CN110372218A - 一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法 - Google Patents

一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种泡沫微晶玻璃的制备方法，具体涉及一种利用工业废弃物赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法。制备其材料的原料组分为：赤泥40~60%、废玻璃10~30%、发泡剂5~12%、稳泡剂3~7%、助溶剂10~20%。大量有效的利用赤泥，降低赤泥对环境的污染，减少自然资源的消耗，同时制备具有保温隔热、防火、防潮等性能的材料，能够替代市面上的普通墙体材料。该种泡沫微晶玻璃的抗折强度为2.3~4.1MPa、导热系数为0.092~0.287w/m。本发明简化了传统泡沫微晶玻璃的生产过程，降低了生产成本，制得的成品性能优良，能够在市场推广应用，带来较大的效益。

Description

一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料的制备领域，具体涉及一种利用工业废弃物赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法。
背景技术
制铝工业的不断发展，使得生产氧化铝时的伴生物赤泥的产量在不断的增加，赤泥消耗的速度远远跟不上赤泥的产生速度，使得赤泥的堆放量越来越大。目前对赤泥的主要处理方式为海底或者陆地堆放，但这样的处理方式带来了一系列的环境问题。赤泥的浸出液的PH值高达10.3~11.3，强碱性的液体使得周围的土壤也呈强碱性，而且其中的液体还含有赤泥中的有害物质，如果与周边的水源接触，人们长期饮用其水质，会对人体产生很大的危害；不仅如此，赤泥风干后，在自然风的作用下，会产生扬尘，污染大气。赤泥的堆放，不仅带来的是环境污染问题，同时，赤泥本生含有价值的部分没被利用，直接堆放的方式是一种资源的浪费，所以对于赤泥的再利用是一个很有意义的研究课题。
目前，世界上对赤泥的主要应用方式有以下几种，一是将赤泥应用到建筑材料的制备中，在我国，赤泥消耗途径中，水泥的制备占据了很大一部分，每年能够消耗数百万吨，但对于赤泥每年数千万吨的产量，仍然是杯水车薪。二是用于制备土壤改良剂，赤泥的组成较为复杂，其中含有丰富的微量元素，经过处理后的赤泥能起到增加农作物产量的作用。三是对赤泥再次回收处理，赤泥中具有较多的有价金属，如Fe、Al、Ga、Ti、Sc等元素，但提取难度较为困难，成本也较高，所以只有少量的赤泥被用在有价金属的回收提取中。
我国是玻璃生产大国，2018年就平板玻璃而言，产量就高达7.9亿重量箱，加上器皿玻璃等特定用途的玻璃，产量就更多了，但废玻璃的回收利用却相对较低，我国每年产生的废玻璃高达5000万吨，然而我国对于废玻璃的合理处理相较于国外的有些国家来说，起步较晚，只有15％左右的利用率，大部分废玻璃只能填埋处理，如果能较好的利用废玻璃，提高废玻璃的利用率，不仅能够节约相关产业的原料使用，同时能够节约大量的能耗。近几年，我国关于废弃物处理的相关行业发展较为迅速，提高废玻璃的利用率的研究是一个十分可观的课题。
赤泥主要含SiO2、Fe2O3、Na2O、Al2O3、CaO、TiO2等氧化物，将赤泥和废玻璃作为原料制备泡沫微晶玻璃是可行的。泡沫微晶玻璃是一种新型环保材料，具有保温隔热、耐化学腐蚀、防火防潮、质量轻等优点，是一种替代建筑非承重墙的优质材料。泡沫微晶玻璃的开发利用能够降低普通墙体材料的原料使用，也就是能够降低黏土的消耗，同时，本发明中泡沫微晶玻璃是以赤泥和废玻璃为原料制备的，还能够降低赤泥和废玻璃对于环境的污染。
发明内容
本发明的目的是为了利用废弃物赤泥和废玻璃来制备泡沫微晶玻璃，大量的利用和消耗赤泥，用以降低赤泥对环境的污染问题，也是一种节约资源的可持续发展理念。同时，制备的泡沫微晶玻璃是一种优良的建筑材料，有较好的市场，带来一定的社会经济效益。
为了达到所述的发明目的，本发明的技术方案如下：
利用赤泥和废玻璃制备泡沫微晶玻璃的原料和其质量百分比为：赤泥 40~60%、废玻璃10~30%、发泡剂 5~12%、稳泡剂 3~7%、助溶剂 10~20%。
所述的原料赤泥为制铝工业中利用拜耳法生产氧化铝的伴生物。
所述的原料废玻璃为日用玻璃、药用玻璃、压花玻璃、玻璃纤维和钢化玻璃等。
所述的发泡剂为碳粉、碳酸钙、碳酸钠、淀粉、小麦粉和活性炭中的至少一种。温度升高，发泡剂产生气泡，温度下降后，气泡留在产品内部，形成泡沫体。
所述的稳泡剂为磷酸钠。稳泡剂能够使发泡剂产生的气泡更加均匀，气泡生成更加稳定，改善泡沫微晶玻璃的性能。
所述的助溶剂为硼酸。助溶剂能够使原料更好地熔融在一起，降低发泡剂的发泡温度区间，更容易产生气泡，提高泡沫微晶玻璃的质量。
需进一步说明的是，原料赤泥和废玻璃是经过预处理的，处理的方式为：将赤泥和废玻璃粉磨至粒径小于100μm，在配料时，赤泥与废玻璃的比例为2.5~4.5之间。
本发明中制备的泡沫微晶玻璃具有以下几个步骤：
(1)按照质量百分比称量，将粉磨后的赤泥、废玻璃与碳酸钠、碳酸钙、磷酸钠、硼酸均匀的混合在一起；
(2)将混合均匀后的原料放入模具压制成型；
(3)将压制成型的胚体放入高温炉内烧制，冷却后得到成品。
上述制备泡沫微晶玻璃成品的过程中，升温制度为：从室温升温至100~130℃(升温速率：＞6℃/min)，保温25~45min对压制的坯体进行干燥，再升温至750~920℃(升温速率：＞6℃/min)，保温时间为5~40min，最后降温至室温(降温速率：＜6℃/min)。
本发明的特点在于，利用赤泥和废玻璃制备泡沫微晶玻璃，增加了赤泥的消耗方式，而且赤泥的使用占比较大，能大量地消耗赤泥，这不仅能够降低赤泥对环境的污染破坏，同时能够节约大量的自然资源，也就是赤泥本身的价值，不必做填埋处理，和传统泡沫微晶玻璃的原料消耗。所制备的泡沫微晶玻璃具有较好的保温隔热、耐化学腐蚀、防火、防潮等性能，能够作为建筑墙体材料，替代目前建筑开发商所使用的普通墙体材料，间接地降低了黏土的需求，有利地促进了环境的保护。
具体实施方式
下面将结合几个具体实施案例来进一步对本发明进行解释，需要说明的是实施例仅仅是为了更好地解释，并不局限于本发明。
实施例1
一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃，方法如下：
原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 50、废玻璃 20、CaCO3 5、Na2CO3 5、Na3PO45、H3BO3 15；
(1)将原料按照上述组分进行称量并均匀的混合在一起；
(2)将混合均匀后的原料放入模具压制成型；
(3)将压制成型的胚体放入高温炉内烧制，冷却后得到成品；
制备泡沫微晶玻璃成品的过程中，所述的升温制度为：从室温升温至120℃(升温速率：7℃/min)，保温20min对压制的坯体进行干燥，再升温至850℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为10min，最后降温至室温(降温速率：5℃/min)。
实施例2
一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃，方法如下：
原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 45、废玻璃 25、CaCO3 5、Na2CO3 5、Na3PO45、H3BO3 15；
(1)将原料按照上述组分进行称量并均匀的混合在一起；
(2)将混合均匀后的原料放入模具压制成型；
(3)将压制成型的胚体放入高温炉内烧制，冷却后得到成品；
制备泡沫微晶玻璃成品的过程中，所述的升温制度为：从室温升温至120℃(升温速率：7℃/min)，保温20min对压制的坯体进行干燥，再升温至820℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为15min，最后降温至室温(降温速率：5℃/min)。
实施例3
一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃，方法如下：
原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 47.5、废玻璃 20、CaCO3 5、Na2CO3 5、Na3PO4 5、H3BO3 17.5；
(1)将原料按照上述组分进行称量并均匀的混合在一起；
(2)将混合均匀后的原料放入模具压制成型；
(3)将压制成型的胚体放入高温炉内烧制，冷却后得到成品；
制备泡沫微晶玻璃成品的过程中，所述的升温制度为：从室温升温至120℃(升温速率：7℃/min)，保温20min对压制的坯体进行干燥，再升温至820℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为20min，最后降温至室温(降温速率：5℃/min)。
实施例4
一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃，方法如下：
原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 45、废玻璃 22.5、CaCO3 5、Na2CO3 5、Na3PO4 5、H3BO3 15；
(1)将原料按照上述组分进行称量并均匀的混合在一起；
(2)将混合均匀后的原料放入模具压制成型；
(3)将压制成型的胚体放入高温炉内烧制，冷却后得到成品；
制备泡沫微晶玻璃成品的过程中，所述的升温制度为：从室温升温至120℃(升温速率：7℃/min)，保温20min对压制的坯体进行干燥，再升温至830℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为10min，最后降温至室温(降温速率：5℃/min)。
实施例5
一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃，方法如下：
原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 45、废玻璃 20、CaCO3 5、Na2CO3 5、Na3PO45、H3BO3 20；
(1)将原料按照上述组分进行称量并均匀的混合在一起；
(2)将混合均匀后的原料放入模具压制成型；
(3)将压制成型的胚体放入高温炉内烧制，冷却后得到成品；
制备泡沫微晶玻璃成品的过程中，所述的升温制度为：从室温升温至120℃(升温速率：7℃/min)，保温20min对压制的坯体进行干燥，再升温至810℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为20min，最后降温至室温(降温速率：5℃/min)。

Claims (9)

1.一种赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法，其特征如下，原料的质量百分比为：赤泥 40~60%、废玻璃 10~30%、发泡剂 5~12%、稳泡剂 3~7%、助溶剂 10~20%。
2.根据权利要求1所述的利用赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所选用的赤泥是制铝工业中，利用拜耳法生产氧化铝时所产生的工业污染废弃物。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所选用的废玻璃为日用玻璃、药用玻璃、压花玻璃、玻璃纤维和钢化玻璃等。
4.根据权利要求1~3所述的赤泥和废玻璃的粒度要求≤100μm，其中赤泥与废玻璃的比例为2.5~4.5。
5.根据权利要求1~4所述的利用赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，进一步优选其原料的质量百分比为：赤泥 45~55%、废玻璃 19~25%、发泡剂 8~12%、稳泡剂3~7%、助溶剂 10~20%。
6.根据权利要求1~5所述的利用赤泥制备保温防火泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述的发泡剂为碳粉、碳酸钙、碳酸钠、淀粉、小麦粉和活性炭中的至少一种。
7.根据权利要求1~6所述的制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，将赤泥、废玻璃粉、发泡剂、稳泡剂、助溶剂和一定量的粘结剂混合均匀，再将混合料放入模具中压制成型，放入高温炉内烧制，最后冷却制得样品。
8.根据权利要求7所述的制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，烧制的温度为800~900℃，保温时间为10~20min。
9.根据权利要求7~8所述的泡沫微晶玻璃的制备方法中，其特征在于，所述的泡沫微晶玻璃的优方案中，密度为0.58~0.95g/cm3、抗压强度为4.9~6.5MPa、抗折强度为2.3~4.1MPa、气孔率为58~83%、导热系数为0.092~0.287w/m。
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