CN1076329C - 浮石泡沫玻璃保温材料及其制备方法 - Google Patents

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    • C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • C03C11/007—Foam glass, e.g. obtained by incorporating a blowing agent and heating

Abstract

一种浮石泡沫玻璃保温材料及其制备方法，是以浮石砂粉或火山灰(粉)为主要原料，同时加入浮石砂粉或火山灰粉重量的20-30%助熔剂，3-9%的改性剂，2-5%发泡剂，1-3%稳定剂，经750℃焙烧后自然冷却制得，该泡沫玻璃保温材料，具有原材料广泛易得，生产工艺简单，成本低廉等优点，而且该泡沫玻璃保温材料保温性能好，抗压强度高。

Description

浮石泡沫玻璃保温材料及其制备方法
本发明涉及一种泡沫玻璃保温材料及其制备方法，用于建筑保温、吸音、装饰及工业保温、保冷工程等方面。
目前制造泡沫玻璃均用玻璃粉(硅酸钠碎玻璃)为原料，玻璃粉是由工业碎玻璃和日用碎玻璃所得到的，也有用矿物原料经二次加工，水淬后经过烘干及粉碎、研磨来代替部分玻璃粉，再进行高温焙烧(1000—1200℃)左右后制得泡沫玻璃制品。生产这种泡沫玻璃制品的原材料来源较窄、工艺较繁琐，生产成本比较高，应用范围较小，只能应用于较特殊工业保温工程上。且价格昂贵(2600—2800元/M3)，推广使用受限制，生产量低。
本发明的目的在于提出一种利用天然矿物浮石熔岩作为原料，特别是利用浮石熔岩破碎后的浮石砂粉作为焙烧浮石泡沫玻璃的材料生产浮石泡沫玻璃，该浮石泡沫玻璃具有生产工艺简单，成本低廉，原材料来源丰富等优点，解决已有利用玻璃粉制造泡沫玻璃存在的成本高，工艺复杂，原材料来源困难等问题，该浮石泡沫玻璃可广泛用于建筑、构筑物的保温、保冷等行业。
本发明的主要技术内容是，该浮石泡沫玻璃保温材料是以浮石砂粉或火山灰(粉)为主要原料，同时加入占浮石砂粉或火山灰粉总量的20～30％助熔剂，3—9％改性剂，2—5％发泡剂，1—3％稳定剂，经℃750—850℃焙烧后自然冷却制得板状或块状物。
加入助熔剂、改性剂、发泡剂、稳定剂的重量比分别是浮石砂粉或火山灰粉重量的27％、8％、1.8％、0.9％。
发泡剂可采用碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁等，硝酸钾、硝酸钠等，硼酸、硼砂、碳黑、碳化硅、氧化硅、水玻璃等，改性剂为硅酸钠，稳定剂为磷酸钠，助溶剂为长石、方解石、白石。
浮石泡沫玻璃保温材料的配方中所用浮石砂粉或火山灰(粉)的成份范围是：
SiO2：50～70％
Al2O3：12％～13％
Fe2O3：1.3％～4.5％
MnO：0.06％～0.15％
MgO：4.2％～7.4％
CaO：5.8％～7.0％
K2O：4.3％～5.7％
烧失量：1.22％～2.25％
该浮石泡沫保温材料的制备方法为：
首先将浮石砂粉或火山灰粉加入助熔剂，干燥后磨粉为80—110目；然后加入改性剂、发泡剂、稳定剂混合搅拌用强制式搅拌机或球磨机搅拌2—4小时，速度为1250转/分，拌后的混合料成可塑体；然后装入内壁涂有脱模剂(高岭土、耐火土)的耐热铸铁或不锈钢板制成可拆卸板式组合结构的模具里，进行焙烧发泡；焙烧在马沸式电炉或马沸混式煤气炉、油炉、天然气炉内进行，炉内温差在10—20℃；焙烧分为加热、发泡、稳定、退火四个阶段；窑炉内环境为中性，加热阶段650℃以下升温度速度为6—8℃/分，650—750℃升温速度为7—10℃/分，发泡阶段温度为750—850℃，达到发泡温度后恒温45—60分钟，后退火850—620℃区间以15—20℃/分降温，从620—400℃之间降温速度5—7℃/分，温度在400—260℃之间降温速度为0.7—1℃/分，260℃以下在窑内自然冷却到窑内温度。
加热阶段不宜太快，防止坯料内外温差过大，但也不宜过慢，否则产生“死温”，使坯料成死体物品。升温速度为6—8℃/分，窑炉内环境要求还原成中性，不宜形成氧化环境。
发泡温度为750—850℃。650—750℃为快速升温阶段，升温速度为7—10℃/分，由于发泡剂并不是在发泡温度时才分解或反应，而是在更低的温度已开始部分分解和反应，因此该温度范围不宜停留时间过长，否则分解或反应生成的气体，将从尚未形成玻璃相的坯体的空隙中逸出，这样得到泡沫气相很少，容量大。只有快速升温，发泡剂产生大量气体的同时使浮石粉也开始形成转化的玻璃相，在这种情况下，气体为转化的浮石粉玻璃质却包裹而不能逸出，可以得到孔小多密的浮石泡沫玻璃。当温度升到发泡温度时，需要恒温45—60分钟，使气相充分产生，发泡完善。
稳定阶段又称为快速冷却阶段，即850—620℃区间，以15—20℃/分的冷却速度，将浮石泡沫玻璃冷却，其目的在于使玻璃质冷却固化，形成的泡沫稳定，从620—400℃之间，降温速度可以稍慢，一般为5—7℃/分。
退火阶段对浮石泡沫玻璃的强度影响很大，因为浮石泡沫玻璃为多孔材料，导热性能差，所以退火速度要慢，温度在400—260℃之间时，降温速度为0.7—1℃/分，260℃以下在退火窑内自然冷却到室温或制冷冷却。
本发明的技术效果在于，该浮石玻璃保温材料是以浮石砂或火山灰粉为重要原料制成的，因此具有材料广泛易得，成本低，价格便宜的优点，可广泛应用建筑业和保温、保冷的构筑业中。另外生产浮石玻璃保温材料的工艺方法比已有的生产泡沫玻璃保温材料的工艺方法简单，容易生产制造。另外，用该方法生产的浮石泡沫玻璃保温材料保温性能好，抗压强度高。其性能为：容重290～313kg/m2，抗压强度2.5～3.5MPa(容量310～313kg/m2)导热系数0.058～0.061W/m·k(容量300～313kg/m3)，15次循环冻融后重量损失为0％～1.5％，使用温度-200～+600℃。
实现本发明的实施例为：
1、采用天然浮石熔岩矿物的废料浮石砂粉(黑龙江省克东浮石砂)，其成份为：
Al2O3：11.9％    SiO：50.45％
CaO：5.80％        Fe2O3：1.28％
Na2O：3.24％      MgO：4.21％
烧失量：1.22％(上述均为重量百分比)
通过80目筛，另加27％的助熔剂，8％的改性剂，1.8％的发泡剂，0.9％的稳定剂进行混拌4小时，配合料装在耐火模具中，装料量为模具窑量的30％。装完料的模具送入窑中，以6℃/分的升温速度加热到750℃，再以8℃/分的升温速度升温到850℃，在850℃下恒温40分钟，然后以15℃/分的冷却速度降温到620℃，再以5℃/分的冷却速度降到400℃，在400～260℃区间以1℃/分的冷却速度进行退火，最后在退火窑中自然冷却到室温，脱模。
实施例2：采用天然浮石熔岩矿物的废料浮石砂粉的成分为：(长白山浮石)
Al2O3：8.90％    SiO2：71.08％
CaO：2.77％        Fe2O3：3.17％
Na2O：9.36％     MgO：0.93％
K2O：3.78％      烧失量：2.25％(上述均为重量百分比)
通过110目筛，另加浮石砂粉重量的29％的助熔剂，8％的改性剂，2.5％的发泡剂，1.3％的稳定剂进行混合搅拌3.5小时，然后装入耐火的模具中，装料量为模具容重的25％。并把模具送入窑炉中，以6℃/分的升温速度加热750℃，再以8℃/分的升温速度，升温到850℃，在850℃下恒温30分钟然后以15℃/分的冷却速度降温到620℃，再以5℃/分的冷却速度降到400℃，在400～260℃区间以1℃/分的冷却速度进行退火，最后在退火窑中自然冷却到室温，脱模。
采用上述配方方法得到的浮石泡沫玻璃保温材料，其性能为：容重320～450kg/m2，抗压强度3～4MPa，抗折强度0.96～1.5MPa，导热系数0.060～0.063W/m·k，吸水率为＜5～＜6％(24小时体积吸水率)，15次循环冻融合格(重量损失指标为1.5～2％)。使用温度为-200～+600℃。
图1为现有生产泡沫玻璃的生产流程图；
图2为本发明的生产工艺流程图。

Claims (4)

1、一种浮石泡沫玻璃保温材料，其特征在于该泡沫玻璃保温材料是以浮石粉或火山灰为主要原料，同时加入占浮石粉或火山灰重量的20～30％的助熔剂，3—9％的改性剂，2—5％发泡剂，1—3％稳定剂，经750℃～850℃焙烧后自然冷却制得的板状或块状物。
2、根据权利要求1所述浮石泡沫玻璃保温材料，其特征在于发泡剂为碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁，硝酸钾、硝酸钠，硼酸、硼砂、碳黑、碳化硅、氧化硅、水玻璃，助熔剂为长石、方解石、白石，改性剂为硅酸钠，稳定剂为磷酸钠。
3、根据权利要求1所述浮石泡沫玻璃保温材料，其特征在于浮石粉或火山灰的成份范围是，SiO2：50～70％，Al2O3；12％～13％，Fe2O3；1.3％～4.5％，MnO：0.06％～0.15％，MgO：4.2％～7.4％，CaO：5.8％～7.0％，K2O：4.3％～5.7％，烧失量1.22％～2.25％。
4、权利要求1所述的浮石泡沫玻璃保温材料的制备方法为：首先向浮石粉或火山灰加入助熔剂，干燥后磨粉为80—110目；然后加入改性剂、发泡剂、稳定剂混合搅拌用强制搅拌机或球磨机搅拌2—4小时，速度为1250转/分，拌后的混合料成可塑体；然后装入内壁涂有脱模剂的耐热铸铁或不锈钢板制成可拆卸板式组合结构的模具里，进行焙烧发泡；焙烧在马沸式电炉或马沸混式煤气炉、油炉、天然气炉内进行，炉内温差在10—20℃；焙烧分为加热、发泡、稳定、退火四个阶段；窑炉内环境为中性，加热阶段650℃以下升温速度为6—8℃/分，650—750℃升温速度为7—10℃/分；发泡阶段温度为750—850℃，达到发泡温度后恒温45—60分钟；后退火850—620℃区间以15—20℃/分降温，从620—400℃之间降温速度为5—7℃/分，温度在400—260℃之间降温速度为0.7—1℃/分，260℃以下在窑内自然冷却到窑内温度。
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