CN101928106A

CN101928106A - 高掺量粉煤灰泡沫玻璃及其制备方法

Info

Publication number: CN101928106A
Application number: CN 201010263948
Authority: CN
Inventors: 郭宏伟; 刘新年; 高档妮; 董琦; 李文福; 周小华; 谢先进; 吴阳
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2010-12-29

Abstract

一种高掺量粉煤灰泡沫玻璃及其制备方法，将粉煤灰，玻璃粉，碳化硅，氟硅酸钠，氟化镁，二氧化钛，硝酸钾，硅酸钠，焦锑酸钠放入球磨机中球磨得泡沫玻璃配合料；然后将配合料装入耐火材料模具中经不同温度的烧制后随炉冷却得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。本发明利用粉煤灰为主要原料生产泡沫玻璃，粉煤灰使用量高，不仅变废为宝而且保护了环境，按照本发明的制备方法制得的泡沫玻璃结构强度好、吸水率低、导热系数小、比重小。本发明制备工艺操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，节能环保，适于工业化生产。

Description

高掺量粉煤灰泡沫玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种泡沫玻璃及其制造方法，特别涉及一种高高掺量粉煤灰泡沫玻璃及其制备方法。

技术背景

粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料。它是燃烧煤的发电厂将煤磨成100微米以下的煤粉，用预热空气喷入炉膛成悬浮状态燃烧，产生混杂有大量不燃物的高温烟气，经集尘装置捕集就得到了粉煤灰。粉煤灰的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。目前，粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，还可用作农业肥料和土壤改良剂，回收工业原料和作环境材料。但是，由于中国电能主要是以热电为主，所以每年将产生大量的粉煤灰，尽管粉煤灰可以用于生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，但是使用量依然较小，每年还有大量的粉煤灰没有被回收利用，占用了大量的农田耕地。

泡沫玻璃是一种性能优越的绝热(保冷)、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料，使用温度范围为零下196度到450度，A级不燃与建筑物同寿命，导热系数为0.058，透湿系数几乎为0。虽然其他新型隔热材料层出不穷，但是泡沫玻璃以其永久性、安全性、高可靠性在低热绝缘、防潮工程、吸声等领域占据着越来越重要的地位。它的生产是废弃固体材料再利用，是保护环境并获得丰厚经济利益的范例。

CN101597139A公开了一种利用粉煤灰制备泡沫玻璃保温板的方法，将粉煤灰和玻璃粉分别放入球磨机中干磨并除去粉煤灰中的铁，然后将去除铁后的粉煤灰、干磨过筛后的玻璃粉和氧化铈干磨形成混合料，将混合料装入钢制模具中制成扁平状坯体；将坯体在1150～1220℃烧结即得泡沫玻璃保温板。此方法粉煤灰的使用量仅为30～40％，且使用发泡剂二氧化铈用量大于10％，成本太高；此外，发泡温度较高，能源消耗大，制备工艺过程中要对粉煤灰除铁，工艺复杂。

方荣利等(方荣利，刘敏，周元林.利用粉煤灰研制泡沫玻璃，新型建筑材料，2003(6)：38-41)按照质量比粉煤灰∶玻璃粉＝35∶55配料形成配合料后，在1000℃左右发泡制备了泡沫玻璃；张兆艳(张兆艳.粉煤灰泡沫玻璃的性能研究，玻璃与搪瓷，2001(3)：20-23)按照质量比粉煤灰∶玻璃粉＝(30～38)∶(70～62)配料形成配合料后，在900℃左右制备了泡沫玻璃；以上方法制备泡沫玻璃所用粉煤灰的用量都低于40％，尽管可以利用一部分粉煤灰，但是用量依然较小，不能起到大量回收利用粉煤灰的目的，且该方法生产泡沫玻璃成本较高。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，节能环保，适于工业化生产的高掺量粉煤灰泡沫玻璃及其制备方法，本发明的制备方法中粉煤灰使用量大于80wt％，不仅变废为宝而且保护了环境，按照本发明的制备方法制得的泡沫玻璃结构强度好、吸水率低、导热系数小、比重小。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，按照质量百分比将80～90％的粉煤灰，5～15％的玻璃粉，2～4％的碳化硅，0.5～2％的氟硅酸钠，0.5～2％的氟化镁，0.5～2％的二氧化钛，0～1％的硝酸钾，0～1％的硅酸钠和0.5～1％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；

2)然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以20～30℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温30～90min；然后以2～5℃/min的升温速度升温至1100～1260℃后，保温5～30min；再以20～30℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。

本发明的玻璃粉为普通平板玻璃、瓶罐玻璃经清洗，烘干，破碎，球磨至200目的玻璃粉；

所说的碳化硅为工业用碳化硅，粒度小于200目；

所说的氟硅酸钠，氟化镁，二氧化钛，硝酸钾，硅酸钠，焦锑酸钠均为工业原料；

所说的耐火材料模具耐火度应高于1300℃，且在1200℃以下能够重复使用，使用过程中模具内壁涂刷脱模剂。

按本发明的制备方法制成的高掺量粉煤灰泡沫玻璃，按质量百分比含80～90％的粉煤灰，5～15％的玻璃粉，2～4％的碳化硅，0.5～2％的氟硅酸钠，0.5～2％的氟化镁，0.5～2％的二氧化钛，0～1％的硝酸钾，0～1％的硅酸钠和0.5～1％的焦锑酸钠。

本发明利用粉煤灰为主要原料生产泡沫玻璃，粉煤灰使用量高，不仅变废为宝而且保护了环境，按照本发明的制备方法制得的泡沫玻璃结构强度好、吸水率低、导热系数小、比重小。本发明制备工艺操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，节能环保，适于工业化生产。

具体实施方式

实施例1，首先，按照质量百分比将80％的粉煤灰，15％的玻璃粉，2％的碳化硅，0.5％的氟硅酸钠，0.5％的氟化镁，0.5％的二氧化钛，0.5％的硝酸钾，0.5％的硅酸钠和0.5％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；所说的玻璃粉为普通平板玻璃、瓶罐玻璃经清洗，烘干，破碎，球磨至200目的玻璃粉；碳化硅为工业用碳化硅，粒度小于200目；氟硅酸钠，氟化镁，二氧化钛，硝酸钾，硅酸钠，焦锑酸钠均为工业原料；然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以20℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温50min；然后以3℃/min的升温速度升温至1150℃后，保温8min；再以20℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。所说的耐火材料模具耐火度应高于1300℃，且在1200℃以下能够重复使用，使用过程中模具内壁涂刷脱模剂。所形成的泡沫玻璃结构均匀，采用读书显微镜测量试样的表面平均泡径3.7mm；采用排水法测定试样的表观密度为0.56g·cm^-3；采用万能材料试验机测定试样的抗折强度达到10.1MPa。

实施例2，首先，按照质量百分比将90％的粉煤灰，5％的玻璃粉，3％的碳化硅，0.5％的氟硅酸钠，0.5％的氟化镁，0.5％的二氧化钛和0.5％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以25℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温30min；然后以5℃/min的升温速度升温至1200℃后，保温15min；再以25℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，采用读书显微镜测量试样的表面平均泡径4.3mm；采用排水法测定试样的表观密度为0.46g·cm^-3；采用万能材料试验机测定试样的抗折强度达到8.7MPa。

实施例3，首先，按照质量百分比将85％的粉煤灰，8％的玻璃粉，4％的碳化硅，1％的氟硅酸钠，1％的氟化镁，0.5％的二氧化钛和0.5％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以23℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温80min；然后以2℃/min的升温速度升温至1100℃后，保温30min；再以23℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，采用读书显微镜测量试样的表面平均泡径3.1mm；采用排水法测定试样的表观密度为0.55g·cm^-3；采用万能材料试验机测定试样的抗折强度达到9.8MPa。

实施例4，首先，按照质量百分比将81％的粉煤灰，10％的玻璃粉，2％的碳化硅，2％的氟硅酸钠，2％的氟化镁，2％的二氧化钛和1％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以28℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温40min；然后以4℃/min的升温速度升温至1260℃后，保温20min；再以28℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，采用读书显微镜测量试样的表面平均泡径3.9mm；采用排水法测定试样的表观密度为0.49g·cm^-3；采用万能材料试验机测定试样的抗折强度达到9.3MPa。

实施例5，首先，按照质量百分比将86％的粉煤灰，6％的玻璃粉，3％的碳化硅，1.2％的氟硅酸钠，1.3％的氟化镁，0.7％的二氧化钛，1％的硝酸钾和0.8％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以30℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温90min；然后以3℃/min的升温速度升温至1230℃后，保温10min；再以30℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，采用读书显微镜测量试样的表面平均泡径3.3mm；采用排水法测定试样的表观密度为0.53g·cm^-3；采用万能材料试验机测定试样的抗折强度达到8.6MPa。

实施例6，首先，按照质量百分比将88％的粉煤灰，7％的玻璃粉，2％的碳化硅，0.5％的氟硅酸钠，0.5％的氟化镁，0.5％的二氧化钛，1％的硅酸钠和0.5％的焦锑酸钠放入球磨机中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后将配合料装入耐火材料模具中，按照以下烧成制度烧成：自室温以27℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温60min；然后以2℃/min的升温速度升温至1130℃后，保温5min；再以27℃/min的降温速度降温至1000℃后，保温20min后，试样随炉冷却至50℃以下得高掺量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，采用读书显微镜测量试样的表面平均泡径3.5mm；采用排水法测定试样的表观密度为0.52g·cm^-3；采用万能材料试验机测定试样的抗折强度达到9.7MPa。

本发明利用粉煤灰为主要原料生产泡沫玻璃，粉煤灰使用量高，不仅变废为宝而且保护了环境，按照本发明的制备方法制得的泡沫玻璃结构强度好、吸水率低、导热系数小、比重小。本发明制备工艺操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，节能环保，适于工业化生产。所制备的高掺量粉煤灰泡沫玻璃可以作为绝缘材料用于保温幕墙、砖墙、混凝土墙、保温地砖、楼层板、屋顶的天花板和地板以及保温屋顶；用于冷藏设备、船舶、冷藏车和等温车厢的绝热；也可以用于温度不超过300℃的热力设备的绝缘。

Claims

1.一种高掺量粉煤灰泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高掺量粉煤灰泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所说的玻璃粉为普通平板玻璃或瓶罐玻璃经清洗，烘干，破碎，球磨至200目的玻璃粉。

3.根据权利要求1所述的高掺量粉煤灰泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所说的碳化硅为工业用碳化硅，粒度小于200目。

4.根据权利要求1所述的高掺量粉煤灰泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所说的氟硅酸钠，氟化镁，二氧化钛，硝酸钾，硅酸钠，焦锑酸钠均为工业原料。

5.根据权利要求1所述的高掺量粉煤灰泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所说的耐火材料模具耐火度应高于1300℃，且在1200℃以下能够重复使用，使用过程中模具内壁涂刷脱模剂。

6.一种如权利要求1所述的制备方法制成的高掺量粉煤灰泡沫玻璃，其特征在于：按质量百分比含80～90％的粉煤灰，5～15％的玻璃粉，2～4％的碳化硅，0.5～2％的氟硅酸钠，0.5～2％的氟化镁，0.5～2％的二氧化钛，0～1％的硝酸钾，0～1％的硅酸钠和0.5～1％的焦锑酸钠。