国的研究资料表明,利用磁化水拌制混凝土可提高其强度20%～40%。水溶液受磁化处理后的变化比纯水要大。已有的理论是：水分子为极性分子,在普通水中，水分子相互吸引形成大分子团，未被大分子团吸引的单分子水分散于大的分子团间。与大分子团相比,单分子水的物理化学活性更强,但由于普通水中单分子水很少，因而水的活性不高，不能使水泥充分水化，其水化只能在水泥颗粒表面进行。当水磁化后，大分子团破裂变成单个水分子并重新整齐排列,增加了水分子之间的电性吸引力。由于单分子水的物理化学活性和渗透力更强，可渗入水泥颗粒内部，使水泥充分水化，从而提高了混凝土的强度。

[0006] 磁化水也被应用于生产水泥助磨剂。申请号为200610125083.2的中国专利公开了一种以二甘醇、甘油、硫酸钠和磁化水为原料混合制备一种水泥复合助磨剂的方法，所述的磁化水为自来水经磁化装置得到，磁化强度为200～1000mT，流速0.3～1.2m/s，磁化时 间为30～120s。申请号为201010254797.X的中国发明专利也公开了以多元醇胺、糖蜜、无水硫酸钠和磁化水制备水泥复合助磨剂的方法。申请号为200610125084.7的中国专利公开了以三乙醇胺、聚羧酸系减水剂和氢氧化钙饱和溶液原料混合并经磁化装置活化处理，制备矿渣复合活化助磨剂的方法。磁化装置活化条件为：磁场强度750-850mT、流速0.5-1.5m/s，磁化时间为10-30s。申请号为200910206876.0的中国专利也公开了将搅拌后的液体水泥助磨剂半成品经过强度为5000～8000高斯的磁场进行磁化处理，制备复合高效液体水泥助磨剂的方法。

[0007] 现有技术应用磁化水于水泥助磨剂中的方法是：以磁化水为原料制备液体水泥助磨剂或者将原料混合后再经磁化装置活化处理后制备液体水泥助磨剂。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种液体水泥助磨剂的预磁化装置，该装置在液体水泥助磨剂成品被添加到粉磨生产线前对其进行预磁化，确保磁化效果的发挥和避免储运过程中磁化效果的衰减，从而改善液体水泥助磨剂的应用效果。

[0009] 本发明还要解决的技术问题，是提供用于液体水泥助磨剂的预磁化增效方法。在不改变现有液体水泥助磨剂配方、添加方式等的条件下，提高液体水泥助磨剂的应用性能，改善水泥助磨剂的提产和增强效果。

[0010] 为解决上述技术问题，本发明的思路是：由于液体水泥助磨剂的添加量少，管路中的液体流速慢，难以满足预磁化过程对液体流速的要求。本发明连接在液体水泥助磨剂的储罐的旁路，采用循环磁化方式，即：液体水泥助磨剂储罐和本发明的进液管和出液管连接成闭合回路，通过本发明中的可变频液体输送泵将储罐内液体泵送通过本发明中的磁化单元进行循环磁化。本发明的循环磁化方式既确保了液体水泥助磨剂的磁化效果和均匀性，又避免了采用单管路磁化而造成的设备尺寸过大、成本过高的问题。

[0011] 具体技术方案如下：

[0012] 一种用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，它包括依次顺序连接的进液管、可变频液体输送泵、永磁体、电磁流量计以及出液管；可变频液体输送泵、永磁体以及电磁流量计之间通过管道连接；可变频液体输送泵与控制单元电连接且由控制单元控制流速。

[0013] 其中，进液管与液体水泥助磨剂储罐连通，出液管与液体水泥助磨剂储罐连通。该预磁化增效装置连接在水泥企业的液体水泥助磨剂的循环旁路上，用于在液体水泥助磨 剂成品被添加前对其进行循环预磁化。

[0014] 其中，进液管置有过滤器。

[0015] 其中，所述的控制单元为PLC（Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器）控制单元。所述的PLC控制单元包括依次电连接的PLC模块、调节器和变频器，其中，PLC模块还与可变频液体输送泵和电磁流量计分别电连接；变频器与可变频液体输送泵电连接。可根据输入的给定值调节液体水泥助磨剂通过磁化装置的流速，另外也用于设置定时启动方式、启动间隔时间、循环磁化时间。

[0016] 其中，所述的永磁体为钐钴、钐镨钴、钕铁硼或钕镍钴的稀土永磁体。所述的永磁体为管式、环状、半环状或瓦状，安装方式为内磁式或外磁式，外磁式安装在管路外壁，内磁式直接连接到管路中。

[0017] 利用上述用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置进行液体水泥助磨剂的预磁化增效的方法，将液体水泥助磨剂储罐中的液体水泥助磨剂经进液管进入用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置中，经可变频液体输送泵输送通过永磁体，沿切割磁力线运动方向通过磁场，进行磁化，并保持溶液流动方法与磁场方向垂直，再经出液管循环至液体水泥助磨剂储罐中。

[0018] 其中，所述的用磁体形成的磁感应强度为350～1200mT，液体水泥助磨剂流速为0.5～2m/s，循环磁化时间为30s～5min。通过调整循环磁化时间、磁感应强度、溶液流速等来控制预磁化效果。为保证磁化时间，应根据磁化器的磁感应强度、磁场通道的长度和直径、磁化器的配置数量来确定液体水泥助磨剂的循环磁化时间。

[0019] 液体水泥助磨剂的预磁化环境为常温，适合利用永磁材料来形成磁场，不会存在高温导致的磁性丧失等问题，较电磁而言，无能耗且安全系数高。

[0020] 液体水泥助磨剂的添加量少，计量管路中的液体流速慢，难以满足预磁化对对液体流速的要求，因此无法直接在连接计量泵的管路上进行直接磁化处理，而是在液体水泥助磨剂储罐上增加一套旁路循环磁化装置。

[0021] 水泥助磨剂被磁化后，其磁化效果随着时间的延长，磁化效果逐渐丧失；因此，磁化装置须定时启动进行循环磁化。此外，还应采取保磁措施，减少磁化活性损失。磁化装置的管路、水泥助磨剂储罐、计量泵管路等不应采用铁质金属等具有消磁作用的材料。

[0022] 预磁化的液体水泥助磨剂的应用方法是：将经预磁化处理的液体水泥助磨剂经过液体计量泵输送到水泥粉磨生产线，优选按设定掺入量经高效雾化装置喷入磨机内。

[0023] 本发明通过磁化装置对液体水泥助磨剂进行预磁化处理，一方面，改善了在液体水泥助磨剂中作为溶剂的水的性质，表面张力下降1～2%，对固体物质的的浸润角增大，对盐类（如作为无机增强剂的硫酸钠、氯化钠、氯化钙等）溶解度提高10%以上，有效改善水泥助磨剂中的无机盐类在低温下的结晶析出；另一方面，预磁处理减少了液体水泥助磨剂溶液中有机表面活性剂（如三乙醇胺、三异丙醇胺）的凝聚和高分子物质（如聚磺酸、聚羧酸型表面活性剂）的团聚，使水泥助磨剂溶液的表面张力下降，从而提高了水泥助磨剂的分散性能和保持能力；预磁化后的液体水泥助磨剂更容易在水泥颗粒的到分散，提高了其均匀性和助磨效果，并有效改善水泥强度。

[0024] 有益效果：

[0025] 液体水泥助磨剂主要由有机组分（如醇胺、醇、糖类或其它高分子增强剂）、无机组分（如硫酸钠、氯化钠、氯化钙等）及水组成。

[0026] 现有技术以磁化水为原料制备液体水泥助磨剂或者将原料混合后再经磁化装置活化处理后制备助磨剂。公知的是，水或溶液经磁化处理后，其磁化效果随着时间的延长而逐渐丧失，经7～10天左右基本完全丧失。以磁化水为原料制备液体水泥助磨剂或者将原料混合后再经磁化装置活化处理后制备助磨剂后，助磨剂应用到水泥粉磨生产线线必须经历生产企业的库存期、路途运输期、水泥企业库存期，一般从液体水泥助磨剂完成生产到应用至少间隔15天以上时间，甚至更长。另外，水泥助磨剂企业常采用铁质200L桶包装成品，这也会导致磁化后的液体水泥助磨剂的磁化效果丧失过程加快。

[0027] 本发明将对水泥企业的液体水泥助磨剂应用现场进行预磁化处理，经磁化处理的液体水泥助磨剂直接应用于水泥粉磨生产，磁化处理过程和应用无时间间隔，保证了磁化效果；同时，安装在使用现场的预磁化装置可对磁化效果进行调节和控制，定时自动启停保障了磁化效果的稳定性和一致性。

[0028] 本发明的有益效果是：

[0029] 1、预磁化方法提高了液体水泥助磨剂的应用效果，提产效果增加5%以上，3d抗压强度提高8%以上、28d抗压强度增加3%以上。

[0030] 2、预磁化方法较现有技术的以磁化水为原料配置水泥助磨剂，磁化效果稳定，无衰减。

[0031] 3、预磁化方法操作性强、工艺简单、设备投入少、维护简单。对原有水泥助磨剂的计量添加管路和系统不做任何变动，只需在液体水泥助磨剂储罐增加旁路循环和预磁化设备即可。

[0032] 4、使用成本低，用于每吨液体水泥助磨剂的预磁化成本低。

附图说明

[0033] 图1是本发明装置的结构原理图。

[0034] 图1中，1、进液管，2、可变频液体输送泵，3、管道，4、永磁体，5、电磁流量计，6、出液管，7、控制单元，8、PLC模块，9、调节器，10、变频器，11、外置过滤器。

具体实施方式

[0035] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例；根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出任何创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 实施例1：

[0037] 图1为本发明的结构图，由图1可知，用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置，它包括依次顺序连接的进液管1、可变频液体输送泵2、永磁体5、电磁流量计5以及出液管6；可变频液体输送泵2、永磁体4以及电磁流量计5之间通过管道3连接；可变频液体输送泵
2与控制单元7电连接且由控制单元7控制流速。其中，进液管1与液体水泥助磨剂储罐连通，出液管6与液体水泥助磨剂储罐连通。其中，进液管1前端设置有过滤器11。

[0038] 其中，所述的控制单元7为PLC控制单元。所述的PLC控制单元包括依次电连接的PLC模块8、调节器9和变频器10，其中，PLC模块8还与可变频液体输送泵2和电磁流量计5分别电连接；变频器10与可变频液体输送泵2电连接。

[0039] 其中，所述的永磁体4为钐钴、钐镨钴、钕铁硼或钕镍钴的稀土永磁体。所述的永磁体4为管式、环状、半环状或瓦状，安装方式为内磁式或外磁式。

[0040] 将液体水泥助磨剂储罐中的液体水泥助磨剂经进液管进入用于液体水泥助磨剂的预磁化增效装置中，经可变频液体输送泵输送通过永磁体，沿切割磁力线运动方向通过磁场，进行磁化，并保持溶液流动方法与磁场方向垂直，再经出液管循环至液体水泥助磨 剂储罐中。具体来说，液体水泥助磨剂经过外置式过滤器11后，通过进液管1进入可变频液体输送泵2，并通过管道3以一定的流速经永磁体4，磁化后的液体经过电磁流量计5后，通过出液管6，输出到液体水泥助磨剂储罐中。

[0041] 其中，所述的用磁体形成的磁感应强度为350～1200mT，液体水泥助磨剂流速为0.5～2m/s，循环磁化时间为30s～5min。通过调整循环磁化时间、磁感应强度、溶液流速等来控制预磁化效果。为保证磁化时间，应根据磁化器的磁感应强度、磁场通道的长度和直径、磁化器的配置数量来确定液体水泥助磨剂的循环磁化时间。

[0042] 在进液管1前必须加装外置式过滤器11，以防止管道中的杂物进入泵的腔体内导致堵塞影响使用进而损坏泵体；将过滤器外置，方便处理堵塞和检修、更换。电磁流量计5为体积式流量计，采用垂直方式安装。永磁体4可以是主要成分为钐钴、钐镨钴、钕铁硼和钕镍钴的稀土永磁材料中的至少一种，按磁体形状和磁场位置不同分为：磁体形状为管状的为内磁式，磁体形状为环状、半环状或瓦形的为外磁式。外磁式可以安装在管路外壁，而内磁式则直接连接到循环管路中。外磁式的安装维修较内磁式方便，但磁化效果略逊于内磁式。本发明中可根据需要选择外磁式或内磁式。永磁体4的磁场方向与通过其内部的管路方向垂直（内部的管路方向即液体通过永磁体磁场的方向，确保液体沿着切割磁力线方向运动）。

[0043] 通过PLC控制单元7设定流量给定值，经PLC模块8中的D/A转换程序转化为模拟量，并通过PLC模块8中的输出模块及调节器9加到可变频液体输送泵2的变频器10的外给定端子，从而使可变频液体输送泵2按给定的速度旋转，排出的液体经电磁流量计5检测后，流量信号被送入PLC模块8的模拟量输入模块，与流量给定值相比较，从而通过调节器9和变频器10调整可变频液体输送泵的转速来控制液体流量。液体水泥助磨剂就会以给定的速度通过永磁体并切割磁力线，从而实现磁化过程。

[0044] PLC控制单元7也可设定可变频液体输送泵2的定时启动，通过设置启动间隔时间、循环磁化时间，经PLC模块控制可变频液体输送泵2的定时启停。本发明的自动启停设置保证了磁化效果的稳定性和一致性。

[0045] 实施例2：

[0046] 液体水泥助磨剂参照样A的制备：

[0047] 按照以下配比配置液体水泥助磨剂：三乙醇胺10重量份、二乙二醇5重量份、甘 油3重量份、工业盐17.5重量份、无水硫酸钠2.5重量份、糖蜜12重量份、水50重量份，配置液体水泥助磨剂，掺量为0.1%。

[0048] 取上述制备的液体水泥助磨剂参照样A，按照实施例1的方式进行预磁化处理。所述的用于液体水泥助磨剂的预磁化技术，是将液体水泥助磨剂以一定流速通过磁化装置，并循环磁化后制得预磁化的液体水泥助磨剂。磁化工艺参数及制备见表1。

[0049] 表1

[0050]序号 磁化工艺项目 工艺技术参数
1 磁体材料 稀土永磁材料（主成分为钕镍钴）
2 磁体形状 管状（内径20mm，外径30mm长度100mm）
3 磁化器类型 内磁式
4 磁场类型 恒磁场
5 磁感应强度 400mT
6 流速 2m/s
7 流体切割磁场角度 垂直正交
8 磁化方式 液体流经管内
9 循环磁化时间 5min
10 保磁方法 磁化后采用塑料管道和容器。

[0051] 实施例3：

[0052] 取上述制备的液体水泥助磨剂参照样A，按照实施例1的方式进行预磁化处理。磁化工艺参数及制备见表2。

[0053] 表2

[0054]序号 磁化工艺项目 工艺技术参数
1 磁体材料 稀土永磁材料（主成分为钕铁硼）
2 磁体形状 环状（内径30mm，外径45mm，长度120mm）
3 磁化器类型 外磁式
4 磁场类型 恒磁场
5 磁感应强度 1000mT

[0055]6 流速 0.6m/s
7 流体切割磁场角度 垂直正交
8 磁化方式 液体流经管内
9 循环磁化时间 45s
10 保磁方法 磁化后采用塑料管道和容器。

[0056] 实施例4：

[0057] 取上述制备的液体水泥助磨剂参照样A，按照实施例1的方式进行预磁化处理。磁化工艺参数及制备见表3。

[0058] 表3

[0059]序号 磁化工艺项目 工艺技术参数
1 磁体材料 稀土永磁材料（主成分为钐镨钴）
2 磁体形状 管状（内径20mm，外径30mm长度150mm）
3 磁化器类型 内磁式
4 磁场类型 恒磁场
5 磁感应强度 750mT
6 流速 1.2m/s
7 流体切割磁场角度 垂直正交
8 磁化方式 液体流经管内
9 循环磁化时间 180s
10 保磁方法 磁化后采用塑料管道和容器。

[0060] 比较例1：

[0061] 取上述制备的液体水泥助磨剂参照样A为比较例1，不进行预磁化。

[0062] 实施例4：

[0063] 按照下表4配置P.O42.5水泥。先将水泥熟料及石膏用颚式破碎机破碎至5mm以下，然后按比例和其它混合材混合均匀。分别掺入实施例2、3、4和比较例1，掺入量均为0.1%，稀释后加入球磨机中，实验磨中粉磨30分钟后，分别测定粉磨后水泥样品 的45um筛余量和比表面积及3d、28d抗折抗压强度如表5。

[0064] 从表中比较例和实施例可以看出，本发明的预磁化方法提高了液体水泥助磨剂的应用效果，提产效果增加5%以上，3d抗压强度提高8%以上、28d抗压强度增加3%以上。

[0065] 表4实验的P.O42.5水泥的物料配比

[0066]

[0067] 表5实施例与比较例的助磨、增强效果对比

[0068]

[0069] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。