一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层及其制备方法和应用，用煤化工固废粗渣代替碎石制备混凝土时的主要问题是用水量大、流动性差，抗压强度及抗折强度较低，原因是其表面的多孔隙所导致。本发明专利技术制备了一种由废皮屑胶原蛋白胶体与聚合物交联增强剂形成的煤化工固废粗渣表面封堵涂层，能够在煤化工固废粗渣的表面形成一层封堵涂层，通过涂层促使粗渣表面形貌得以改善，以消除表面孔隙的影响，达到减少用水量及提高流动性和强度的作用。本发明专利技术处理后的固废粗渣用于制备混凝土时具有保坍性、流动性和泵送性能好以及强度高的特点，对于大规模的利用煤化工废弃资源及减少碳排放具有积极的意义。排放具有积极的意义。排放具有积极的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水泥基复合材料制备
，具体涉及一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]煤化工固废是指在将煤炭转化为燃气及甲醇、乙二醇、燃油等化工产品过程产生的固体废弃物，从形态上可将煤化工固废分为颗粒状粗渣、细渣及粉状灰渣。目前，煤化工固废的大规模资源化利用成为了急需要解决的一个重要问题，原因是煤化工固废的产量巨大，利率很低，污染环境。目前煤化工固废的综合利用率还不到30％，因此，寻找一条大批量低成本无害化的固废资源化利用途径是目前迫切需要的技术。
[0003]煤化工固废的成分及性质决定了煤化工固废最适合于混凝土的制备，粗渣、细渣灰渣可分别代替碎石、砂及粉煤灰用于制备混凝土。每年制备混凝土需要消耗大量的砂、石，目前砂石主要来源于开山破石及从河道采砂，为了满足各种建筑及工程建设所需混凝土而大量的开采砂石给环境造成很大的破坏和污染，如果能将煤化工固废用于制备混凝土是一件非常有意义的事情。
[0004]此外，我国是皮革生产的大国，在制革过程中只有30％的皮革成有用的皮革制品，有70％的皮革成为了废弃皮屑等。因此，这些废皮屑的资源化利用也是目前急需解决的难题。目前主要以掩埋、焚烧等方式进行处理这些废弃皮革，不仅造成了资源的巨大浪费，也产生了很大的环境污染。
[0005]煤化工固废中灰渣及粗渣替代凝胶材料和集料己被广泛研究，目前主要用煤化工灰渣代替粉煤灰，用量小于20％。但是数量巨大的煤化工固废粗渣在用于制备混凝土时存在着吸水率高、用水量大、流动性性差、强度低、体积稳定性差及抗渗透性不好等问题，因此煤化工固废主要用于路基铺设及制备力学性能要求不高的采空区充填混凝土材料。目前将煤化工固废大规模的用于制备常规的C30、C40混凝土还相对欠缺。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层及其制备方法和应用，以解决煤化工固废粗渣在用于制备混凝土时存在着吸水率高、用水量大、流动性性差及强度低的问题，使得煤化工固废用于大规模的制备C30、C40混凝土时的缺陷得到解决。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术公开了一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一，废皮屑胶原蛋白胶体溶液的制备
[0010]以质量份数计，将废皮粉60～80份、碱性蛋白酶0.01～0.03份、10％氢氧化钠溶液10～13份加入120～160份水中，搅拌并升温后进行保温，然后再次升温并保温，得到废皮屑胶原蛋白胶体溶液；
[0011]步骤二，聚合物交联增强剂的制备
[0012]以质量份数计，将N
‑
羟甲基丙烯酰胺28～33份、丙烯酸羟乙酯21～25份、2
‑
乙烯基
‑
4,6
‑
二氨基
‑
1,3,5
‑
三嗪10～14份、烯丙基
‑
N
‑
(2
‑
氨基乙基)氨基甲酸酯5～7份、过硫酸盐0.6～0.9份及水56～69份加入到反应器内，搅拌并加热，形成混合单体溶液；
[0013]将0.4～0.7份亚硫酸盐溶解在40～50份水中形成引发剂溶液，然后将引发剂溶液滴加到混合单体溶液中，滴加完成后继续搅拌并保温，用质量分数为40％的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5～7.0，所得产物为聚合物交联增强剂；
[0014]步骤三，煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备
[0015]以质量份数计，将废皮屑胶原蛋白胶体溶液100～120份与聚合物交联增强剂60～80份混合均匀，掺入质量分数为50％的戊二醛溶液20～25份搅拌均匀，加入到300～350份煤化工固废粗渣中，搅拌，在煤化工固废粗渣表面发生交联反应形成凝胶，然后掺入煤化工固废灰渣50～80份，继续搅拌，与固化后的凝胶包覆在煤化工固废粗渣的表面形成封堵涂层。
[0016]优选地，步骤一中，所述废皮粉来源于制革过程产生的废皮屑经过粉碎后获得，含水分10％～15％，粒径1～3mm。
[0017]优选地，步骤一中，搅拌并升温到50～60℃后进行保温3～4h，然后再次升温到95～98℃并保温2～3h。
[0018]优选地，步骤二中，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾；亚硫酸盐为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。
[0019]优选地，步骤二中，所述加热温度为40～50℃，滴加时间为30～40min，保温时间为1～2h；步骤三中，所述搅拌时间为10～15min。
[0020]优选地，所述聚合物交联增强剂数均和重均相对分子质量分别为8.53～10.83万和11.39～13.62万，分子量分散系数为1.34～1.59。
[0021]本专利技术还公开了上述方法制得的煤化工固废粗渣表面封堵涂层。
[0022]本专利技术还公开了煤化工固废粗渣表面封堵涂层在制备煤化工固废C30混凝土和C40混凝土中的应用，C30混凝土的制备如下：
[0023]以质量份数计，将普通42.5号硅酸盐水泥335份、煤化工灰渣40份、砂544份、煤化工固废细渣200份和有封堵涂层的煤化工固废粗渣1116份混合搅拌均匀，形成水泥沙石混合物；然后将水142.5份、聚羧酸减水剂6.75份和氧化石墨烯分散液22.50份混合均匀，加入到水泥沙石混合物中搅拌均匀，得到C30混凝土；
[0024]C40混凝土的制备如下：
[0025]以质量份数计，将普通42.5号硅酸盐水泥396份、煤化工灰渣50份、砂477份、煤化工固废细渣210份和有封固涂层的煤化工固废粗渣1122份混合搅拌均匀，形成水泥沙石混合物；然后将水142.5份、聚羧酸减水剂8.03份和氧化石墨烯分散液26.76份混合均匀，加入到水泥沙石混合物中搅拌均匀，得到C40混凝土。
[0026]优选地，所述砂为河砂或石英砂，由粒径为3～5mm连续级配组成；所述煤化工固废细渣是由粒径为3～5mm连续级配组成。
[0027]优选地，所述氧化石墨烯为纳米片层，纳米片层的厚度为0.6～1.4nm，纳米片层的平面尺寸为210～430nm，氧化石墨烯的质量分数为0.05％，氧化石墨烯的掺量为水泥与灰
渣用量之和的0.003％，氧化石墨烯的氧化程度用含氧量表示为30％。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术公开了一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备方法，利用废弃皮屑为主要原料，通过酶降解和热分解制备了胶原蛋白质胶体溶液，蛋白质胶体结构中含有氨基、羧基、羟基等活性基团，在戊二醛交联剂作用下在煤化工固废粗渣表面形成封固涂层；所制备的聚合物交联增强剂，选用了N
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羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、2
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乙烯基
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，废皮屑胶原蛋白胶体溶液的制备以质量份数计，将废皮粉60～80份、碱性蛋白酶0.01～0.03份、10％氢氧化钠溶液10～13份加入120～160份水中，搅拌并升温后进行保温，然后再次升温并保温，得到废皮屑胶原蛋白胶体溶液；步骤二，聚合物交联增强剂的制备以质量份数计，将N
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羟甲基丙烯酰胺28～33份、丙烯酸羟乙酯21～25份、2
‑
乙烯基
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4,6
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二氨基
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1,3,5
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三嗪10～14份、烯丙基
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N
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(2
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氨基乙基)氨基甲酸酯5～7份、过硫酸盐0.6～0.9份及水56～69份加入到反应器内，搅拌并加热，形成混合单体溶液；将0.4～0.7份亚硫酸盐溶解在40～50份水中形成引发剂溶液，然后将引发剂溶液滴加到混合单体溶液中，滴加完成后继续搅拌并保温，用质量分数为40％的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5～7.0，所得产物为聚合物交联增强剂；步骤三，煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备以质量份数计，将废皮屑胶原蛋白胶体溶液100～120份与聚合物交联增强剂60～80份混合均匀，掺入质量分数为50％的戊二醛溶液20～25份搅拌均匀，加入到300～350份煤化工固废粗渣中，搅拌，在煤化工固废粗渣表面发生交联反应形成凝胶，然后掺入煤化工固废灰渣50～80份，继续搅拌，与固化后的凝胶包覆在煤化工固废粗渣的表面形成封堵涂层。2.根据权利要求1所述的煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述废皮粉来源于制革过程产生的废皮屑经过粉碎后获得，含水分10％～15％，粒径1～3mm。3.根据权利要求1所述的煤化工固废粗渣表面封堵涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中，搅拌并升温到50～60℃后进行保温3～4h，然后再次升温到95～98℃并保温2～3h。4.根据权利要求1所述的煤化工固...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕生华，危得全，吴磊，高党国，任洋军，赵海锋，贾君，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：