CN104058590A - 一种镁还原渣制备泡沫玻璃的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁还原渣制备泡沫玻璃的方法，是针对镁还原渣污染严重的情况，采用与硅酸盐类的碎玻璃进行混合，以碳酸钙为发泡剂，硼砂为助熔剂，六偏磷酸钠为稳泡剂，采用材料预处理粉碎、按比例混合、微波加热烧结，制成泡沫玻璃，可用作建筑和装饰材料，此制备方法工艺先进，数据准确翔实，制备的泡沫玻璃强度好，硬度高，孔隙率为68%，体积密度为472g·mm^-3，抗压强度为5.7MPa，抗折强度为3.2MPa，可在多种工业领域做建筑、装饰材料使用，是十分理想的用镁还原渣制备泡沫玻璃的方法。

Description

一种镁还原渣制备泡沫玻璃的方法

技术领域

本发明涉及一种镁还原渣制备泡沫玻璃的方法，属冶金废渣利用、制备建筑装饰材料的技术领域。

背景技术

镁是有色轻金属，由于镁及镁合金的性能优越，在航空航天、电子工业中得到了较广泛的应用。

镁是由还原镁煅白得到的，在镁煅白的还原过程中将会产生镁还原渣，每生产1吨镁就会产生5-6吨镁还原渣；镁还原渣易粉化，水化溶液显碱性，严重污染环境；随着镁还原渣的大量排放堆积，不仅造成大量资源流失，而且占用了大量土地资源、破坏了地貌和植被；如何对镁还原渣进行治理、回收利用是一个非常重要的研究课题。

泡沫玻璃具有机械强度高、导热系数小、不燃烧、不变形、易加工的优点，是一种性能良好的保温隔热和吸声材料，也是一种轻质建筑和装饰材料。

如果将镁还原渣和碎玻璃结合利用，制备一种新型的轻质建筑和装饰材料是非常可取的，既可以充分利用废渣，又可制成新的建筑和装饰材料。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，采用镁还原渣、碎玻璃为原料，碳酸钙为发泡剂，硼砂为助熔剂，六偏磷酸钠为稳泡剂，经研磨、混合、搅拌、微波烧结，制成泡沫玻璃，以充分利用镁还原渣，制成建筑和装饰材料，以减少和消除废渣的污染，保护环境。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：镁还原渣、碎玻璃、碳酸钙、硼砂、六偏磷酸钠、洁净水，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位

镁还原渣：CaO55.34%、SiO₂28.2%、MgO9.41%、Fe₂O₃5.52%、Al₂O₃1.53%，90g±1g

碎玻璃：SiO₂68.84%、Na₂O9.18%、CaO7.6%、Al₂O₃6.32%、K₂O5.14%、MgO2.41%、Fe₂O₃0.51%，174g±1g

碳酸钙：CaCO₃，15g±1g

硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O，12g±1g

六偏磷酸钠：Na₆O₁₈P₆，9g±1g

洁净水：H₂O，4000mL±50mL

制备方法如下：

(1)预处理镁还原渣

①研磨、过筛，将镁还原渣90g±1g置于研磨机内进行研磨，然后用200目筛网进行过筛，研磨、过筛反复进行，研磨后使镁还原渣成细粉，粉体颗粒直径≤0.074mm；

②干燥，将研磨、过筛后的镁还原渣置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间60min；

(2)预处理碎玻璃

①清洗，将碎玻璃174g±1g置于清洗槽内，然后用洁净水1000mL进行清洗，清洗重复进行3次；

②干燥，将清洗后的碎玻璃置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间60min；

破碎，将干燥后的碎玻璃置于破碎机内进行破碎，然后置于研磨机内进行研磨，用200目筛网过筛，研磨、过筛反复进行，研磨后碎玻璃成细粉，粉体颗粒直径≤0.074mm；

研磨后将碎玻璃细粉置于干燥箱中保存，干燥箱中温度保持在100℃；

(3)配料，混合

将预处理后的镁还原渣90g±1g、碎玻璃174g±1g、碳酸钙15g±1g、硼砂12g±1g、六偏磷酸钠9g±1g，加入混合搅拌器内；

开启搅拌器，进行搅拌，搅拌器转数50r/min，搅拌时间30min；搅拌后成混合细粉；

(4)微波炉烧制泡沫玻璃

泡沫玻璃的烧制是在微波加热炉内进行的，是在加热、发泡、稳定、退火过程中完成的；

将混合细粉置于石英容器中，然后置于微波加热炉内，并密闭；

开启微波加热炉的微波加热发生器，按预热、发泡、稳定、退火的顺序进行温度控制：

预热：将微波加热发生器的加热温度控制在500℃±2℃，并在此温度恒温保温20min；

发泡：将加热温度升至1000℃±2℃，并在此温度恒温保温60min；

稳定：将加热温度降到600℃±2℃，并在此温度恒温保温60min；

退火：关闭微波加热发生器，停止加热，使烧结体冷却至25℃，烧结体在冷却过程中完成了退火，退火后的烧结体即为泡沫玻璃；

(5)检测、分析、表征

对制备的泡沫玻璃的形貌、色泽、化学成分、物相组成、体积密度、气孔率、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；

用X射线衍射仪进行物相组成分析；

用万能测试仪进行物理性能、力学性能分析；

结论：泡沫玻璃为灰色泡沫状，泡沫内孔径为0.1～3㎜，孔隙率为68%，体积密度为472g·mm^-3，抗压强度为5.7MPa，抗折强度为3.2MPa。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对镁还原渣污染严重的情况，采用与硅酸盐类的碎玻璃进行混合，以碳酸钙为发泡剂，采用预处理研磨，按比例混合，微波加热烧制，制成泡沫玻璃，用作建筑和装饰材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的泡沫玻璃强度好，硬度高，孔隙率为68%，体积密度为472g·mm^-3，抗压强度为5.7MPa，抗折强度为3.2MPa，可在多种工业领域做建筑、装饰材料使用，是十分理想的用镁还原渣制备泡沫玻璃的方法。

附图说明

图1为微波加热烧制泡沫玻璃状态图

图2为泡沫玻璃形貌图

图3为泡沫玻璃X射线衍射图谱

图中所示，附图标记清单如下：

1、微波加热炉，2、电控台，3、炉盖，4、微波加热发生器，5、工作台，6、石英容器，7、泡沫玻璃，8、显示屏，9、指示灯，10、电源开关，11、微波加热控制器，12、加热时间控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1所示，为微波加热烧制泡沫玻璃状态图，各部位置、连接关系要正确，按量配比，按工艺参数控制，按序操作。

制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升为计量单位。

泡沫玻璃的烧制是在微波加热炉内进行的，是在预热、发泡、稳定、退火过程中完成的；

微波加热炉为立式，微波加热炉1下部为电控台2、上部为炉盖3；在微波加热炉1的内壁上为设有微波加热发生器4，在微波加热炉1的内底部设有工作台5，在工作台5上置放石英容器6、在石英容器6内为泡沫玻璃7；在电控台2上设有显示屏8、指示灯9、电源开关10、微波加热控制器11、加热时间控制器12。

图2所示，为泡沫玻璃形貌图，图中所示，泡沫玻璃为灰色泡沫状，内部有气孔，孔隙率为68%。

图3所示，为泡沫玻璃X射线衍射图谱，图中所示，纵坐标为衍射强度，横坐标为衍射角2θ，在衍射角30°处有最高峰，此处晶相为CaSiO₃。

Claims (2)

1.一种镁还原渣制备泡沫玻璃的方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁还原渣、碎玻璃、碳酸钙、硼砂、六偏磷酸钠、洁净水，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位

镁还原渣：CaO55.34%、SiO₂28.2%、MgO9.41%、Fe₂O₃5.52%、Al₂O₃1.53%，90g±1g

碎玻璃：SiO₂68.84%、Na₂O9.18%、CaO7.6%、Al₂O₃6.32%、K₂O5.14%、MgO2.41%、Fe₂O₃0.51%，174g±1g

碳酸钙：CaCO₃，15g±1g

硼砂Na₂B₄O₇·10H₂O，12g±1g

六偏磷酸钠：Na₆O₁₈P₆，9g±1g

洁净水：H₂O，4000mL±50mL

制备方法如下：

(1)预处理镁还原渣

①研磨、过筛，将镁还原渣90g±1g置于研磨机内进行研磨，然后用200目筛网进行过筛，研磨、过筛反复进行，研磨后使镁还原渣成细粉，粉体颗粒直径≤0.074mm；

②干燥，将研磨、过筛后的镁还原渣置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间60min；

(2)预处理碎玻璃

①清洗，将碎玻璃174g±1g置于清洗槽内，然后用洁净水1000mL进行清洗，清洗重复进行3次；

②干燥，将清洗后的碎玻璃置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度100℃，干燥时间60min；

破碎，将干燥后的碎玻璃置于破碎机内进行破碎，然后置于研磨机内进行研磨，用200目筛网过筛，研磨、过筛反复进行，研磨后碎玻璃成细粉，粉体颗粒直径≤0.074mm；

研磨后将碎玻璃细粉置于干燥箱中保存，干燥箱中温度保持在

100℃；

(3)配料，混合

将预处理后的镁还原渣90g±1g、碎玻璃174g±1g、碳酸钙15g±1g、硼砂12g±1g、六偏磷酸钠9g±1g，加入混合搅拌器内；

开启搅拌器，进行搅拌，搅拌器转数50r/min，搅拌时间30min；搅拌后成混合细粉；

(4)微波炉烧制泡沫玻璃

泡沫玻璃的烧制是在微波加热炉内进行的，是在加热、发泡、稳定、退火过程中完成的；

将混合细粉置于石英容器中，然后置于微波加热炉内，并密闭；

开启微波加热炉的微波加热发生器，按预热、发泡、稳定、退火的顺序进行温度控制：

预热：将微波加热发生器的加热温度控制在500℃±2℃，并在此温度恒温保温20min；

发泡：将加热温度升至1000℃±2℃，并在此温度恒温保温60min；

稳定：将加热温度降到600℃±2℃，并在此温度恒温保温60min；

退火：关闭微波加热发生器，停止加热，使烧结体冷却至25℃，烧结体在冷却过程中完成了退火，退火后的烧结体即为泡沫玻璃；

(5)检测、分析、表征

对制备的泡沫玻璃的形貌、色泽、化学成分、物相组成、体积密度、气孔率、化学物理性能、力学性能进行检测、分析、表征；

用X射线衍射仪进行物相组成分析；

用万能测试仪进行物理性能、力学性能分析；

结论：泡沫玻璃为灰色泡沫状，泡沫内孔径为0.1～3㎜，孔隙率为68%，体积密度为472g·mm^-3，抗压强度为5.7MPa，抗折强度为3.2MPa。

2.根据权利要求1所述的一种镁还原渣制备泡沫玻璃的方法，其特征在于：泡沫玻璃的烧制是在微波加热炉内进行的，是在预热、发泡、稳定、退火过程中完成的；

微波加热炉为立式，微波加热炉(1)下部为电控台(2)、上部为炉盖(3)；在微波加热炉(1)的内壁上为设有微波加热发生器(4)，在微波加热炉(1)的内底部设有工作台(5)，在工作台(5)上置放石英容器(6)、在石英容器(6)内为泡沫玻璃(7)；在电控台(2)上设有显示屏(8)、指示灯(9)、电源开关(10)、微波加热控制器(11)、加热时间控制器(12)。