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Lignosulfonato de calcio(denominado calcio de madera) es un tensioactivo aniónico de polímero de alto peso molecular multi-, la apariencia es un polvo de color amarillo claro a marrón oscuro, con un ligero olor aromático, el peso molecular generalmente está entre 800 y 10,000 y tiene una fuerte dispersabilidad, cohesión y quelación. Por lo general, provienen de desechos de cocina de pulpa ácida (o conocida como pulpa de sulfito), secados por aspersión. Puede contener hasta un 30% de azúcares reductores. Soluble en agua, pero insoluble en cualquier disolvente orgánico común. El valor de pH de su solución acuosa al 1% es aproximadamente 4-6. Soluble en agua, ligeramente ácido, buena estabilidad. Evite el contacto prolongado con la piel.
El lignosulfonato de calcio, también conocido como lignosulfonato de calcio y lignosulfonato de calcio, es un tensioactivo aniónico polimérico multi-preparado a partir de residuos líquidos de pulpa de sulfito mediante sedimentación de agua con cal, disolución ácida, filtración y eliminación de impurezas, concentración de filtrado, secado por aspersión y otros procesos. Su fórmula química es C ₂₀ H ₂₄ CaO ₁₀ S ₂, con un rango de peso molecular de 800-10000. Aparece como un polvo de color amarillo claro a marrón oscuro con un ligero olor aromático. Es soluble en agua pero insoluble en disolventes orgánicos ordinarios, con un valor de pH de 4-6 (solución acuosa al 1%).
1. Reducción eficiente del agua y mejora-de la eficiencia del ahorro de agua
Es uno de los componentes principales del agente reductor de agua del hormigón. Cuando la dosis es del 0,25% -0,3% de la masa de cemento, se puede reducir el consumo de agua entre un 10% y un 14% y mejorar significativamente la trabajabilidad del hormigón. Su mecanismo de acción se basa en las características de actividad superficial: los grupos hidrófobos se adsorben direccionalmente en la superficie de las partículas de cemento, lo que hace que lleven cargas negativas. A través de la repulsión de carga, las partículas se dispersan y se libera agua libre en la estructura de floculación, logrando así un efecto de reducción de agua.
Por ejemplo, en la construcción de hormigón de gran volumen, añadirlignosulfonato de calciopuede reducir el calor de hidratación, reducir el riesgo de grietas por temperatura y mejorar la resistencia del concreto (la resistencia a la compresión aumenta en más del 25% a los 3-7 días y la resistencia aumenta en más del 15% a los 28 días).
2. Mantenimiento del asentamiento y adaptabilidad a la construcción.
En condiciones de alta temperatura en verano, la pérdida de asentamiento del concreto es relativamente rápida. El micro arrastre de aire se puede utilizar para introducir microporos distribuidos uniformemente, retrasar la evaporación del agua y mantener la estabilidad del asentamiento. Además, sus propiedades retardantes pueden retrasar el momento máximo del calor de hidratación y reducir el estrés térmico del hormigón de gran volumen, lo que lo hace adecuado para proyectos como presas y puentes.
En el hormigón bombeado, el lignosulfonato de calcio puede mejorar significativamente la fluidez, reducir la resistencia al bombeo y mejorar la eficiencia de la construcción.
3. Beneficios económicos y ventajas medioambientales
El uso de esta sustancia puede ahorrar entre un 8% y un 10% del uso de cemento y reducir los costos de materiales. Tomando como ejemplo 1 tonelada de reductor de agua tipo WN-1 (que contiene lignosulfonato de calcio), se pueden ahorrar 24 toneladas de cemento, con importantes beneficios económicos. Mientras tanto, sus materias primas provienen del líquido residual de pulpa de sulfito, que pertenece a la utilización de recursos de desechos industriales y se ajusta al concepto de química verde.
Campo metalúrgico: unión de polvo mineral y mejora de la tasa de recuperación.
1. Aglutinante de pellets de polvo mineral
En la industria de la fundición, mezclar con polvo mineral para hacer bolas de polvo mineral, secarlas y luego fundirlas en el horno puede mejorar significativamente la tasa de recuperación del metal. Su mecanismo de unión se origina a partir de grupos funcionales activos como los grupos fenólicos hidroxilo y metoxi en la molécula, que se combinan con la superficie del polvo mineral a través de enlaces de hidrógeno y fuerzas de van der Waals para formar una estructura estable. Por ejemplo, en la producción de gránulos de mineral de hierro, agregar entre un 2% y un 3% de lignosulfonato de calcio puede aumentar la resistencia de los gránulos en más de un 30% y reducir la pérdida de polvo durante el proceso de fundición.
2. Mejora del rendimiento de los materiales refractarios.
En la fabricación de ladrillos y tejas refractarias, como dispersante y aglutinante, puede mejorar la trabajabilidad del material arcilloso y reducir el agrietamiento. Sus funciones incluyen:
Efecto reductor de agua: reduce la viscosidad del lodo y mejora la fluidez;
Efecto de mejora: al unir las cadenas moleculares, se mejora la resistencia del ladrillo;
Efecto de prevención de grietas: dispersa uniformemente la tensión y reduce las grietas por contracción por secado.
Los experimentos han demostrado que agregar un 1%lignosulfonato de calcioLos ladrillos refractarios pueden aumentar su resistencia a la flexión en un 20% y mejorar su tasa de calificación de cocción a más del 95%.
Campo cerámico: fortalecimiento del cuerpo verde y optimización de la cocción
1. Mejora de la fuerza verde.
Puede reducir el contenido de carbono en la suspensión cerámica, minimizar los defectos de cocción y mejorar la resistencia del cuerpo verde. Por ejemplo, en la producción de cerámicas-de uso diario, agregar entre un 0,5% y un 1% de lignosulfonato de calcio puede aumentar la resistencia a la flexión del cuerpo verde de 3MPa a 5MPa, lo que reduce la tasa de daños durante el transporte.
2. Mejora de la fluidez del lodo.
A través de la actividad superficial, se puede reducir la viscosidad de la suspensión y se puede mejorar la eficiencia del moldeo por inyección.
En la producción de cerámica sanitaria, la fluidez de la lechada aumenta en un 40% después de la mezcla, el tiempo de inyección se acorta en un 30% y el rendimiento aumenta del 70% al 90%.
3. Acortar el ciclo de cocción.
Puede promover la descarga de poros durante el proceso de cocción y acelerar el proceso de transferencia de masa. Los experimentos han demostrado que en la producción de cerámica arquitectónica, el tiempo de cocción se ha reducido de 70 minutos a 40 minutos, lo que resulta en una disminución del 25% en el consumo de energía.
Campo agrícola: adherencia al alimento y mejora de la eficiencia reproductiva.
1. Mayor resistencia de los pellets de pienso.
Como adhesivo de alimentación, puede mejorar la durabilidad de las partículas y reducir la generación de micropolvo durante los procesos de transporte y alimentación. Por ejemplo, agregar lignosulfonato de calcio al 4 % al alimento para animales puede aumentar la dureza de las partículas en un 50 %, reducir el contenido de micropolvo en un 30 % y reducir el desperdicio de alimento.
2. palatabilidad y eficiencia reproductiva
Su aroma aromático puede mejorar la palatabilidad del alimento y aumentar el consumo de alimento del ganado y las aves de corral. En experimentos de reproducción con pollos de engorde, la adición de lignosulfonato de calcio al alimento aumentó la ganancia de peso diaria en un 8% y la tasa de conversión alimenticia en un 6%.
3. Cumplimiento normativo
Estados Unidos y Canadá permiten la adición de hasta un 4% de lignosulfonato de calcio en los piensos, lo que demuestra su seguridad reconocida internacionalmente.
1. Control del polvo y estabilidad del suelo.
Puede adsorberse en la superficie de partículas de polvo y suprimir el polvo mediante la acción de cargas. Rociar una solución de lignosulfonato de calcio al 0,5% -1% durante la construcción de carreteras puede reducir la concentración de polvo en más del 70%. Además, su efecto vinculante con las partículas del suelo puede mejorar la cohesión del suelo y reducir la erosión del suelo.
2. Procesamiento de minerales y asistencia minera.
Como agente de beneficio, las impurezas minerales se pueden separar mediante quelación. En flotación de mineral de cobre, sumando 0,2%lignosulfonato de calcioPuede aumentar el grado de concentrado en un 5% y la tasa de recuperación en un 3%.
3. Granulación de negro de humo y dispersión de tintes.
En la producción de negro de humo, como agente de granulación, puede hacer que la distribución del tamaño de las partículas del negro de humo sea más uniforme y mejorar su fluidez en un 30%. En la industria de los tintes, su efecto dispersante puede mejorar la tasa de coloración del tinte y reducir la descarga de aguas residuales.
4. Exploración de nuevas aplicaciones
Aditivo para lodos de carbón y agua: mejora la estabilidad de los lodos de carbón y reduce la viscosidad;
Emulsionante asfáltico: mejora la adherencia entre asfalto y áridos;
Agente en gel para lechada de pozos petroleros: mejora el efecto de obstrucción de la formación.
El lignosulfonato de calcio es un compuesto de sal de ácido orgánico natural derivado de la lignina. Tiene buena estabilidad térmica y solubilidad en agua y se usa ampliamente en materiales de construcción, industria química y otros campos.
1. Selección de materias primas:
Las materias primas de LSACa proceden principalmente de biomasa vegetal natural como la celulosa y la lignocelulosa. Estas materias primas son ricas en lignina y son la principal fuente de LSACa. En el proceso de producción real, se pueden seleccionar diferentes tipos de materias primas de lignina para la síntesis, como madera dura, madera blanda, aserrín, etc. Estas materias primas tienen ciertas diferencias en el contenido de lignina y las características estructurales, que tienen un cierto impacto en el proceso de síntesis. Además, también es necesario seleccionar reactivos ácidos y básicos apropiados. Los reactivos ácidos se utilizan principalmente para la separación y purificación de lignina, mientras que los reactivos básicos se utilizan para la síntesis de LSACa.
2. el control de las condiciones de reacción:
La reacción de síntesis de LSACa incluye principalmente pasos como la separación de lignina, la sulfatación y el intercambio de sales de calcio. Durante el proceso de reacción, es necesario controlar la temperatura de reacción, el valor del pH y el tiempo de reacción. Para diferentes materias primas y condiciones de reacción, las condiciones de control de la reacción también serán diferentes. En términos generales, durante el proceso de separación de la lignina, es necesario agregar una cantidad adecuada de solvente ácido para la disolución y luego separar mediante la reacción de Fehling, reactivo de nitrato de cobre y otros métodos. En la reacción de sulfatación, es necesario agregar una cantidad adecuada de ácido sulfúrico concentrado como catalizador y controlar la temperatura de reacción a 60-80 grados C, y el tiempo de reacción es de 1 a 2 horas. En la reacción de intercambio de sal de calcio, se debe agregar una cantidad adecuada de solución de sal de calcio para la reacción, la temperatura de reacción se controla entre 50 y 60 grados y el tiempo de reacción es de 2 a 3 horas. Al mismo tiempo, es necesario agregar una cierta cantidad de precipitante para la precipitación y separación.
3. Separación por cristalización:
Después de la reacción, es necesario cristalizar y separar LSACa para obtener un producto con mayor pureza. El proceso de separación por cristalización necesita controlar factores como las condiciones de cristalización y la selección de disolventes para mejorar la pureza y el rendimiento del producto. En términos generales, es necesario agregar una cantidad adecuada de agua después de la reacción para que la concentración de la solución de reacción esté entre 10-15% y luego recolectarla y cristalizarla mediante agitación, enfriamiento y otros procesos. Durante el proceso de cristalización, se pueden agregar en una cantidad adecuada algunos disolventes y aditivos que promueven la cristalización, como metanol, acetona, etanol, etc., para mejorar la pureza y la forma cristalina del producto.
En resumen, el método de síntesis deLignosulfonato de calcioImplica muchos aspectos de tecnología y control experimental, requiere ciertos conocimientos químicos y habilidades experimentales, y optimiza gradualmente las condiciones de reacción a través de experimentos y pruebas para mejorar la pureza y el rendimiento del producto para cumplir con los requisitos de aplicación en diferentes campos.
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