CN104193178A

CN104193178A - 一种废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料及制备方法

Info

Publication number: CN104193178A
Application number: CN201410424197.1A
Authority: CN
Inventors: 黄志民; 黄日波; 刘晓刚; 易伟; 吴学众
Original assignee: Guangxi Lusai Kaihao Lubao New Building Material Co ltd; Guangxi Academy of Sciences
Current assignee: Guangxi Lusai Kaihao Lubao New Building Material Co ltd; Guangxi Academy of Sciences
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明公开一种废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料及制备方法。该高强轻质建筑材料各原料废玻璃、发泡剂、稳泡剂分别先研磨成80~150目、180~220目、180~220目得到废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂，废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡剂按照重量比例92~97％：3~8％：1~5%置于带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料，混合粉料放置在成型容器内，在700~1000℃的温度烧结20~50min，自然冷却得到高强轻质建筑材料。本发明使用废玻璃为原料，降低环境污染，变废为宝，不仅制备的轻质墙体材料具有质轻、多孔、防火、隔热、隔音、无毒、无菌、无味等特性，而且废弃后材料可以重复利用。

Description

一种废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料及制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展和人民的生活水平不断提高，生产和生活过程中被废弃的日用玻璃制品及建筑玻璃在数量上与日剧增。据统计，欧美发达国家废玻璃量占城市垃圾总量的4％~8％。近年来，我国每年产生的废玻璃有1040万吨。废玻璃类物质，其化学性质稳定，不腐烂、不燃烧、不能降解，废玻璃若不加处理而随其他垃圾一起随意排放，不仅浪费了自然资源，而且又对环境造成危害。目前，墙体材料主要使用粘土砖、粘土空心砖、水泥砂浆格子砖、加气混凝土砌块等，由于上述材料存在重量大、吸水率高、导热系数大，使建筑物承重大、保温性能差、抗震性能差，且消耗大量的粘土等自然资源，不符合现代建筑材料防震、保温、防火、隔音、节能的性能要求。

国内外不少厂家利用回收的碎玻璃料来生产玻璃微珠、玻璃马赛克、彩色玻璃球、玻璃棉、玻璃砖、人造玻璃大理石、泡沫玻璃等。同时，国内有一些科研单位、厂家等研发和生产具有保温和防火的建筑材料，也有一些单位研发和生产具有轻质、保温和防火的建筑材料，已经公开的利用废玻璃制备建筑材料的专利技术主要有：

1、一种环保型常温发泡玻璃材料制品及其制造工艺（申请号：201110099211.1），本发明涉及一种环保型常温发泡玻璃材料制品及其制造工艺，具体地说是用于建筑物的砌筑以减轻建筑物目重和内外墙体、地板上起保温、隔音等作用并可以单独制成所需要形状的保温材料制品，属于建筑材料与制品技术领域。其主要采用废玻璃和其它废无机非金属材料为主要原料，其用量占原料总用量的90~97%，添加少量特定的发泡剂3~10%，经混合一起粉碎和搅拌，配合无机纤维材料0~5%或钢筋0~8%，加入硅酸盐胶体均匀调和，粉刷在地板或墙壁上，或浇注在特定规格形状的模具里，自然干燥后成为高强度的发泡玻璃材料。

2、彩色玻璃墙体空心砖（申请号：200910242284. 4），本产品完全利用一切废玻璃经过玻璃池窑高温(1050℃~1100℃)烧制进入铸铁模具压制而成，由输送带送入隧道退火窑退火，消除应力，应属环保产品。

3、彩色玻璃瓦（申请号：200910242285.9），本产品完全利用废玻璃，加上少量助溶剂及微量着色剂，经过玻璃池窑高温（1050℃~1100℃）烧制24小时不间断出玻璃料，进入铸铁滚筒模具压制而成，由输送带进入隧道退火窑退火（退火温度在400~600℃）消除应力。

4、利用废玻璃制各建筑用微晶玻璃板材的方法（申请号：200470704277.5），一种建筑用微晶玻璃板材的制备方法，是直接以废玻璃为原料，按以下工艺流程制得：废玻璃分选一清洗一粉碎一球磨一筛分一加入析晶促进剂一混料一烧结反应析晶一表面机械研磨、抛光。其特点在于晶体不是由玻璃中析出，而是通过烧结时玻璃粉末和加入的析晶促进剂反应生成，可以直接以普通废玻璃为原料加入不同的析晶促进剂来生产不同类型的微晶玻璃。

专利1中虽然指出利用废玻璃为原材料，最后经过加入硅酸盐调和后即可用于粉刷，或是浇注后即可成型使用，但其得到的墙体材料或是制品其耐用性差，浇注得到的制品材料强度、隔热和隔音性差，不能满足目前人们对高品质建筑材料的需求。专利2中和专利3为单一的将废玻璃材料融化后再铸造成型的简单工艺，且需要用高温1050℃以上进行融化铸型，制备过程能耗高。专利4中公开的是微晶玻璃板材的制备方法，其主要原理是根据材料不同需求，添加析晶促进剂来获得，得到的产品美观时尚，但是其抗压、隔音、隔热性能还有待提高。

发明内容

本发明的目的是解决玻璃废弃物环保资源化利用问题，提供一种能克服上述发明产品缺陷，具有较好的耐用性、安全性、抗折性，具有一定强度、防火、隔热和隔音性并减轻建筑物自重的墙体材料及其低成本生产制备方法，且本发明产品的边角废料和使用后的废弃物可再循环使用。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料，该高强轻质建筑材料原料组成包括92~97%废玻璃、3~10%发泡剂、1~5%稳泡剂，该高强轻质建筑材料各原料废玻璃、发泡剂、稳泡剂分别先研磨成80~150目、180~220目、180~220目得到废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂，废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂按照重量比例92~97％：3~8％：1~5%置于带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料，混合粉料放置在成型容器内，在700~1000℃的温度烧结20~50min，冷却得到高强轻质建筑材料。成型容器的成型尺寸根据建筑板材需要而定。

作为本发明的进一步改进，所述的发泡剂其有效成分为碳酸钙、炭黑中的任一种及其他们的组合物；所述稳泡剂为硼砂；所述的废玻璃为废弃的玻璃边角料或是洗净后的废弃玻璃碎片。所用的碳酸钙为含有10~20%的轻质碳酸钙的碳酸钙；炭黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在聚合物中形成链式导电结构，作为发泡剂的有效成分，少量的添加炭黑不仅可加速建筑材料发泡效率和改善材料内部分子结构，还可以调节本发明产品导热率≤0.08W/m·k。同时，硼砂为稳泡剂，可在一定程度上稳定气泡不外溢出的作用。为得到更优质建筑材料，废弃的玻璃需要进行分选，再清洗干净后干燥，才进行研磨粉碎。

作为本发明的进一步改进，所述磨球为二氧化锆球、不锈钢球、氧化铝陶瓷球中的任一种或是他们的组合物，磨球的直径为0.5~3mm。磨球的作用是促进发泡剂与玻璃粉剂的接触活化，解决固相反应中固体与固体接触面有限，物料之间的混合与接触不充分，物料间的能量交换受到限制等问题，在高温作用下固相材料进行烧结时，发泡形成孔径可控的封闭孔，且孔径内外分布均匀，发泡完全，材料均一性好，从而提高产品的抗压强度和产品密度得到有效控制，从而得到高强轻质建筑材料。

作为本发明的进一步改进，所述高速搅拌其转速为2000-5000rpm。

一种制备以上所述的废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨：将废玻璃、发泡剂、稳泡剂分别先研磨成80~150目、180~220目、180~220目得到废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂；

2）预反应：取步骤1）研磨得到的废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂，按照重量比例92~97％：3~8％：1~5%置于带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料；

3）烧结：将步骤2）得到混合粉料放置在成型容器内，升温至700~1000℃的温度烧结20~50min，自然冷却得到高强轻质建筑材料。

作为本发明制备方法的进一步改进，所述的发泡剂为碳酸钙、炭黑中的任一种及其他们的组合物，所述稳泡剂为硼砂；所述的废玻璃为废弃的玻璃边角料或是洗净后的废弃玻璃碎片。所用的碳酸钙为含有10~20%的轻质碳酸钙的碳酸钙。

作为本发明制备方法的进一步改进，所述磨球为二氧化锆球、不锈钢球、氧化铝陶瓷球中的任一种或是他们的组合物，磨球的直径为0.5~3mm。

作为本发明制备方法的进一步改进，所述高速搅拌其转速为2000-5000rpm。

作为本发明制备方法的进一步改进，制备得到的高强轻质建筑材料抗压强度≥15Mpa，导热率≤0.08W/m·k，吸水率为8％～22％，视孔隙率8％～20％，体密度为0.3~0.8g/cm³。

为使本发明公开充分，本发明制备得到废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料，经过自然冷却后得到的材料制品可做进一步切割，及进行表面机械磨制得到优质成品，可用于做墙体表面装修材料。

本发明的优点：

1.本发明采用废玻璃粉和发泡材料为原料，在高温作用下发泡形成孔径可控的封闭孔，且孔径内外分布均匀，可制备成轻质墙体材料，生产工艺简单，生产的轻质墙体材料抗压强度≥15Mpa，导热率≤0.08W/m·k，吸水率为8％～22％，视孔隙率8％～20％。

2.本发明生产的轻质保温墙体材料与加气混凝土砌块相比密度更低，体密度为0.3~0.8g/cm³，隔音、保温和抗震性能远远优于加气混凝土砌块。

3.本发明使用废玻璃为原料，利用炭黑发泡剂的促进作用，降低材料的融化温度，生产能耗降低使成本低，降低环境污染，变废为宝，不仅制备的轻质墙体材料具有质轻、多孔、防火、隔热、隔音、无毒、无菌、无味等特性，经济环保，而且废弃后材料可以重复利用。

附图说明

图1.本发明制备方法过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不局限于这些实施例。以下实施例中用到的废玻璃为分选、清洗、干燥后的废弃玻璃边角料、废弃玻璃碎片。

实施例1：

（1）研磨：将废玻璃研磨成80~90目之间的粉体，发泡剂（碳酸钙、炭黑）和稳泡剂（硼砂）研磨成200~220目之间的粉体。碳酸钙为含有20%的轻质碳酸钙的碳酸钙。

（2）预反应：以废玻璃粉体96wt%、碳酸钙1 .5wt%、炭黑1.5 wt%，硼砂1 wt%的比例装入带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料。混合粉料与磨球体积比例为1：0.5，磨球为二氧化锆球，磨球的直径为3mm，高速搅拌其转速为5000rpm。

（3）烧成：将混合粉料置于市场需要形体的容器内，从室温至900℃进行烧结，并在900℃保温20分钟后，自然降温，经切割和表面磨制制得轻质墙体材料。

本实施例制得产品的技术指标为：抗压强度为18.4Mpa，导热率低于0.06W/m·k，吸水率为22％，视孔隙率11.7％，体积密度为0.51g/cm³。

实施例2：

（1）研磨：将废玻璃研磨成90~100目之间的粉体，发泡剂（碳酸钙、炭黑）和稳泡剂（硼砂）研磨成180~200目之间的粉体。碳酸钙为15%的轻质碳酸钙。

（2）预反应：以废玻璃粉体97wt%、碳酸钙2 .5wt%、炭黑2.5 wt%、硼砂2.0%的比例装入带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料。混合粉料与磨球体积比例为1：0.5，磨球为不锈钢球，磨球的直径为1.5mm，高速搅拌其转速为3000rpm。

（3）烧成：将混合粉料置于市场需要形体的容器内，从室温至700℃进行烧结，并在700℃保温50分钟后，自然降温，经切割和表面磨制制得轻质墙体材料。

本实施例制得产品的技术指标为：抗压强度为15.3Mpa，导热率为0.05W/m·k，吸水率为18％，视孔隙率14.5％，体积密度为0.77g/cm³。

实施例3：

（1）研磨：将废玻璃研磨成100~120目之间的粉体，发泡剂（碳酸钙、炭黑）研磨成180~200目之间的粉体。碳酸钙为含有10%的轻质碳酸钙的碳酸钙。

（2）预反应：以废玻璃粉体96wt%、碳酸钙2.0wt%、炭黑2.0 wt%的比例装入带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料。混合粉料与磨球体积比例为1：0.5，磨球为二氧化锆球、氧化铝陶瓷球体积比例1:1的组合物，磨球的直径为0.5mm，高速搅拌其转速为2500rpm。

（3）烧成：将混合粉料置于市场需要形体的容器内，从室温至950℃进行烧结，并在950℃保温20分钟后，自然降温，经切割和表面磨制制得轻质墙体材料。

本实施例制得产品的技术指标为：抗压强度为16.5Mpa，导热率为0.05W/m·k，吸水率为22％，视孔隙率8.8％，体积密度为0.39g/cm³。

实施例4：

（1）研磨：将废玻璃研磨成140~150目之间的粉体，发泡剂（碳酸钙、炭黑）和稳泡剂（硼砂）研磨成200~220目之间的粉体。碳酸钙为含有10%的轻质碳酸钙的碳酸钙。

（2）预反应：以废玻璃粉体96wt%、碳酸钙4.0wt%、炭黑4.0 wt%、硼砂5.0 wt%的比例装入带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料。混合粉料与磨球体积比例为1：0.5，磨球为不锈钢球、氧化铝陶瓷球体积比例1:1的组合物，磨球的直径为2mm，高速搅拌其转速为2000rpm。

（3）烧成：将混合粉料置于市场需要形体的容器内，从室温至1000℃进行烧结，并在1000℃保温20分钟后，自然降温，经切割和表面磨制制得轻质墙体材料。

本实施例制得产品的技术指标为：抗压强度为20.3Mpa，导热率低于0.06W/m·k，吸水率为12％，视孔隙率10％，体积密度为0.67g/cm³。

实施例5：

（1）研磨：将废玻璃研磨成140~150目之间的粉体，发泡剂（碳酸钙、炭黑）和稳泡剂（硼砂）研磨成200~220目之间的粉体。碳酸钙为含有20%的轻质碳酸钙的碳酸钙。

（2）预反应：以废玻璃粉体96wt%、碳酸钙5.0wt%、炭黑2.0 wt%、硼砂4.0 wt%的比例装入带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料。混合粉料与磨球体积比例为1：0.5，磨球为氧化铝陶瓷球，磨球的直径为1.0mm，高速搅拌其转速为3000rpm。

本实施例制得产品的技术指标为：抗压强度为22.5Mpa，导热率低于0.06W/m·k，吸水率为22％，视孔隙率20％，体积密度为0.37g/cm³。

实施例6：

（1）研磨：将废玻璃研磨成100~120目之间的粉体，发泡剂（碳酸钙、炭黑）和稳泡剂（硼砂）研磨成200~220目之间的粉体。碳酸钙为含有10%的轻质碳酸钙的碳酸钙。

（2）预反应：以废玻璃粉体92wt%、碳酸钙4.0wt%、炭黑2.0 wt%、硼砂2.0 wt%的比例装入带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料。混合粉料与磨球体积比例为1：0.5，磨球为不锈钢球、氧化铝陶瓷球体积比例1:1的组合物，磨球的直径为1.5mm，高速搅拌其转速为4000rpm。

（3）烧成：将混合粉料置于市场需要形体的容器内，从室温至750℃进行烧结，并在750℃保温40分钟后，自然降温，经切割和表面磨制制得轻质墙体材料。

本实施例制得产品的技术指标为：抗压强度为15.8Mpa，导热率低于0.06W/m·k，吸水率为22％，视孔隙率10％，体积密度为0.67g/cm³。

本发明是经过多位高强轻质建筑材料研究人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，制备得到的高强轻质建筑材料抗压强度≥12Mpa，导热率≤0.08W/m·k，吸水率为8％～22％，视孔隙率8％～20％，体密度为0.3~0.8g/cm³，轻质墙体材料具有质轻、多孔、防火、隔热、隔音、无毒、无菌、无味等特性，经济环保，而且废弃后材料可以重复利用，具有突出的实质性特征和显著进步。

Claims

1.一种废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料，该高强轻质建筑材料原料组成包括92~97%废玻璃、3~10%发泡剂、1~5%稳泡剂，其特征在于，该高强轻质建筑材料各原料废玻璃、发泡剂、稳泡剂分别先研磨成80~150目、180~220目、180~220目得到废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂，废玻璃粉剂、发泡粉剂、稳泡粉剂按照重量比例92~97％：3~8％：1~5%置于带有磨球的搅拌器中高速搅拌均匀得到混合粉料，混合粉料放置在成型容器内，在700~1000℃的温度烧结20~50min，冷却得到高强轻质建筑材料。

2.根据权利要求1所述的废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料，其特征在于，所述的发泡剂其有效成分为碳酸钙、炭黑中的任一种及其他们的组合物；所述稳泡剂为硼砂；所述的废玻璃为废弃的玻璃边角料或是洗净后的废弃玻璃碎片。

3.根据权利要求1所述的废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料，其特征在于，所述磨球为二氧化锆球、不锈钢球、氧化铝陶瓷球中的任一种或是他们的组合物，磨球的直径为0.5~3mm。

4.根据权利要求1所述的废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料，其特征在于，所述高速搅拌其转速为2000-5000rpm。

5.一种制备权利要求1-4任一项所述的废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料方法，其特征在于：所述的发泡剂其有效成分为碳酸钙、炭黑中的任一种及其他们的组合物；所述稳泡剂为硼砂；所述的废玻璃为废弃的玻璃边角料或是洗净后的废弃玻璃碎片。

7.根据权利要求5所述的制备废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料方法，其特征在于：所述磨球为二氧化锆球、不锈钢球、氧化铝陶瓷球中的任一种或是他们的组合物，磨球的直径为0.5~3mm。

8.根据权利要求5所述的制备废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料方法，其特征在于：所述高速搅拌其转速为2000-5000rpm。

9.根据权利要求5所述的制备废玻璃发泡生产的高强轻质建筑材料方法，其特征在于：制备得到的高强轻质建筑材料抗压强度≥15Mpa，导热率≤0.08W/m·k，吸水率为8％～22％，视孔隙率8％～20％，体密度为0.3~0.8g/cm³。