CN101955319A - 利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法。首先将收集到的废弃玻璃纤维毡和玻璃纤维网格布晾干人工分拣出其中的金属，有机物等杂物后，切割成小于20mm×20mm碎片后，球磨至200目形成玻璃粉；然后将玻璃粉，碳化硅，三氧化二锑，硫酸钠，氟铝酸钠，硝酸钠，三氧化二钴放入球磨机中球磨形成配合料；将配合料装入耐热模具中烧制得泡沫玻璃。本发明利用废弃玻璃纤维制品为主要原料生产泡沫玻璃，制备的泡沫玻璃密度较小，强度高，导热系数小，吸水率低。本发明制备工艺操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，不仅变废为宝，而且保护了环境，适于工业化生产。

Description

利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法

技术领域

本发明涉及一种泡沫玻璃的制造方法，特别涉及一种利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法。

技术背景

在玻璃纤维工业生产过程及使用过程中，每年都要产生大量的玻璃纤维废料，包括废弃玻璃纤维硬丝，废弃的玻璃纤维毡，玻璃纤维网格布等。到目前为止，只有废弃的玻璃纤维硬丝可以通过重新熔化等方法被回收利用，废弃的玻璃纤维毡，玻璃纤维网格布只能被掩埋处理。主要原因不光是因为这些玻璃纤维表面经过浸润剂处理，更重要的是被制成玻璃纤维制品的玻璃纤维韧性较高，收集破碎工艺复杂，且废弃的玻璃纤维毡，玻璃纤维网格布中易夹杂各种金属等杂质，此类杂质如进入玻璃熔化池将对玻璃的性能，颜色等会造成严重影响。到目前为止，废弃的玻璃纤维毡，玻璃纤维网格布还没有一种有效的回收利用的方法，每年占用了大量的耕地，并浪费了大量资源。

CN1269764C提供了通过一种低成本的加工过程将大量的玻璃纤维废料转变成有用的陶瓷产品的方法。所述方法包括将玻璃纤维废料减小至玻璃粉末；将玻璃粉末与添加剂混合均匀形成一种玻璃-添加剂混合物；对玻璃-添加剂混合物颗粒化处理，使之成为颗粒状粒子；将颗粒状粒子成型为陶瓷制品生坯；以及将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷制品。该方法所制备的陶瓷产品性能优良，但是，所制备的陶瓷制品密度大于2.5g/cm^-3，由于泡沫玻璃的密度一般都小于0.5g/cm^-3，同样重量的玻璃粉如果用于生产泡沫玻璃则可以制备5倍体积的泡沫玻璃，而且产品价格高。因而用玻璃纤维废料制备泡沫玻璃附加值较高。此外，该方法利用玻璃纤维废料生产陶瓷产品，工艺复杂，成本较高。

陈建华等(陈建华，李玉华，李玉涛.废玻璃纤维硬丝泡沫玻璃的制备及其发泡机理.盐城工学院学报，2001(2)1-4；陈建华，徐凤广，崔益和，焦宝祥.以废玻璃纤维硬丝为原料研制泡沫玻璃.新型建筑材料，2000；陈建华，李玉华，李玉涛.用废玻璃纤维硬丝制备泡沫玻璃.建筑材料学报，2000)以玻璃纤维生产过程产生的固体废弃物中碱玻璃纤维硬丝为主要原料，加入发泡剂煤粉、焦炭、石灰石、纯碱等，稳泡剂A和B，结合剂水玻璃等在730℃烧结制备了泡沫玻璃。所用玻璃纤维硬丝为生产中所产生的废弃物，其玻璃表面废经过浸润剂处理，且玻璃没有被污染，制备泡沫玻璃工艺简单。但是，随着玻璃纤维生产技术的改进与提高，目前，玻璃纤维生产过程中产生的硬丝量越来越少，且产生的硬丝已被完全回收，重新用于玻璃的熔化。而且此方法所制备的泡沫玻璃抗压强度高，而抗折强度较低，大大限制了其作为建筑材料的使用范围。

为了满足编织网格织物的编织工艺要求，对玻璃纤维的柔性提出了很高的要求。尤其是要成圈的编织组织对于玻璃纤维纱线的性能要求更高，纱线在编制过程中会遇到各种问题，如起毛，本身强力不够，或者硬度过高而引起编制过程中断纱，这些都会导致编制不能正常进行，或者织物质量过低，同时，为了提高玻璃纤维的抗水性，对所制备的玻璃纤维经过表面浸润剂处理后，才可以用于玻璃纤维网格布的编织。涂敷了浸润剂的玻璃纤维网格布强度，韧性，柔性较高。

玻璃纤维毡是将玻璃原丝切割成50mm左右长度，将其随机均匀地铺陈在网带上，随后施以乳液粘结剂或撒布上粉末固化剂，经加热固化后粘结成短切原丝毡。生产过程中或使用过程中一旦毡片发生破损，此类毡片将被直接废弃，到目前为止，还没有合理的回收利用的方法。

区别与废弃玻璃纤维硬丝，表面未经过处理，回收和粉碎较容易进行。废弃玻璃纤维网格布和玻璃纤维毡由于表面经过处理，且此类产品柔软，处理工艺复杂。关于大量回收利用废弃的玻璃纤维网格布及玻璃纤维毡未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，不仅变废为宝而且保护了环境，适于工业化生产的利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，将废弃玻璃纤维毡和玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将91～96％的玻璃粉，1～3％的碳化硅，0.5～5％的三氧化二锑，0.5～5％的硫酸钠，0.5～5％的氟铝酸钠，0.5～5％的硝酸钠和0～1％的三氧化二钴放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为5cm～10cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以2～3℃/min的升温速度升温至360℃后，保温30～90min；然后以10～15℃/min的升温速度升温至950～1050℃后，保温20～30min；再以5～10℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

所说的废弃玻璃纤维毡和玻璃纤维网格布的玻璃组成为无碱玻璃。

所说的球磨机中研磨介质为鹅卵石，研磨介质鹅卵石直径小于2mm，装料时控制研磨介质与加入料的质量比为5∶1。

所说的碳化硅为工业用碳化硅，粒度大于200目。

所说的耐热模具耐火度应高于1200℃，且在1100℃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泡沫玻璃，包括质量分数为91～96％的玻璃粉，1～3％的碳化硅，0.5～5％的三氧化二锑，0.5～5％的硫酸钠，0.5～5％的氟铝酸钠，0.5～5％的硝酸钠和0～1％的三氧化二钴。

本发明不但有利于废物利用，保护环境，而且制得的泡沫玻璃结构强度高、吸水率低、密度小、导热系数低。其密度小于0.3g·cm^-3，吸水率小于0.5vol％，平均泡径1～3mm，抗折强度达到1.8Mpa。本发明可以有效地降低泡沫玻璃的生产成本，保护环境，变废为宝，具有明显的经济效益和环保效益本发明制备工艺操作过程简单，熔制温度低，成本低廉，不仅变废为宝而且保护了环境，适于工业化生产。

具体实施方式

实施例1，1)首先，将废弃的无碱玻璃纤维毡和无碱玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将91％的玻璃粉，2％的碳化硅，5％的三氧化二锑，0.5％的硫酸钠，0.5％的氟铝酸钠，0.5％的硝酸钠和0.5％的三氧化二钴放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为5cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以2℃/min的升温速度升温至360℃后，保温90min；然后以10℃/min的升温速度升温至950℃后，保温20min；再以5℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

实施例2，1)首先，将废弃的无碱玻璃纤维毡和无碱玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将96％的玻璃粉，1％的碳化硅，0.5％的三氧化二锑，0.5％的硫酸钠，0.5％的氟铝酸钠，0.5％的硝酸钠和1％的三氧化二钴放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为8cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以3℃/min的升温速度升温至360℃后，保温50min；然后以12℃/min的升温速度升温至980℃后，保温25min；再以8℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

实施例3，1)首先，将废弃的无碱玻璃纤维毡和无碱玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将92％的玻璃粉，3％的碳化硅，1％的三氧化二锑，2％的硫酸钠，1％的氟铝酸钠和1％的硝酸钠放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为6cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以3℃/min的升温速度升温至360℃后，保温30min；然后以14℃/min的升温速度升温至1000℃后，保温23min；再以10℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

实施例4，1)首先，将废弃的无碱玻璃纤维毡和无碱玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将91％的玻璃粉，1％的碳化硅，0.5％的三氧化二锑，5％的硫酸钠，0.5％的氟铝酸钠，1.5％的硝酸钠和0.5％的三氧化二钴放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为10cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以3℃/min的升温速度升温至360℃后，保温60min；然后以11℃/min的升温速度升温至1020℃后，保温28min；再以7℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

实施例5，1)首先，将废弃的无碱玻璃纤维毡和无碱玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将91.5％的玻璃粉，1％的碳化硅，1％的三氧化二锑，1％的硫酸钠，5％的氟铝酸钠和0.5％的硝酸钠放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为7cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以2℃/min的升温速度升温至360℃后，保温80min；然后以13℃/min的升温速度升温至1050℃后，保温30min；再以9℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

实施例6，1)首先，将废弃的无碱玻璃纤维毡和无碱玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将91％的玻璃粉，2％的碳化硅，0.5％的三氧化二锑，0.5％的硫酸钠，0.5％的氟铝酸钠，5％的硝酸钠和0.5％的三氧化二钴放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为9cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以2℃/min的升温速度升温至360℃后，保温40min；然后以15℃/min的升温速度升温至1030℃后，保温26min；再以6℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

应用本发明生产的泡沫玻璃，具有重量轻、吸水率低、强度好。并且膨胀系数低，抗热震好，具有绝热效果、阻燃效果，泡沫玻璃作为新型建筑材料用途十分广泛。本发明不产生固体排放物，切割下来的泡沫玻璃边角料可以重复循环利用。其作为绝热材料，可用于屋顶及外墙保温，可有效地降低采暖和制冷费用。另外该品种泡沫玻璃是热电厂大烟囱内壁的防腐保温隔热优良材料。再者该种泡沫玻璃还可以用于深冷和低温管道、设备、容器与储罐的外表保冷；中温和高温管道、设备的外保温；油和热沥青储罐的外保温；石油化工、硫化生产过程的保温；用于隧道工程和地下工程的疏水隔潮领域；因此，该种泡沫玻璃具有广泛应用前景。

Claims (6)

1.利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先，将废弃玻璃纤维毡和玻璃纤维网格布晾干，去除其中的金属、有机物及杂质后将其切割成小于20mm×20mm碎片，并将切割后的碎片放入球磨机中球磨至200目形成玻璃粉；

2)其次，按照质量分数将91～96％的玻璃粉，1～3％的碳化硅，0.5～5％的三氧化二锑，0.5～5％的硫酸钠，0.5～5％的氟铝酸钠，0.5～5％的硝酸钠和0～1％的三氧化二钴放入球磨机中球磨1小时形成泡沫玻璃配合料；

3)然后，将配合料装入耐热模具中铺平，铺料厚度为5cm～10cm；

4)最后，将模具连同配合料移入发泡炉中，按照以下烧成制度烧成：自室温以2～3℃/min的升温速度升温至360℃后，保温30～90min；然后以10～15℃/min的升温速度升温至950～1050℃后，保温20～30min；再以5～10℃/min的降温速度降温至50℃以下得泡沫玻璃。

2.根据权利要求1所述的利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法，其特征在于：所说的废弃玻璃纤维毡和玻璃纤维网格布的玻璃组成为无碱玻璃。

3.根据权利要求1所述的利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法，其特征在于：所说的球磨机中研磨介质为鹅卵石，研磨介质鹅卵石直径小于2mm，装料时控制研磨介质与加入料的质量比为5∶1。

4.根据权利要求1所述的利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法，其特征在于：所说的碳化硅为工业用碳化硅，粒度大于200目。

5.根据权利要求1所述的利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法，其特征在于：所说的耐热模具耐火度应高于1200℃，且在1100℃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泡沫玻璃，其特征在于，包括质量分数为91～96％的玻璃粉，1～3％的碳化硅，0.5～5％的三氧化二锑，0.5～5％的硫酸钠，0.5～5％的氟铝酸钠，0.5～5％的硝酸钠和0～1％的三氧化二钴。