CN102815869A

CN102815869A - 一种泡沫微晶玻璃及其制备方法

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Publication number: CN102815869A
Application number: CN2012103260904A
Authority: CN
Inventors: 梁华巍
Original assignee: Beijing Shengkangning Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Shengkangning Science & Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: CN102815869B

Abstract

一种泡沫微晶玻璃，该泡沫微晶玻璃是利用液态红热钢铁炉渣作为主要原料，添加一定量的矿物原料和少量化工原料等辅助原料制备而成的。其制备方法包括以下步骤：(1)液态红热钢铁渣先经渣包沉淀除去钢铁得到无铁液态红热钢铁渣，再按比例将其与混合好的辅助原料同时加入到搅拌池中；搅拌池内装有一组旋转式搅拌器，搅拌器将钢铁渣和辅助原料及两者反应生成的气泡搅拌均匀，形成泡沫玻璃；(2)将泡沫玻璃于1000～1250℃成型得到泡沫玻璃毛坯；(3)将泡沫玻璃毛坯送进保温炉，在随炉冷却过程中，使泡沫玻璃晶化和退火，转变为泡沫微晶玻璃毛坯；(4)将泡沫微晶玻璃毛坯加工成产品所需尺寸。该制备方法节能环保，基本不需补充额外能源。

Description

一种泡沫微晶玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种泡沫微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

节能环保的呼声越来越高，发展低碳经济已成了世界各国的主攻课题之一。在冶金、电力、石油化工、建筑与建材等行业，节能环保正成了不可逾越、不可躲避的重要考核内容。高能耗的钢铁企业每天排放出的大量高温红热废渣令人触目惊心，不仅浪费了资源，也浪费了能源。目前，一些炼铁高炉水渣被用来作为低附加值的水泥和铺路的原料，其高温热能连同水气被白白浪费掉。另外，在建材行业，一些有识之士发明了泡沫保温陶瓷和泡沫保温玻璃，但这些保温材料仍然需要一定的资源和一定的能源来制备。

近年来，微晶玻璃使用得到了发展，但关于泡沫微晶玻璃的技术报道甚少，更没有人在基本不使用额外能源的情况下用高温液态红热钢铁炉渣(其化学成分如表1所示)直接制备出泡沫微晶玻璃作为建筑、电力、石油化工等行业的保温材料。

表1高炉渣化学成分(wt％)

SiO₂

CaO

Al₂O₃

MgO

TFe

TiO₂

MnO

SO₃

P₂O₅

Cr₂O₃

20～40

15～60

5～20

2～12

0.3～15

0～23.5

0～10

0.5～3.5

0～5

特别值得关注的是泡沫微晶玻璃的强韧性要比泡沫玻璃的强韧性高得多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用液态红热钢铁炉渣作为主要原料制备的泡沫微晶玻璃，该泡沫微晶玻璃导热系数小，重量轻，可用作保温材料。

本发明的另一目的在于提供一种利用液态红热钢铁炉渣作为主要原料制备泡沫微晶玻璃的方法。该方法在基本不需补充额外能源的情况下，只需添加一定量的矿物原料和少量化工原料，就可以制备出泡沫微晶玻璃。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种泡沫微晶玻璃，该泡沫微晶玻璃由以下方法制备而成：

(1)以重量百分比计，按以下配比准备原料：

主要原料：无铁液态红热钢铁渣 50～85％；

辅助原料：石英砂 120～200目 5～20％；

萤石 80～200目 0～15％；

膨润土 40～60目 0～5％；

硅藻土 40～60目 0～10％；

珍珠岩 80～120目 3～15％；

芒硝 80～200目 0～5％；

方解石 40～80目 0～5％；

白云石 40～80目 0～5％；

硼砂 80～200目 0～5％；

硅酸钠 40～120目 0～20％；

碳化硅 120～320目 0～10％；

碳粉 120～320目 0～10％；

硝酸钠 80～200目 0～5％；

着色剂 200～320目 0～5％；

(2)将无铁液态红热钢铁渣按比例与混合好的辅助原料同时加入到搅拌池中，搅拌形成泡沫玻璃，搅拌反应的温度需要控制在1000～1350℃；

(3)将得到的泡沫玻璃于1000～1250℃成型得到泡沫玻璃毛坯；

(4)将成型后的泡沫玻璃毛坯置于保温炉中随炉冷却得到泡沫微晶玻璃毛坯；

(5)将泡沫微晶玻璃毛坯加工成产品所需尺寸。

其中，所述钢铁渣为炼铁的高炉渣、炼钢的转炉渣或电炉渣。

所述辅助原料可以含有占辅助原料总重量0～10％的水分。

所述着色剂为氧化铜、氧化钴、氧化镍、氧化铈和氧化钛中的一种或几种。

一种上述泡沫微晶玻璃的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将液态红热钢铁渣流进渣包中，将夹杂在其中的钢铁沉淀在渣包底部，获取渣包上部的无铁液态红热钢铁渣；

(2)根据所述的原料配比准备相应的原料；

(3)将无铁液态红热钢铁渣按比例将其与混合好的辅助原料同时加入到搅拌池中，搅拌池内装有一组旋转式搅拌器，用该组搅拌器将钢铁渣和辅助原料以及两者反应生成的气泡搅拌均匀，形成泡沫玻璃，搅拌反应的温度需要控制在1000～1350℃；

(4)将得到的泡沫玻璃于1000～1250℃成型得到泡沫玻璃毛坯；

(5)将成型后的泡沫玻璃毛坯送进保温炉，在随炉冷却过程中，使泡沫玻璃晶化和退火，转变为泡沫微晶玻璃毛坯；

(6)将泡沫微晶玻璃毛坯加工成产品所需尺寸。

在上述方法中，所述的旋转式搅拌器由6个搅拌器组成，其中第1、3、5号搅拌器按顺时针方向搅拌，第2、4、6号搅拌器按逆时针方向搅拌。液态红热钢铁渣中所含的热能使辅助原料熔化，钢铁渣与辅助原料发生物理化学反应会生成大量气泡，辅助原料中所含的水分也会在液态渣中产生大量水汽泡，还有珍珠岩、硅藻土等矿物原料遇到高温后也会发生膨胀而产生大量气孔。采用搅拌器可以将大气泡变成小气泡。另外，由于辅助原料的加入，使得玻璃液的温度降低、粘度增大，小气泡不易排出与聚集，而留在玻璃液中，使玻璃液变为泡沫玻璃液。

在所述步骤(4)中，泡沫玻璃可以根据产品的特征，采用以下成型方式中的一种进行成型：

①浇注法：于1050～1250℃将泡沫玻璃浇注成大垛或特定形状的块料；

②挤塑法：于1000～1150℃将泡沫玻璃挤塑成板坯或带有沟槽的板坯，或挤塑成一定壁厚的管道或一定截面形状的柱体；

③压延法成型：于1000～1150℃将泡沫玻璃压延成一定厚度和宽度的板坯。

所述保温炉为辊道窑、隧道窑、推板窑或梭式窑。成型后的泡沫玻璃毛坯凭借泡沫玻璃自身的热量和保温能力，在随炉冷却的过程中，就可以达到晶化和退火的目的，转变为泡沫微晶玻璃。

本发明的优点在于：

本发明利用液态红热钢铁炉渣作为主要原料制备得到导热系数小、重量轻的泡沫微晶玻璃。本发明的方法节能、环保，在基本不需补充额外能源的情况下，只需添加一定量的矿物原料和少量化工原料，就可以制备出泡沫微晶玻璃。

附图说明

图1为本发明的搅拌池的结构示意图，其中A为进料口，B为出料口。

图2为本发明的搅拌器的结构示意图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

选用液态高炉渣为主要原料(成分如表2)，采用压延法制备灰白色微晶玻璃板，其制备方法的各个步骤如下：

表2高炉渣化学成分(％)

CaO	SiO₂	Al₂O₃	TiO₂	MgO	MnO	TFe
							35.1	36.2	18.3	0.4	9.6	0.1	0.3

1、原料配比

主要原料：无铁液态高炉渣72％；

辅助原料：石英砂 120～200目 8％；

萤石 80～200目 4％；

硅藻土 40～60目 3％；

珍珠岩 80～120目 3％；

芒硝 80～200目 2％；

硼砂 80～200目 3％；

硝酸钠 80～200目 4％

碳化硅 120～320目 1％；

辅助原料中含水占辅助原料总量的5％。

2、制备工艺：

(1)原料准备：

将液态高炉渣先流进渣包，让其中混杂的生铁沉淀到渣包底部。

将辅助原料混合均匀。

(2)制泡方式：

将渣包上部的无铁液态渣与混合好的辅助原料按比例同时加入到搅拌池中，搅拌池的温度控制在1000～1350℃；如图1、2所示，搅拌池内装有一组旋转式搅拌器，其中第1、3、5号搅拌器按顺时针方向搅拌，第2、4、6号搅拌器按逆时针方向搅拌，A口为进料口，B 口为出料口，该组旋转式搅拌器将高炉渣和辅助原料以及两者反应生成的气泡搅拌均匀，形成泡沫玻璃；

(3)成型方式：将搅拌好的泡沫玻璃于1000～1150℃压延成80mm厚，1600mm宽的泡沫玻璃毛坯；

(4)热处理：将泡沫玻璃毛坯送进辊道窑，它靠自身携带的热量及辊道窑的保温条件，将于950～750℃生出细小的纳米晶体，在降温至600℃以下逐步自身退火。

(5)精加工：在窑尾切割加工成产品所需的尺寸。

该泡沫微晶玻璃的比重为0.49g/cm³，导热系数为0.05w/m.k，可用作墙体材料和非承重保温板。

实施例2

选用液态不锈钢电炉渣为主要原料(成分如表3)，采用浇注法制备黑色微晶玻璃垛，其制备步骤如下：

表3不锈钢电炉渣化学成分(％)

CaO	MgO	MnO	Fe₂O₃	FeO	Al₂O₃	SiO₂	Cr₂O₃
								35.5	5.3	1.9	4.9	8.6	14.3	29.5	1.6

1、原料配比

主要原料：无铁液态电炉渣85％；

辅助原料：石英砂 120～200目 5％

珍珠岩 80～120目 2.6％；

硅藻土 40～60目 2％；

方解石 40～80目 1.5％；

碳粉 120～320目 0.5％；

硅酸钠 40～120目 3％；

氧化钴 320目 0.1％；

氧化镍 320目 0.3％；

辅助原料含水量占辅助原料总量8％。

2、制备工艺：

(1)原料准备：

将液态不锈钢电炉渣先流进渣包，让其中混杂的生铁沉淀到渣包底部。

将辅助原料混合均匀。

(2)制泡方式：

(3)成型方式：

将搅拌好的泡沫玻璃于1150～1250℃，浇注到隧道窑的窑车上，窑车上放有长2.5m，宽1.3m，高1.2m的模具，浇注完毕后得到长2.5m，宽1.3m，高1.2m的泡沫玻璃垛。

(4)热处理：将窑车连同泡沫玻璃垛送进辊道窑，在随炉冷却的过程中，泡沫玻璃将析出纳米与微米微晶体，形成泡沫微晶玻璃。

(5)精加工：在窑尾切割加工成产品所需的尺寸。

该泡沫微晶玻璃的比重为0.5g/cm³，导热系数为0.06w/m.k，可作为保温、隔热和吸声材料。

实施例3

选用液态转炉渣为主要原料(成分如表4)，采用挤塑法制备灰黑色泡沫微晶玻璃厚壁管(外径为φ1800mm，内径为φ1200mm)，其制备步骤如下：

表4转炉渣化学成分(％)

CaO	MgO	MnO	Fe₂O₃	FeO	Al₂O₃	SiO₂
							43.2	10.8	3.2	4.2	12.8	3.6	22.2

1、原料配比：

主要原料：无铁液态转炉渣70％；

辅助原料：膨润土 40～60目 2％；

石英砂 120～200目 18％；

芒硝 80～200目 3％；

珍珠岩 80～120目 2％；

萤石 80～200目 3％；

白云石 40～80目 1.5％

碳粉 120～320目 0.5％

辅助原料含水量占辅助原料总量6％。

2、制备工艺：

(1)原料准备：

将液态转炉渣先流进渣包，让其中混杂的生铁沉淀到渣包底部。

将辅助原料混合均匀。

(2)制泡方式：

将渣包上部的无铁液态渣与混合好的辅助原料按比例同时加入到搅拌池中，搅拌池的温度控制在1000～1350℃；如图1、2所示，搅拌池内装有一组旋转式搅拌器，其中第1、3、5号搅拌器按顺时针方向搅拌，第2、4、6号搅拌器按逆时针方向搅拌，A 口为进料口，B 口为出料口，该组旋转式搅拌器将高炉渣和辅助原料以及两者反应生成的气泡搅拌均匀，形成泡沫玻璃；

(3)成型方式：

将搅拌好的泡沫玻璃于1050～1100℃，挤塑成外径为φ1800mm，内径为φ1200mm的泡沫玻璃厚壁管。

(4)热处理：将厚壁管截成2.5m长放到带有支撑管道架的窑车上，窑车送进隧道窑，让泡沫玻璃随炉冷却，在冷却过程中泡沫玻璃将析出纳米与微米级晶体，最终得到泡沫微晶玻璃厚壁管。

(5)精加工：在窑尾切割加工成产品所需的尺寸。

该泡沫微晶玻璃的比重为0.4g/cm³，导热系数为0.05w/m.k。

Claims

1.一种泡沫微晶玻璃，其特征在于，该泡沫微晶玻璃由以下方法制备而成：

(1)以重量百分比计，按以下配比准备原料：

主要原料：无铁液态红热钢铁渣 50～85％；

辅助原料：石英砂 120～200目 5～20％；

萤石 80～200目 0～15％；

膨润土 40～60目 0～5％；

硅藻土 40～60目 0～10％；

珍珠岩 80～120目 3～15％；

芒硝 80～200目 0～5％；

方解石 40～80目 0～5％；

白云石 40～80目 0～5％；

硼砂 80～200目 0～5％；

硅酸钠 40～120目 0～20％；

碳化硅 120～320目 0～10％；

碳粉 120～320目 0～10％；

硝酸钠 80～200目 0～5％；

着色剂 200～320目 0～5％；

(3)将得到的泡沫玻璃于1000～1250℃成型得到泡沫玻璃毛坯；

(5)将泡沫微晶玻璃毛坯加工成产品所需尺寸。

2.根据权利要求1所述的泡沫微晶玻璃，其特征在于，所述钢铁渣为炼铁的高炉渣、炼钢的转炉渣或电炉渣。

3.根据权利要求1所述的泡沫微晶玻璃，其特征在于，所述辅助原料含有占辅助原料总重量0～10％的水分。

4.根据权利要求1所述的泡沫微晶玻璃，其特征在于，所述着色剂为氧化铜、氧化钴、氧化镍、氧化铈和氧化钛中的一种或几种。

5.一种权利要求1～4所述的泡沫微晶玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(2)根据权利要求1～4所述的原料配比准备相应的原料；

(4)将得到的泡沫玻璃于1000～1250℃成型得到泡沫玻璃毛坯；

(6)将泡沫微晶玻璃毛坯加工成产品所需尺寸。

6.根据权利要求5所述的泡沫微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述的旋转式搅拌器由6个搅拌器组成，其中第1、3、5号搅拌器按顺时针方向搅拌，第2、4、6号搅拌器按逆时针方向搅拌。

7.根据权利要求5所述的泡沫微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的泡沫玻璃采用以下成型方式中的一种进行成型：

8.根据权利要求5所述的泡沫微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述保温炉为辊道窑、隧道窑、推板窑或梭式窑。