CN103408225A - 一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃，制备方法为：先按原料的质量百分比含量为SiO₂50%～65%，H₃BO₃8%～23%，Al₂O₃5%～7%，Na₂CO₃15%～17%，K₂CO₃4%～6%，在此基础上，外加发泡剂的质量百分比含量为0.5%～1%进行配料，湿磨3h，浆料干燥后再干磨3h，过150目标准筛，最后放入熔炉中于800℃烧制。所述发泡剂为糊精，碳粉，碳化硅中的任一种。本发明工艺简单，成本较低，抗压强度为2.40～4.24MPa，抗折强度为2.30～4.06MPa，密度为0.322～0.387g/cm³，是一种性能优良的用于人工浮岛的无机载体。

Description

一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃

技术领域

本发明涉及一种无机非金属材料，具体涉及一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃及其制备方法。

背景技术

浮岛是一种利用有机或合成材质作为载体而漂浮于水面，其上栽植植物，用于形成生物群落，是改善水域生态环境的一种特殊构筑物。它在污水治理、环境改善方面的作用正越来越受到大家的关注。人工浮岛载体可分为三类：第一类是植物根茎载体,这种载体最早只是利用漂浮植物，后逐渐发展为直接在富营养化水体中种植挺水植物和沉水植物，取得不少研究成果；第二类是有机高分子载体，由于有机高分子材料的制作工艺非常成熟，价格低廉，安装、运输和改型方便，因而在水净化工程中被广泛应用；第三类是无机载体，当前还处于研究阶段，实际应用比较少。然而水生植物的过度繁殖和老化使得收获和处理过程相当不易，高分子材料也会造成白色污染。因此制备出应用于人工浮岛的无机载体显得至关重要。

泡沫玻璃是一种内部充满无数微小的连通或封闭气孔的玻璃材料，是均匀的气相和固相的体系。气孔占总体积的80%～95%,气孔大小为0.5～5mm。泡沫玻璃具有许多特殊的性能：体积密度小、导热系数低、热膨胀系数低、耐腐蚀性强、工作范围宽、不燃烧、不变形、易加工、施工方便等，因此今年来成为研究热点之一。目前生产泡沫玻璃的原料大多采用的是废弃物，如：废弃玻璃、粉煤灰、炉渣，或天然矿物：火山灰、云母、珍珠岩等，发泡剂可用碳黑系列或者碳酸盐系列等。Minay等在钠硼硅玻璃基体中加入金属纤维，通过微波加热使之发泡，金属纤维起到发泡和稳泡双重作用。但用废弃的玻璃天然矿物为主要原料制得的泡沫玻璃中钠、钾的含量较高，热膨胀系数较高、耐酸腐蚀性不太好。Joshi在美国专利4192664中采用化学纯原料制备了硼硅酸盐泡沫玻璃；硼硅酸盐泡沫玻璃具有一系列优点：耐酸、耐火、耐急冷急热、抗化学腐蚀、强度高、热膨胀系数小等,但其缺点是由于采用了化学纯原料，大大增加了制品的生产成本。

将硼硅酸盐泡沫玻璃应用于人工浮岛具有可行性，通过改变硼硅酸盐泡沫玻璃的基础配方和烧成制度可以制备出适用于人工浮岛低成本的硼硅酸盐泡沫玻璃。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术的缺点和不足，提供一种密度低、抗压、抗折强度高、比表面积大、无毒、无放射性、生产成本低的适用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃，其原料组成及其质量百分比含量为SiO₂50%～65%，H₃BO₃8%～23%，Al₂O₃5%～7%，Na₂CO₃15%～17%，K₂CO₃4%～6%，在此基础上，外加发泡剂的质量百分比含量为0.5%～1%；

所述发泡剂为碳黑、糊精或者碳化硅中的任何一种；

该硼硅酸盐泡沫玻璃的制备方法如下：

(1)将硼硅酸盐泡沫玻璃的原料按其质量百分比含量为SiO₂50%～65%，H₃BO₃8%～23%，Al₂O₃5%～7%，Na₂CO₃15%～17%，K₂CO₃4%～6%，在此基础上，外加发泡剂的质量百分比含量为0.5%～1%进行配料，放入球磨罐中，按原料：氧化铝球：去离子水的质量比=1:2:1.5进行球磨，用保鲜膜将球磨罐口部密封，球磨3小时；然后将浆料倒入托盘中干燥；

(2)将步骤(1)干燥后的混合料进行干磨，干磨时间为3h，球、料质量比为2:1;

(3)将步骤(2)干磨后的粉料过150目的标准筛；

(4)将步骤(3)过筛后的粉料放入磨具中，再置于烧结炉中于800℃烧结，制得硼硅酸盐泡沫玻璃；

(5)进行性能测试。

所述的发泡剂的粒度为100～250目。

所述步骤(4)的温度制度为:400℃以下升温速率为3℃/min；400℃保温30min；400℃到750℃升温速率为4℃/min；750℃到800℃升温速率为2℃/min；800℃保温30min。

该泡沫玻璃的气孔率为70%～90%，抗压强度≥2.08MPa，密度≤0.5g/cm³。

本发明采用粉末熔烧法制备硼硅酸盐泡沫玻璃，工艺简单，成本较低，产品的抗压强度为2.40～4.24MPa，抗折强度为2.30～4.06MPa，密度为0.322～0.387g/cm³，是一种性能优良的适用于人工浮岛的无机载体。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明做进一步描述

（1）按原料组成及其质量百分比为SiO₂50%～65%，H₃BO₃8%～23%，Al₂O₃5%～7%，Na₂CO₃15%～17%，K₂CO₃4%～6%，发泡剂0.5%～1%进行配料，按原料:氧化铝球:去离子水的质量比为1:2:1.5进行球磨，湿磨3小时后将浆料倒入托盘中干燥；各实施例的具体原料配比详见表1。

表1

（2）将步骤(1)干燥后的混合料进行干磨，干磨时间为3h，球料质量比为2:1;

（3）将步骤(2)干磨后的粉料过150目的标准筛；

（4）将步骤(3)过筛后的粉料放入磨具中，再置于烧结炉中于800℃烧结，制得硼硅酸盐泡沫玻璃；

温度制度为：400℃以下升温速率为3℃/min；400℃保温30min；400℃到750℃升温速率为4℃/min；750℃到800℃升温速率为2℃/min；800℃保温30min。

（5）进行性能测试，具体实施案例的性能测试结果见表2。

表2

上述硼硅酸盐泡沫玻璃经检验后，符合应用于人工浮岛的技术要求，是一种性能优良的无机载体。

本发明所列举的各种原料都能实现本发明，以上各种原料的上、下限取值、区间值也都能实现本发明，不再一一举例说明。

以上是对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃，其原料组成及其质量百分比含量为SiO₂50%～65%，H₃BO₃8%～23%，Al₂O₃5%～7%，Na₂CO₃15%～17%，K₂CO₃4%～6%，在此基础上，外加发泡剂的质量百分比含量为0.5%～1%；

所述发泡剂为碳黑、糊精或者碳化硅中的任何一种；

该硼硅酸盐泡沫玻璃的制备方法如下：

(1)将硼硅酸盐泡沫玻璃的原料按其质量百分比含量为SiO₂50%～65%，H₃BO₃8%～23%，Al₂O₃5%～7%，Na₂CO₃15%～17%，K₂CO₃4%～6%，在此基础上，外加发泡剂的质量百分比含量为0.5%～1%进行配料，放入球磨罐中，按原料：氧化铝球：去离子水的质量比=1:2:1.5进行球磨，用保鲜膜将球磨罐口部密封，球磨3小时；然后将浆料倒入托盘中干燥；

(2)将步骤(1)干燥后的混合料进行干磨，干磨时间为3h，球、料质量比为2:1;

(3)将步骤(2)干磨后的粉料过150目的标准筛；

(4)将步骤(3)过筛后的粉料放入磨具中，再置于烧结炉中于800℃烧结，制得硼硅酸盐泡沫玻璃；

(5)进行性能测试。

2.根据权利要求1的一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃，其特征在于，所述的发泡剂的粒度为100～250目。

3.根据权利要求1的一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃，其特征在于，所述步骤(4)的温度制度为:400℃以下升温速率为3℃/min；400℃保温30min；400℃到750℃升温速率为4℃/min；750℃到800℃升温速率为2℃/min；800℃保温30min。

4.根据权利要求1的一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃，其特征在于，该泡沫玻璃的气孔率为70%～90%，抗压强度≥2.08MPa，密度≤0.5g/cm³。