减水剂生产质量事故原因分析及处理方法
(朱效荣 混凝土科技网 100007)
一、存在的问题
昆明建材有限公司主要产品是速凝剂和聚羧酸减水剂，其中速凝剂为成型产品，质量比较稳定，为了解决减水剂母料采购中存在的问题，降低成本，保证质量，公司在近期投资兴建了5吨聚羧酸母料生产线两条，并于2018年6月2日开始投产。当天生产的聚羧酸减水剂母料出现了粘度大且不减水的问题，经过延长搅拌时间，二次加水均没有解决这个问题，同时生产出的产品数量少于投料数量，因此需要我们找到产生问题的准确原因。
二、合成配比及工艺(5000 KG)
1、先将1100kg水加入塑料反应罐，投入1700kg HPEG溶化后，往反应罐加入12.5kg搅拌均匀。
2、开始滴加
A料：200kg丙烯酸+500kg水，2.5小时滴完。
B料：3kg抗坏血酸+8kg巯基丙酸+650kg水，3小时滴完。
3、滴完后保温反应1小时后，补水550kg。
4、中和滴定：40kg片碱+250kg水。
三、 问题的分析
1、原材料
本次试生产的减水剂所用原材料有奥克思达大单体HPEG、双氧水、丙烯酸、抗坏血酸、巯基丙酸和片碱。全部是原装产品，没有过期和其它质量问题。
2、工艺流程
在本次生产过程中，生产工艺合理，经调查不存在误操作的问题。
3、水质问题
由于聚羧酸减水剂合成是化学反应的过程，电导率要求低于10。本次生产使用的是自来水，电导率达到500，金属阳离子过多，与聚羧酸合成材料发生反应，形成絮凝状凝胶体，使反应体系粘度过大，阻止了聚羧酸减水剂合成原材料之间的反应，因此本人认为水质较差是产生质量事故的一个重要原因。
4、工艺水的温度
虽然合成工艺为常温工艺，由于生产当天水温10摄氏度左右，因此大单体进入反应罐后溶化特别慢，等完全溶解时反应体系的初始温度低于10摄氏度。导致整个反应体系无法充分反应，不能形成足够多的减水剂分子进行减水。
5、数量不足的原因
经过以往经验的总结，结合本次生产的实际，本人认为导致聚羧酸减水剂产品数量不足的主要原因是大单体升华引起的。由于常温合成工艺使用的是凉水，当大单体进入反应罐时，由于水温较低，大单体是一种密度较小的非晶体，漂浮在水的上面，搅拌过程中剧烈的运动导致大单体表面分子跟着运动，上表面的大单体直接由固体升华为气体，随着气流进入空气中。当大单体全部溶解时，开始滴定其它材料，由于参与化学反应的大单体减少了，因此生产的产品数量不足。同时由于参与化学反应的大单体数量不足，生成的减水剂浓度降低，减水率下降，同时导致合成产品的过程中其它组分过剩，影响外加剂产品的质量。
四、生产调整技术方案及应用效果
1、生产调整技术方案
根据现场观察和原因分析，本人认为在解决这一问题应该从三个方面出发：
（1）采用去离子水作为合成反应的工艺水，保证聚羧酸减水剂合成材料不被水中的杂质所干扰，实现反应环境的纯净，预防大粘度凝胶体的产生。
（2）在每一次生产过程中，对溶解大单体的工艺水进行加热，使水温达到60摄氏度，然后进入反应罐，这时将大单体投入反应罐，大单体很快就溶解，当大单体完全溶解时，形成的大单体溶液温度稳定在30摄氏度，一方面确保反应体系开始反应的温度都保持在30摄氏度。达到每一次反应的初始温度相同，如果使用的原材料相同，生产工艺相同，那么我们生产出来的产品质量就一样，不会因为不同季节环境温度的变化影响产品质量，确保产品质量的长期稳定性。另一方面，由于大单体进入热水后快速溶解，缩短了大单体的溶解时间，降低了大单体升华的数量，确保投入反应罐的大单体最大限度的参与了化学反应，提高了减水剂成品的有效浓度，增加了减水率，使聚羧酸减水剂生产所得的产品与投入反应的料接近，解决了成品数量不足的问题。
（3）取消中和过程，由于聚羧酸减水剂主要用于复配泵送剂，虽然PH值较低，但是经过复配和稀释后，中和对PH的影响可以忽略不计，因此建议取消中和滴定。
2、生产应用
根据以上技术思路，在公司首先安装了去离子水反渗透设备，制作了纯净水，然后把水加热到60摄氏度进行试验。
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配比
|
HPEG
|
双氧水
|
巯基丙酸
|
VC
|
丙烯酸
|
|
兑水
|
375
|
|
130
|
100
|
|
用量
|
340
|
12.5 KG
|
1.6
|
0.6
|
40
|
|
滴定时间
|
0
|
10min
|
3h
|
2.5h
|
|
保温时间
|
1.0h
|
|
检测合格即卸料
|
3、检测聚羧酸减水剂母料
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水泥
|
水
|
减水剂母料
|
价格
|
初始值
|
备注
|
|
300
|
87
|
0.6
|
5000
|
260*275
|
|
|
300
|
87
|
0.75
|
5000
|
260*275
|
|
|
300
|
87
|
0.9
|
5000
|
260*300
|
|
4、泵送剂配方及成本（水泥用量300克）
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序号（掺量）
|
减水剂
|
葡萄糖酸钠
|
水
|
初始值大于
|
1h值大于
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成本
|
|
1（2.0%）
2（2.5%）
3（3.0%）
|
100
|
12.5
|
887.5
|
240
|
220
|
550
|
|
80
|
12.5
|
907.5
|
240
|
220
|
450
|
|
67
|
12.5
|
920.5
|
240
|
220
|
385
|
五、罐中不合格料的解决办法
1、调整试验
从反应罐提取500克减水剂，通过引入葡萄糖酸钠改善聚羧酸减水剂进行对比试验
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名称
|
水泥
|
水
|
减水剂
|
葡萄糖酸钠
|
扩展度
|
|
第一组（当天）
|
300
|
87
|
1.56
|
0
|
150
|
|
第二组（次日）
|
300
|
87
|
1.52
|
0
|
200
|
|
第三组（次日）
|
300
|
87
|
1.368
|
0.152
|
280
|
通过试验可知，采用葡萄糖酸钠可以将大粘度低减水聚羧酸减水剂进行调整。具体思路就是做水泥净浆流动扩展度试验，葡萄糖酸钠的用量是聚羧酸减水剂的10%，如果这时达到改善流动性的效果，证明葡萄糖酸钠可以通过接枝共聚引入到大粘度低减水聚羧酸减水剂分子上。考虑到反应罐容积较大，葡萄糖酸钠加入大粘度低减水聚羧酸减水剂时反应非常充分，调整用葡萄糖酸钠取小实验用量的一半即可达到效果。
2、生产反应罐调整流程表
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配比
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HPEG
|
双氧水
|
巯基丙酸
|
VC
|
丙烯酸
|
火碱
|
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兑水
|
1100 KG
|
|
650 KG
|
500 KG
|
250 KG
|
|
用量
|
1700 KG
|
12.5 KG
|
8 KG
|
3KG
|
200 KG
|
40 KG
|
|
滴定时间
|
0
|
10min
|
3h
|
|
2.5h
|
0
|
|
保温时间
|
3.0h
|
|
|
加碱时间
|
|
|
葡萄糖酸钠
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加入250KG搅拌30分钟，检测合格即卸料
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3、加入5%葡萄糖酸钠生成的减水剂进行检验
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水泥
|
水
|
减水剂
|
初始值
|
价格
|
|
300
|
87
|
1.52
|
280*280
|
5000
|
4、泵送剂配方及成本（水泥用量300克）
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序号（掺量）
|
减水剂
|
水
|
初始值大于
|
1h值大于
|
价格
|
|
1（2.0%）
2（2.5%）
3（3.0%）
|
260
|
740
|
240
|
220
|
1300
|
|
210
|
790
|
240
|
220
|
1050
|
|
173
|
827
|
240
|
220
|
865
|
