基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法，采用革屑的水解、松香酰氯改性革屑水解液的制备、复配、煤矸石发泡处理的过程，来制备泡沫混凝土。本发明专利技术的综合优势在于革屑、煤矸石的全耗尽，无二次污染，达到废物的资源化利用目的。

Preparation method of foamed concrete based on leather containing chrome shavings and coal gangue

【技术实现步骤摘要】
基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法
本专利技术涉及以废弃物为主要原料制备建筑材料的方法。特别涉及基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法。
技术介绍
我国是世界上第一制革大国，皮革年产量约70亿平方英尺，约占全世界总产量的1/4。制革厂的废弃物，特别是含铬废弃物主要是蓝皮皮屑、蓝皮皮边、染色皮边和涂饰皮边等，同时，皮鞋厂、皮具厂及沙发厂等皮革制品加工企业产生的皮角废弃大部分属于含铬废弃物。本专利技术所指的含铬革屑是指蓝革用片皮机片成一层或是多层构造时所造成的块状及片状废物，以及使用削匀机将蓝革削成所需宽度时所造成的下脚料，其主要为制革厂鞣革之后削匀时造成的铬革屑(chromeshavings)，其含3.5％-4.0％的Cr2O3与超过90％的胶原蛋白，由于含金属铬，是制革工业污染源之一。目前，堆积如山的废革屑，严重制约着制革业的发展，是制革厂面临并亟需解决的技术难题。含铬革屑的传统处理方式是用于作制明胶或蛋白粉，制明胶存在产生废水量大，并产生二次废物的问题；制蛋白粉也会涉及到产生二次废物的问题。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。煤矸石主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。煤矸石弃置不用，占用大片土地。另外，煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。中国目前积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将新增煤矸石1亿吨左右。为了消除污染，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。比如：煤矸石代替燃料化铁，烧锅炉，烧石灰，回收煤炭等。再比如生产普通硅酸盐水泥。生产特种水泥，生产无熟料水泥等。再比如生产建筑材料，用煤矸石烧结砖，质量较好，颜色均匀。再比如煤矸石生产轻骨料，轻骨料是为了减小混凝土的相对密度而选用的一类多孔骨料。再比如生产煤矸石棉，以煤矸石和石灰为原料，经高温融化，喷吹而成一种建筑材料。再比如生产化工产品：制结晶三氯化铝，以煤矸石和化工工业副产盐酸为主要原料，经过破碎、培烧、磨碎、酸浸、沉淀、浓缩结晶和脱水等生产工艺而制成，是一种新型的净水剂；制水玻璃；生产硫酸铵，煤矸石内的硫化铁在高温下生产SO2，再氧化而生产SO3，遇水生产硫酸，并与氨的化合物生产硫酸铵。中国专利技术专利201710977501.9公开一种增强型煤矸石砖，属于建筑材料
按重量份数计，依次称取75～85份煤矸石，4～6份黏土，10～15份氧化铁粉，15～25份高锰酸钾，5～12份铝粉，20～23份粉煤灰和5～8份改性玻璃纤维，将煤矸石粉碎，过筛，得煤矸石粉末，将黏土，氧化铁粉，高锰酸钾，铝粉，粉煤灰和改性玻璃纤维于球磨机中混合，得混合料，将混合料与煤矸石粉末搅拌混合后，加入模具中压制成型，得坯料，将坯料干燥后移入烧结炉中，烧结，随炉冷却至室温后，出料，养护，得增强型煤矸石砖。其制备的煤矸石砖具有较好的力学性能，同时泛霜现象减少。中国专利技术专利201810186030.4公开了一种制革废弃物资源利用
，提供一种利用含金属粒子革屑制备胶原基复合型可降解纤维的方法，利用制革革屑提取胶原，可以减少制革固体废弃物污染，尤其是制革含铬固体废弃物污染，变废为宝，有效利用天然动物蛋白资源；同时，将革屑制备的胶原和聚乙烯醇、壳聚糖、羧甲基纤维素钠共混纺丝，得到复合型可降解纤维，解决了单一材料纺丝的缺陷，热稳定性、抗水性、力学性能等皆有所改善，降解性可调节，缺点在于没有大规模使用。作为现有技术的上述两项中国专利提出了含铬革屑的水解处理方法以及煤矸石作为建筑材料原料的利用方法。其中201710977501.9中提及的煤矸石是将其作为砖块，成本较高。其中201810186030.4是将含金属粒子革屑加工成可降解纤维，但是其只能部分消耗含铬革屑，不能批量与大规模消耗含铬革屑。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法，利用含铬革屑制备水泥发泡剂，并利用煤矸石和固态含铬革屑作为基料制备一种抗压强度、绝干密度、吸水率指标均比较好的泡沫混凝土。基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法，其包括如下过程：革屑的水解、松香酰氯改性革屑水解液的制备、复配、煤矸石发泡处理；具体过程如下：(1)、含铬革屑水解：将含铬革屑烘干至恒重后称重作为本步骤(1)的计重基数，投入带搅拌装置和温控装置的反应容器中，加入氢氧化钠11％～15％、苯甲酰胺0.2％～0.3％、山梨糖醇0.1％～0.2％以及水800％～1200％，温度70～90℃下搅拌反应5～7h，降温到室温，通过离心分离得到水解液A，再经真空减压抽滤得到水解液B，并将水解所剩残余固体烘干备用；(2)、松香酰氯改性革屑水解液的发泡剂制备：将松香研磨后用苯溶解，搅拌下加入松香质量40％～50％的酰化试剂，保温反应2～3h，静置分层，隔夜，次日取出上层的松香酰氯溶液；将步骤(1)制备的水解液B投入带搅拌装置和温控装置的反应容器中，搅拌下加入水解液B质量35％～50％的所述松香酰氯溶液，反应温度40～60℃下搅拌反应2-3h，然后用浓盐酸调节pH为2，过滤得到黄色沉淀，用石油醚清洗，得到松香酰氯改性革屑水解液的发泡剂；(3)、复配：将步骤(2)得到的发泡剂、表面活性剂、十二醇以及物质B、按照质量比100:(10～50):(1～3):(2～3)混合搅拌1～2h，得复配液；其中，物质B的制备方法为：在带搅拌装置和温控装置的反应容器中加入季戊四醇，季戊四醇质量10％～15％的马来酸酐以及季戊四醇质量3％～5％的甲醇钠，于55～65℃下反应1～2h，再加入季戊四醇质量3％～5％的N-异丙基丙烯酰胺以及季戊四醇质量5％～8％的亚磷酸二甲酯，于70～80℃下搅拌反应1～3h，得物质B；(4)、泡沫混凝土制备：将煤矸石、水泥、氯化钙、棕榈酸乙基己酯、叔碳酸缩水甘油酯、以及步骤(1)得到的烘干的残余固体混合均匀后，加入步骤(3)得到的复配液，继续搅拌，得到基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土；其中，煤矸石、水泥、氯化钙、棕榈酸乙基己酯、叔碳酸缩水甘油酯、步骤(1)得到的烘干的残余固体以及步骤(3)得到的复配液之间的质量比为：(20～200)：(595～775)：(3～8)：(1～2)：(2～3)：(5～10)：(200～300)。优选地，步骤(4)具体做法：1)、将煤矸石进行粗筛，筛除较大颗粒的石块，取剩下的放入烘箱烘干，按比例取烘干的煤矸石、42.5级水泥、氯化钙、棕榈酸乙基己酯、叔碳酸缩水甘油酯和含铬革屑水解残余固体混合均匀，得混合物A；2)按比例将复配液倒入搅拌机内，搅拌产生泡沫，然后将混合物A倒入泡沫中，继续搅拌，直至混合物A与泡沫混合均匀，倒入模具中，消泡，将表面抹平。优选地，所述的酰化试剂为三氯化磷、三氯氧磷和氯化亚砜的任意一种。优选地，步骤(3)所述的表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰肌氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法，其包括如下过程：革屑的水解、松香酰氯改性革屑水解液的制备、复配、煤矸石发泡处理；具体过程如下：（1）、含铬革屑水解：将含铬革屑烘干至恒重后称重作为本步骤（1）的计重基数，投入带搅拌装置和温控装置的反应容器中，加入氢氧化钠11%~15%、苯甲酰胺0.2%~0.3%、山梨糖醇0.1%~0.2%以及水800%~1200%，温度70~90℃下搅拌反应5~7h，降温到室温，通过离心分离得到水解液A，再经真空减压抽滤得到水解液B，并将水解所剩残余固体烘干备用；（2）、松香酰氯改性革屑水解液的发泡剂制备：将松香研磨后用苯溶解，搅拌下加入松香质量40%~50%的酰化试剂，保温反应2~3h，静置分层，隔夜，次日取出上层的松香酰氯溶液；将步骤（1）制备的水解液B投入带搅拌装置和温控装置的反应容器中，搅拌下加入水解液B质量35%~50%的所述松香酰氯溶液，反应温度40~60℃下搅拌反应2‑3h，然后用浓盐酸调节pH为2，过滤得到黄色沉淀，用石油醚清洗，得到松香酰氯改性革屑水解液的发泡剂；（3）、复配：将步骤（2）得到的发泡剂、表面活性剂、十二醇以及物质B、按照质量比100:（10~50）:（1~3）:（2~3）混合搅拌1~2h，得复配液；其中，物质B的制备方法为：在带搅拌装置和温控装置的反应容器中加入季戊四醇，季戊四醇质量10%~15%的马来酸酐以及季戊四醇质量3%~5%的甲醇钠，于55~65℃下反应1~2h，再加入季戊四醇质量3%~5%的N‑异丙基丙烯酰胺以及季戊四醇质量5%~8%的亚磷酸二甲酯，于70~80℃下搅拌反应1~3h，得物质B；（4）、泡沫混凝土制备：将煤矸石、水泥、氯化钙、棕榈酸乙基己酯、叔碳酸缩水甘油酯、以及步骤（1）得到的烘干的残余固体混合均匀后，加入步骤（3）得到的复配液，继续搅拌，得到基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土；其中，煤矸石、水泥、氯化钙、棕榈酸乙基己酯、叔碳酸缩水甘油酯、步骤（1）得到的烘干的残余固体以及步骤（3）得到的复配液之间的质量比为：（20~200）：（595~775）：（3~8）：（1~2）：（2~3）：（5~10）：（200~300）。...

【技术特征摘要】
1.基于制革含铬革屑和煤矸石利用的泡沫混凝土制备方法，其包括如下过程：革屑的水解、松香酰氯改性革屑水解液的制备、复配、煤矸石发泡处理；具体过程如下：（1）、含铬革屑水解：将含铬革屑烘干至恒重后称重作为本步骤（1）的计重基数，投入带搅拌装置和温控装置的反应容器中，加入氢氧化钠11%~15%、苯甲酰胺0.2%~0.3%、山梨糖醇0.1%~0.2%以及水800%~1200%，温度70~90℃下搅拌反应5~7h，降温到室温，通过离心分离得到水解液A，再经真空减压抽滤得到水解液B，并将水解所剩残余固体烘干备用；（2）、松香酰氯改性革屑水解液的发泡剂制备：将松香研磨后用苯溶解，搅拌下加入松香质量40%~50%的酰化试剂，保温反应2~3h，静置分层，隔夜，次日取出上层的松香酰氯溶液；将步骤（1）制备的水解液B投入带搅拌装置和温控装置的反应容器中，搅拌下加入水解液B质量35%~50%的所述松香酰氯溶液，反应温度40~60℃下搅拌反应2-3h，然后用浓盐酸调节pH为2，过滤得到黄色沉淀，用石油醚清洗，得到松香酰氯改性革屑水解液的发泡剂；（3）、复配：将步骤（2）得到的发泡剂、表面活性剂、十二醇以及物质B、按照质量比100:（10~50）:（1~3）:（2~3）混合搅拌1~2h，得复配液；其中，物质B的制备方法为：在带搅拌装置和温控装置的反应容器中加入季戊四醇，季戊四醇质量10%~15%的马来酸酐以及季戊四醇质量3%~5%的甲醇钠，于55~65℃下反应1~2h，再加入季戊四醇质量3%~5%的N-异丙基丙烯酰胺以...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宝荣，刘梦，王全杰，仇同济，王琦研，仉辰，王瑞，菅秀睿，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东,37