CN106348611A - 一种粉煤灰制备泡沫玻璃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉煤灰制备泡沫玻璃的方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明首先将粉煤灰、生石灰混合搅拌后，与黄土、氟铝酸钠等物质进行混合煅烧，得到混合颗粒，再将腺嘌呤、尿素和丙酮等物质混合加热后，经煅烧，得到石墨相氮化碳颗粒，接着将废弃玻璃清洗粉碎后，与三氧化二硼、硝酸钾混合，得到玻璃混合粉末，最后将其与混合颗粒、石墨相氮化碳颗粒等物质混合发泡即可得到泡沫玻璃。本发明制备的泡沫玻璃其泡壁厚薄均匀，提高了其抗折强度，抗折强度为4.5～5.1MPa；以废弃玻璃为主要原料，再辅以粉煤灰等物质，原材料获取简易，成本低廉，可广泛应用于建筑材料领域。

Description

一种粉煤灰制备泡沫玻璃的方法
技术领域
本发明涉及一种粉煤灰制备泡沫玻璃的方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
泡沫玻璃也称为多孔玻璃，是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合后，再经过高温熔化、发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。目前，国内泡沫玻璃的年产量为5万m3，仅国内的实际年需求量就在10万m3以上，而且国外也存在着需求市场，泡沫玻璃具有广阔的市场发展空间。传统泡沫玻璃的主要原料为废玻璃，虽然可用尾矿、赤泥、粉煤灰等作为辅助原料，但废玻璃的含量在60%以上；传统的泡沫玻璃制备过程都经过预热、发泡、稳泡、退火等工序，工艺周期长，操作复杂；加入的发泡剂、稳泡剂、改性剂成本较高。
目前国内市场上供应的泡沫玻璃存在着机械强度低的问题，所以目前国产泡沫玻璃尚未应用在建筑领域。这主要是因为目前国内用于制备泡沫玻璃的造孔剂分为氧化还原型造孔剂和分解型造孔剂两类，氧化还原型造孔剂主要有碳黑、碳化硅、石墨等，这些造孔剂的分解温度往往与一般玻璃粉基料始熔温度的匹配性差，难得到理想的产品；分解型造孔剂主要有碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、有机物、双氧水等，但由于造孔剂自身特性及分解产物的作用易使所制得泡沫玻璃的泡壁厚薄不均匀，易形成连通结构，因而以这些传统造孔剂制备的泡沫玻璃抗折强度一般低于4Mpa，难以满足建筑领域对泡沫玻璃强度的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有的泡沫玻璃泡壁厚薄不均匀，降低了抗折强度，难以满足建筑领域对泡沫玻璃强度的要求的问题，本发明首先将粉煤灰、生石灰混合搅拌后，与黄土、氟铝酸钠等物质进行混合煅烧，得到混合粉末，再将维生素B4、尿素和丙酮等物质混合加热后，经煅烧，得到石墨相氮化碳颗粒，接着将废弃玻璃清洗粉碎后，与三氧化二硼、硝酸钾混合，得到玻璃混合粉末，最后将其与混合粉末、石墨相氮化碳颗粒等物质混合发泡即可得到泡沫玻璃。本发明制备的泡沫玻璃泡壁厚薄均匀，提高了其抗折强度，可广泛应用于建筑领域。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取1～2kg粉煤灰、100～200g生石灰加入到粉碎机中进行粉碎，过80～100目筛，并置于搅拌机中，再加入1～3L去离子水，在180～200r/min下搅拌20～30min，再依次加入300～400g黄土、8～12g氟铝酸钠，继续搅拌30～40min，随后置于马弗炉中，在700～800℃下煅烧1～2h后，随炉冷却至室温，将煅烧冷却物取出后放入球磨机中球磨2～3h，并过100～200目筛，得到混合粉末，备用；
（2）称取10～20g维生素B4和20～30g尿素加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，升温至70～80℃，在氮气保护条件下，再依次加入100～200mL丙酮、1～3g过氧化月桂酰，搅拌反应2～3h，待反应结束后，将产物加入到搅拌机中，在200～300r/min下搅拌3～4h后，再置于马弗炉中，在900～1000℃下煅烧2～3h，随后自然冷却至室温，并置于球磨机中球磨30～40min，过100～200目筛，得到石墨相氮化碳颗粒，备用；
（3）取3～4kg废弃玻璃加入到容器中，并加入去离子水将其浸没，再加入5～8g椰油脂肪酸二乙酰胺，浸泡10～20min后，置于超声波清洗机中，在200～220W下超声清洗30～40min，取出清洗后的玻璃并置于通风处自然风干后，再置于粉碎机中进行粉碎，过80～100目筛，得到过筛玻璃颗粒，随后将其置于球磨机中，再依次加入5～8g三氧化二硼、6～8g硝酸钾，球磨2～3h，过100～200目筛，得到玻璃混合粉末；
（4）按重量份数计，称取30～40份上述玻璃混合粉末、6～12份碳酸钠、3～5份磷酸氢二铵、20～30份步骤（1）备用的混合粉末、6～8份步骤（2）备用的石墨相氮化碳颗粒、2～4份磷酸钠和100～120份去离子水，加入到搅拌机中，搅拌均匀后，再置于模具中，将模具置于玻璃电熔炉中，在1000～1100℃保温30～40min，随后以15℃/min降温至600～700℃，保温20～30min，再自然冷却至室温，脱模并收集物料，即可得到泡沫玻璃。
本发明制备的泡沫玻璃孔隙率为71～82％，抗压强度为8.9～11.2MPa，抗折强度为4.5～5.1MPa，耐磨性低于1.6×10-3g/cm2。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的泡沫玻璃其泡壁厚薄均匀，提高了其抗折强度，抗折强度为4.5～5.1MPa；
（2）本发明制备的泡沫玻璃以废弃玻璃为主要原料，再辅以粉煤灰等物质，原材料获取简易，成本低廉，可广泛应用于建筑材料等领域。
具体实施方式
首先取1～2kg粉煤灰、100～200g生石灰加入到粉碎机中进行粉碎，过80～100目筛，并置于搅拌机中，再加入1～3L去离子水，在180～200r/min下搅拌20～30min，再依次加入300～400g黄土、8～12g氟铝酸钠，继续搅拌30～40min，随后置于马弗炉中，在700～800℃下煅烧1～2h后，随炉冷却至室温，将煅烧冷却物取出后放入球磨机中球磨2～3h，并过100～200目筛，得到混合粉末，备用；称取10～20g维生素B4和20～30g尿素加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，升温至70～80℃，在氮气保护条件下，再依次加入100～200mL丙酮、1～3g过氧化月桂酰，搅拌反应2～3h，待反应结束后，将产物加入到搅拌机中，在200～300r/min下搅拌3～4h后，再置于马弗炉中，在900～1000℃下煅烧2～3h，随后自然冷却至室温，并置于球磨机中球磨30～40min，过100～200目筛，得到石墨相氮化碳颗粒，备用；再取3～4kg废弃玻璃加入到容器中，并加入去离子水将其浸没，再加入5～8g椰油脂肪酸二乙酰胺，浸泡10～20min后，置于超声波清洗机中，在200～220W下超声清洗30～40min，取出清洗后的玻璃并置于通风处自然风干后，再置于粉碎机中进行粉碎，过80～100目筛，得到过筛玻璃颗粒，随后将其置于球磨机中，再依次加入5～8g三氧化二硼、6～8g硝酸钾，球磨2～3h，过100～200目筛，得到玻璃混合粉末；最后按重量份数计，称取30～40份上述玻璃混合粉末、6～12份碳酸钠、3～5份磷酸氢二铵、20～30份备用的混合粉末、6～8份备用的石墨相氮化碳颗粒、2～4份磷酸钠和100～120份去离子水，加入到搅拌机中，搅拌均匀后，再置于模具中，将模具置于玻璃电熔炉中，在1000～1100℃保温30～40min，随后以15℃/min降温至600～700℃，保温20～30min，再自然冷却至室温，脱模并收集物料，即可得到泡沫玻璃。
实例1
首先取2kg粉煤灰、200g生石灰加入到粉碎机中进行粉碎，过100目筛，并置于搅拌机中，再加入3L去离子水，在200r/min下搅拌30min，再依次加入400g黄土、12g氟铝酸钠，继续搅拌40min，随后置于马弗炉中，在800℃下煅烧2h后，随炉冷却至室温，将煅烧冷却物取出后放入球磨机中球磨3h，并过200目筛，得到混合粉末，备用；称取20g维生素B4和30g尿素加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，升温至80℃，在氮气保护条件下，再依次加入200mL丙酮、3g过氧化月桂酰，搅拌反应3h，待反应结束后，将产物加入到搅拌机中，在300r/min下搅拌4h后，再置于马弗炉中，在1000℃下煅烧3h，随后自然冷却至室温，并置于球磨机中球磨40min，过200目筛，得到石墨相氮化碳颗粒，备用；再取4kg废弃玻璃加入到容器中，并加入去离子水将其浸没，再加入8g椰油脂肪酸二乙酰胺，浸泡20min后，置于超声波清洗机中，在220W下超声清洗40min，取出清洗后的玻璃并置于通风处自然风干后，再置于粉碎机中进行粉碎，过100目筛，得到过筛玻璃颗粒，随后将其置于球磨机中，再依次加入8g三氧化二硼、8g硝酸钾，球磨3h，过200目筛，得到玻璃混合粉末；最后按重量份数计，称取40份上述玻璃混合粉末、12份碳酸钠、5份磷酸氢二铵、30份备用的混合粉末、8份备用的石墨相氮化碳颗粒、4份磷酸钠和120份去离子水，加入到搅拌机中，搅拌均匀后，再置于模具中，将模具置于玻璃电熔炉中，在1100℃保温40min，随后以15℃/min降温至700℃，保温30min，再自然冷却至室温，脱模并收集物料，即可得到泡沫玻璃。
经检测，本发明制备的泡沫玻璃孔隙率为82％，抗压强度为11.2MPa，抗折强度为5.1MPa，耐磨性为1.55×10-3g/cm2。
实例2
首先取1kg粉煤灰、100g生石灰加入到粉碎机中进行粉碎，过80目筛，并置于搅拌机中，再加入1L去离子水，在180r/min下搅拌20min，再依次加入300g黄土、8g氟铝酸钠，继续搅拌30min，随后置于马弗炉中，在700℃下煅烧1h后，随炉冷却至室温，将煅烧冷却物取出后放入球磨机中球磨2h，并过100目筛，得到混合粉末，备用；称取10g维生素B4和20g尿素加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，升温至70℃，在氮气保护条件下，再依次加入100mL丙酮、1g过氧化月桂酰，搅拌反应2h，待反应结束后，将产物加入到搅拌机中，在200r/min下搅拌3h后，再置于马弗炉中，在900℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温，并置于球磨机中球磨30min，过100目筛，得到石墨相氮化碳颗粒，备用；再取3kg废弃玻璃加入到容器中，并加入去离子水将其浸没，再加入5g椰油脂肪酸二乙酰胺，浸泡10min后，置于超声波清洗机中，在200W下超声清洗30min，取出清洗后的玻璃并置于通风处自然风干后，再置于粉碎机中进行粉碎，过80目筛，得到过筛玻璃颗粒，随后将其置于球磨机中，再依次加入5g三氧化二硼、6g硝酸钾，球磨2h，过100目筛，得到玻璃混合粉末；最后按重量份数计，称取30份上述玻璃混合粉末、6份碳酸钠、3份磷酸氢二铵、20份备用的混合粉末、6份备用的石墨相氮化碳颗粒、2份磷酸钠和100份去离子水，加入到搅拌机中，搅拌均匀后，再置于模具中，将模具置于玻璃电熔炉中，在1000℃保温30min，随后以15℃/min降温至600℃，保温20min，再自然冷却至室温，脱模并收集物料，即可得到泡沫玻璃。
经检测，本发明制备的泡沫玻璃孔隙率为71％，抗压强度为8.9MPa，抗折强度为4.5MPa，耐磨性为1.45×10-3g/cm2。
实例3
首先取1kg粉煤灰、150g生石灰加入到粉碎机中进行粉碎，过90目筛，并置于搅拌机中，再加入2L去离子水，在190r/min下搅拌25min，再依次加入350g黄土、10g氟铝酸钠，继续搅拌35min，随后置于马弗炉中，在750℃下煅烧2h后，随炉冷却至室温，将煅烧冷却物取出后放入球磨机中球磨2h，并过150目筛，得到混合粉末，备用；称取15g维生素B4和25g尿素加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，升温至75℃，在氮气保护条件下，再依次加入150mL丙酮、2g过氧化月桂酰，搅拌反应2h，待反应结束后，将产物加入到搅拌机中，在250r/min下搅拌3h后，再置于马弗炉中，在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温，并置于球磨机中球磨35min，过150目筛，得到石墨相氮化碳颗粒，备用；再取3kg废弃玻璃加入到容器中，并加入去离子水将其浸没，再加入6g椰油脂肪酸二乙酰胺，浸泡16min后，置于超声波清洗机中，在210W下超声清洗35min，取出清洗后的玻璃并置于通风处自然风干后，再置于粉碎机中进行粉碎，过90目筛，得到过筛玻璃颗粒，随后将其置于球磨机中，再依次加入7g三氧化二硼、7g硝酸钾，球磨2h，过150目筛，得到玻璃混合粉末；最后按重量份数计，称取35份上述玻璃混合粉末、10份碳酸钠、4份磷酸氢二铵、25份备用的混合粉末、7份备用的石墨相氮化碳颗粒、3份磷酸钠和110份去离子水，加入到搅拌机中，搅拌均匀后，再置于模具中，将模具置于玻璃电熔炉中，在1050℃保温35min，随后以15℃/min降温至650℃，保温25min，再自然冷却至室温，脱模并收集物料，即可得到泡沫玻璃。
经检测，本发明制备的泡沫玻璃孔隙率为80％，抗压强度为10.4MPa，抗折强度为4.7MPa，耐磨性为1.4×10-3g/cm2。

Claims (1)

1.一种粉煤灰制备泡沫玻璃的方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取1～2kg粉煤灰、100～200g生石灰加入到粉碎机中进行粉碎，过80～100目筛，并置于搅拌机中，再加入1～3L去离子水，在180～200r/min下搅拌20～30min，再依次加入300～400g黄土、8～12g氟铝酸钠，继续搅拌30～40min，随后置于马弗炉中，在700～800℃下煅烧1～2h后，随炉冷却至室温，将煅烧冷却物取出后放入球磨机中球磨2～3h，并过100～200目筛，得到混合粉末，备用；
（2）称取10～20g维生素B4和20～30g尿素加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并置于水浴锅中，升温至70～80℃，在氮气保护条件下，再依次加入100～200mL丙酮、1～3g过氧化月桂酰，搅拌反应2～3h，待反应结束后，将产物加入到搅拌机中，在200～300r/min下搅拌3～4h后，再置于马弗炉中，在900～1000℃下煅烧2～3h，随后自然冷却至室温，并置于球磨机中球磨30～40min，过100～200目筛，得到石墨相氮化碳颗粒，备用；
（3）取3～4kg废弃玻璃加入到容器中，并加入去离子水将其浸没，再加入5～8g椰油脂肪酸二乙酰胺，浸泡10～20min后，置于超声波清洗机中，在200～220W下超声清洗30～40min，取出清洗后的玻璃并置于通风处自然风干后，再置于粉碎机中进行粉碎，过80～100目筛，得到过筛玻璃颗粒，随后将其置于球磨机中，再依次加入5～8g三氧化二硼、6～8g硝酸钾，球磨2～3h，过100～200目筛，得到玻璃混合粉末；
（4）按重量份数计，称取30～40份上述玻璃混合粉末、6～12份碳酸钠、3～5份磷酸氢二铵、20～30份步骤（1）备用的混合粉末、6～8份步骤（2）备用的石墨相氮化碳颗粒、2～4份磷酸钠和100～120份去离子水，加入到搅拌机中，搅拌均匀后，再置于模具中，将模具置于玻璃电熔炉中，在1000～1100℃保温30～40min，随后以15℃/min降温至600～700℃，保温20～30min，再自然冷却至室温，脱模并收集物料，即可得到泡沫玻璃。
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