CN105985020A

CN105985020A - 泡沫微晶玻璃及泡沫玻璃制备方法

Info

Publication number: CN105985020A
Application number: CN201510064230.9A
Authority: CN
Inventors: 肖永力; 石福志; 李永谦; 刘茵; 谢梦芹; 范建峰
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明涉及建筑装饰材料领域，尤其涉及一种建筑保温陶瓷材料及其原料的生产方法。一种泡沫微晶玻璃制备方法，以泡沫玻璃为原料经过热处理得到泡沫微晶玻璃，热处理过程中先成核后晶化，成核晶化过程中使玻璃处于周期性运动状态，完毕后降温至室温得到所需要的泡沫微晶玻璃。一种泡沫玻璃制备方法，顺序进行熔化、均质、澄清、成形引泡得到泡沫玻璃。本发明方法将泡沫玻璃进行热处理后得到泡沫微晶玻璃，将成泡和晶化分步进行，这样不但保证了成泡的质量，还能直接利用热炉渣的显热，实现泡沫微晶玻璃的连续生产，降低了产品的能耗，最终得到的泡沫微晶玻璃具有低热导率、高强度和耐磨性等优点，产品附加值高。

Description

泡沫微晶玻璃及泡沫玻璃制备方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰材料领域，尤其涉及一种建筑保温陶瓷材料及其原料的生产方法。

背景技术

高炉、转炉、平炉、电炉冶炼钢铁或生产黄磷的过程中均会产生很多蕴含大量显热的废渣，以往传统的处理方法是将其水淬成渣用作水泥砂浆、路面填充基料和安全骨料等，但其附加值非常低；而热态炉渣水淬过程中，其蕴含的大量显热被浪费；且水淬会产生大量的腐蚀性热蒸汽，造成空气和水的二次污染。故如何利用其显热并提高炉渣的附加值，对废弃资源的综合利用具有重要的现实意义。

泡沫微晶玻璃作为新兴发展起来的一种玻璃陶瓷，由于兼具了泡沫玻璃质轻、保温、隔热和微晶玻璃高强度、高耐磨等优良特性，已成为一种新型建筑保温材料而广泛应用于建筑物的承重、保温和吸音墙等。泡沫微晶玻璃通常是在基础配方料或熔融水淬后制备的基础配方料中混入发泡剂等外加剂，于特制模具中成型后再放入马弗炉内经预热、熔融、发泡、稳泡、析晶等工艺而形成，一般由玻璃相、晶体和气孔三部分组成，即在均匀分布大量气孔的玻璃相基体中分布着大量微小晶体，使玻璃与晶体网络连结在一起，形成玻晶交织结构。国内外学者已借助多种原料通过烧结工艺制备得到了泡沫微晶玻璃。如：王晴等(中国陶瓷, 2011, 47, 32-34)以掺入适量脱镁硼泥的玻璃粉为主料，C、MnO₂为复合发泡剂，ZrO₂、TiO₂为晶核剂制备了硼硅酸盐泡沫微晶玻璃。Chen等(Materials Letters, 2011, 65, 3555-3558)利用粉煤灰作主料，添加发泡剂硅酸钠和稳泡剂磷酸钠，在15MPa下压制成型烧结得到主晶相为钠长石、最大抗压强度达10.51MPa的泡沫微晶玻璃。

中国专利201010537506.8中也提出了一种用高炉热熔渣制备泡沫微晶玻璃及其方法，其具体做法是以包钢高炉热熔渣为主要原料，将粉煤灰，硼砂，纯碱，稀选尾矿，石英砂等分别计量，混匀，烧制成多孔块体加入渣包中，利用高炉热熔渣进行熔融，熔融料经水淬得到不同粒度的玻璃水淬料；将玻璃水淬料干燥，球磨，加入发泡剂，混合，压制或铺料成型，然后再加热进行核化、晶化、烧结制备出泡沫微晶玻璃。其虽然利用了一些高炉渣热量来进行混料，但其本质还是通过发泡剂烧结加工的过程。

发泡剂烧结工艺大多以冷态或熔融水淬炉渣为原料，而玻璃料从热态冷却再至高温熔融这一过程存在大量的能源浪费、物质消耗，而固冷态玻璃料所需的粉碎作业同样也比较复杂；另外在烧结工艺中，随着热处理温度的不断升高，发泡与析晶几乎同时发生。一方面，玻璃相析晶后增强了骨架的机械性能，使其具有一定强度；但另一方面，析晶也使玻璃的表观粘度增大，限制孔的膨胀或发泡过程，影响了最终的发泡效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种泡沫微晶玻璃制备方法将泡沫玻璃进行热处理后得到泡沫微晶玻璃，将成泡和晶化分步进行，这样不但保证了成泡的质量，提高了泡沫微晶玻璃的性能，还直接利用热炉渣的显热，实现泡沫微晶玻璃的连续生产，降低了产品的能耗。

本发明是这样实现的：一种泡沫微晶玻璃制备方法，以泡沫玻璃为原料经过热处理得到泡沫微晶玻璃，热处理过程包括以下步骤：

S1：使泡沫玻璃处于500～800℃，在此温度下进行成核保温一定时间，在成核保温期间使泡沫玻璃处于周期性运动状态；

S2：成核保温完毕后加热到800～1100℃进行晶化保温一定时间，在晶化保温期间使泡沫玻璃处于周期性运动状态；

S3：晶化保温完毕后降温至室温的到所需要的泡沫微晶玻璃。

所述步骤一中使泡沫玻璃处于500～800℃具体为前步工艺制备泡沫玻璃时不降到室温脱模，直接降温到500～800℃用于制备泡沫微晶玻璃。

所述步骤一中，成核保温时间为0.5～5小时。

所述步骤二中，晶化保温时间为0.5～5小时。

所述步骤一、二中，所述周期性运动状态为以一定转速旋转、匀变速往复运动或在一环形轨道上匀速运动。

一种泡沫玻璃制备方法，制备泡沫玻璃用原料的质量组分为，热炉渣30～90份，辅料70～10份，包括以下步骤：

S1：直接向热炉渣内添加辅料并使温度保持在1200～1600℃，熔化一定时间；

S2：将熔化产物变温至1000～1400℃后澄清一定时间得到玻璃熔体；

S3：将玻璃模具加热到澄清温度，将玻璃熔体浇铸在玻璃模具内进行成型，在成型的同时用气管吹入气体在玻璃熔体内形成气泡，并保温一定时间，得到所需要的泡沫玻璃。

所述辅料包括石英砂和添加料，添加料根据需要从白云石、石灰石、方解石、镁砂、长石、钾长石中按照任意比例选取。

在辅料中，以质量份计，所述石英砂含量为0～80份，添加料含量为100～20份。

所述的泡沫玻璃用原料中还添加有0～10份的澄清剂。

所述的泡沫玻璃用原料中还添加有0～10份的晶核剂。

本发明泡沫微晶玻璃制备方法将泡沫玻璃进行热处理后得到泡沫微晶玻璃，将成泡和晶化分步进行，这样不但保证了成泡的质量，提高了泡沫微晶玻璃的性能，还直接利用热炉渣的显热，实现泡沫微晶玻璃的连续生产，降低了产品的能耗，是冶金行业实现节能减排，增强效益的重要途径。

本方法在热态下直接制备泡沫玻璃然后再微晶化后得到泡沫微晶玻璃，其所含孔的尺寸和分布均可控，在晶化的过程中使玻璃处于周期性运动状态中，防止泡沫玻璃在热处理过程中软化、坍塌，使其保持其原有的空洞形态，使得最终得到的泡沫微晶玻璃具有低热导率、高强度和耐磨性等优点，产品附加值高。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例

一种泡沫微晶玻璃制备方法，以泡沫玻璃为原料经过热处理得到泡沫微晶玻璃，热处理过程包括以下步骤：

S1：使泡沫玻璃处于500～800℃，在此温度下进行成核保温0.5～5小时，在成核保温期间使泡沫玻璃处于周期性运动状态；

S2：成核保温完毕后加热到800～1100℃进行晶化保温0.5～5小时，在晶化保温期间使泡沫玻璃处于周期性运动状态；

S3：晶化保温完毕后降温至室温的到所需要的泡沫微晶玻璃，对泡沫微晶玻璃进行切割、打磨、抛光后得到最终的产品。

在本发明中，考虑到节能增效的因素，本制备泡沫微晶玻璃的原料直接使用刚成形的泡沫玻璃，所述步骤一中使泡沫玻璃处于500～800℃具体为前步工艺制备泡沫玻璃时，得到的泡沫玻璃不降到室温脱模，直接降温到500～800℃用于制备泡沫微晶玻璃。

在本发明中，所述步骤一、二中，所述周期性运动状态为将模具放置在一转盘上以一定转速旋转，转速通常为5～100转/分钟，或将模具放置在一滑道上做匀变速往复运动，或设置一环形轨道，将模具放置环形轨道上做匀速运动。

一种泡沫玻璃制备方法，制备泡沫玻璃用原料的质量组分为，热炉渣30～90份，辅料70～10份；在辅料中，以质量份计，所述石英砂含量为0～80份，添加料含量为100～20份；包括以下步骤：

S3：将玻璃模具加热到澄清温度，将玻璃熔体浇铸在玻璃模具内进行成型，在成型的同时用气管吹入气体在玻璃熔体内形成气泡，并保温一定时间，即得到所需要的泡沫玻璃；此时泡沫玻璃可以降到室温进行脱模，也可以直接用作制备泡沫微晶玻璃的原料。

在本发明中，所述辅料包括石英砂和添加料，添加料结合炉渣的成分，根据需要从白云石、石灰石、方解石、镁砂、长石、钾长石中按照任意比例选取；作为优选，辅料的含量通常为石英砂0~80份、白云石0~40份、石灰石0~25份、方解石0~35份、镁砂0~25份、长石0~40份、钾长石0~40份。

在发明制备泡沫玻璃的过程中，根据炉渣本身成分不同可以选择添加澄清剂，当炉渣内缺乏澄清剂时，所述的泡沫玻璃用原料中还添加有0～10份的澄清剂，即制备该泡沫玻璃的原料质量组分为热炉渣30～90份，辅料10～70份，澄清剂0～10份；所述的澄清剂选自纯碱、碳酸氢钠、硝酸钠等中的一种或多种任意比例混合，本领域技术人员可以根据需要选择最适合的澄清剂，并不限于选用以上所列举的澄清剂。

同样上述所说情况，在发明制备泡沫玻璃的过程中，根据炉渣本身成分不同可以选择添加晶核剂，当炉渣内缺乏晶核剂时，所述的泡沫玻璃用原料中还添加有0～10份的晶核剂，即制备该泡沫玻璃的原料质量组分为热炉渣30～90份，辅料10～70份，晶核剂0～10份，当同时添加有澄清剂时，原料质量组分为热炉渣30～90份，辅料10～70份，晶核剂0～10份，澄清剂0～10份；所述的晶核剂选自氧化铬、氧化钛、碳化硅等中的一种或多种任意比例混合，本领域技术人员可以根据需要选择最适合的晶核剂，并不限于选用以上所列举的成晶剂。

实施例1

以总质量份计，将石英砂5份、长石5份、镁砂3份、纯碱1份、氧化铬1份引入热态钢渣85份中于1300℃的玻璃熔化炉中熔融4小时，1200℃澄清3小时；将得到的熔体直接浇铸在加热到1300℃的模具上保温3小时，在保温的同时通过气管向其内部吹空气，得到泡沫玻璃；待保温结束后降至850℃保温2小时，在保温的同时，让所得泡沫玻璃旋转，转速为100转/分钟；再以1℃/分钟至950℃保温1小时，保温时将晶化中的泡沫玻璃放置在环形轨道到以1米/秒的速度做匀速运动；最后冷却至室温，脱模后得到泡沫微晶玻璃；最后对泡沫微晶玻璃进行切割、打磨、抛光后得到最终的产品。

实施例2

以总质量份计，将石英砂8份、白云石8份、钾长石8份、纯碱3份、氧化铬3份引入热态高炉渣70份中于1400℃的玻璃熔化炉中熔融6小时，1200℃澄清4小时；将得到的熔体直接浇铸在加热到1200℃的模具上保温4小时，在保温的同时通过气管向其内部吹空气，得到泡沫玻璃；待保温结束后降至840℃保温4小时，在保温的同时，让所得泡沫玻璃旋转，转速为50转/分钟；再以2℃/分钟至940℃保温4小时；最后冷却至室温，脱模后得到泡沫微晶玻璃；最后对泡沫微晶玻璃进行切割、打磨、抛光后得到最终的产品。

实施例3

以总质量份计，将石英砂50份、石灰石10份、碳酸氢钠5份、氧化钛3份、氧化铬2份引入热态磷渣30份中于1500℃的玻璃熔化炉中熔融8小时，1200℃澄清3小时；将得到的熔体直接浇铸在加热到1100℃的模具上保温4小时，在保温的同时通过气管向其内部吹氩气；待保温结束后降至820℃保温6小时，在保温的同时，让所得泡沫玻璃旋转，转速为15转/分钟；再以3℃/分钟至920℃保温6小时后冷却至室温，脱模后得到泡沫微晶玻璃；最后对泡沫微晶玻璃进行切割、打磨、抛光后得到最终的产品。

实施例4

以总质量份计，将石英砂15份、方解石15份、硝酸钠3份、氧化钛2份、碳化硅5份引入热态铜渣60份中于1600℃的玻璃熔化炉中熔融10小时，1000℃澄清0.5小时；将得到的熔体直接浇铸在加热到1000℃的模具上保温5小时，在保温的同时通过气管向其内部吹氮气；待保温结束后降至800℃保温8小时，在保温的同时，让所得泡沫玻璃旋转，转速为5转/分钟；再以5℃/分钟至900℃保温12小时后冷却至室温，脱模后得到泡沫微晶玻璃；最后对泡沫微晶玻璃进行切割、打磨、抛光后得到最终的产品。

Claims

1.一种泡沫微晶玻璃制备方法，其特征是以泡沫玻璃为原料经过热处理得到泡沫微晶玻璃，热处理过程包括以下步骤：

S3：晶化保温完毕后降温至室温得到所需要的泡沫微晶玻璃。

2.如权利要求1所述的泡沫微晶玻璃制备方法，其特征是：所述步骤一中使泡沫玻璃处于500～800℃具体为前步工艺制备泡沫玻璃时不降到室温脱模，直接降温到500～800℃用于制备泡沫微晶玻璃。

3.如权利要求1或2所述的泡沫微晶玻璃制备方法，其特征是：所述步骤一中，成核保温时间为0.5～5小时。

4.如权利要求1或2所述的泡沫微晶玻璃制备方法, 其特征是：所述步骤二中，晶化保温时间为0.5～5小时。

5.如权利要求1或2所述的泡沫微晶玻璃制备方法, 其特征是：所述步骤一、二中，所述周期性运动状态为以一定转速旋转、匀变速往复运动或在一环形轨道上匀速运动。

6.一种泡沫玻璃制备方法，其特征是：制备泡沫玻璃用原料的质量组分为热炉渣30～90份，辅料70～10份，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的泡沫玻璃制备方法，其特征是：所述辅料包括石英砂和添加料，添加料根据需要从白云石、石灰石、方解石、镁砂、长石、钾长石中按照任意比例选取。

8.如权利要求7所述的泡沫玻璃制备方法，其特征是：在辅料中，以质量份计，所述石英砂含量为0～80份，添加料含量为100～20份。

9.如权利要求6或7所述的泡沫玻璃制备方法，其特征是：所述的泡沫玻璃用原料中还添加有0～10份的澄清剂。

10.如权利要求6或7所述的泡沫玻璃制备方法，其特征是：所述的泡沫玻璃用原料中还添加有0～10份的晶核剂。