CN110436787A

CN110436787A - 一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法

Info

Publication number: CN110436787A
Application number: CN201910827166.3A
Authority: CN
Inventors: 康俊峰; 陈俊竹; 岳云龙; 屈雅; 万向荣
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2019-11-12

Abstract

本发明公开了一种泡沫微晶玻璃的制备方法，该种泡沫微晶玻璃的制备利用了赤泥、粉煤灰和废玻璃三种固体废弃物为主要原料，此之外，在原料中还掺入了外加剂，其原料的质量百分比为：赤泥15~40%、粉煤灰20~35%、废玻璃20~30%、发泡剂4~12%、稳泡剂1~6%、助溶剂17~25%，赤泥、粉煤灰和废玻璃的掺入量占重质量的65%以上，所制备的泡沫微晶玻璃具有较优的保温、防火的性能和较优的机械性能，其密度为0.64~0.95g/cm³、导热系数为0.086~0.295w/m·k。本发明的目的是为了大量高效利用废弃物，不仅降低了泡沫微晶玻璃的生产成本，而且降低固体废弃物对环境的污染破坏，具有较好的经济和社会效益。

Description

一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法

技术领域

本发明涉及一种泡沫微晶玻璃材料领域，具体涉及一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法。

背景技术

工业发展不仅带来了科技的进步，技术的革新，同时也让人们的生活变得越来越好，但工业产品的产量增加也使得工业废渣变得越来越多，所带来的环境问题也在逐步加剧，所以，如何利用好工业废渣，将之变废为宝，是大多数学者和研究人员的重要课题。

就其中制铝工业的伴生物赤泥和煤燃烧后产生的废弃物粉煤灰而言，是我国排放量较多的两个工业废渣。赤泥，属于危险工业废弃物，如果是没有经过处理的赤泥，还会具有一定的放射性，对周围的环境破坏较为严重，强碱性的浸出液使周围的植被无法生存，我国每年的排放量高达7000万吨，但赤泥的每年被利用的量却很低，只有年排放量的4%左右，不仅是对环境的破坏，更是资源的一种浪费。粉煤灰，主要是燃煤电厂排出的固体废弃物，如果不加以处理，则会产生扬尘，污染大气，每年的产量在7亿吨左右，是赤泥产量的10倍之多，每年的利用率在70%左右，但粉煤灰的余量仍然巨大，对粉煤灰的有效处理是一个重要课题。

泡沫微晶玻璃是泡沫玻璃和微晶玻璃结合的一种新型材料，具有二者的优点，有隔音、隔热、防火、防潮、质量轻的优点，被大量使用建筑的天花板，非承重墙，隔音材料等。以赤泥、粉煤灰和废玻璃为主要原料制备泡沫微晶玻璃，不仅能降低制备泡沫微晶玻璃所使用的工业原料的消耗，还能够增加赤泥粉煤灰的消耗渠道，降低工业废渣对环境的破坏，将废弃物合理利用，不仅是对环境的保护，同时不可再生资源的消耗降低。

发明内容

本发明的目的是利用工业废渣赤泥和粉煤灰来制备泡沫微晶玻璃，增加赤泥粉煤灰的消耗渠道，同时降低其对环境的破坏，大量资源化的利用工业废渣，得到性能较优的环保材料。

为利用固体废弃物来制备泡沫微晶玻璃，技术方案如下：

所述的泡沫微晶玻璃的原料组成的质量百分比为：赤泥 15~30%、粉煤灰20~35%、废玻璃 20~30%、发泡剂 4~12%、稳泡剂 1~6%、助溶剂 17~25%。

所诉的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其中废玻璃为普通的平板玻璃、器皿玻璃、药用玻璃、阴极显像管玻璃、压花玻璃或玻璃纤维等。所述的赤泥、粉煤灰和废玻璃三者的质量百分比≥65%，赤泥与粉煤灰的比值0.7~2.2。

本发明中所述的原料中的发泡剂为碳酸钙、碳酸钠、白云石和活性炭中的至少一种，所述的稳泡剂为磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠和硫酸钠中的至少一种，所述的助溶剂为硼酸、硼砂、氟化合物、钡化合物和硝酸盐中的至少一种。

本发明通过以下几个步骤制备：

(1)将原料：赤泥、粉煤灰、废玻璃、发泡剂、稳泡剂和助溶剂按重量百分比称量；

(2)将称量好的原料放入球磨机中粉磨，至混合均匀；

(3)将混合好的配合料放入标准磨具中压制成型；

(4)将压制好的胚体放入高温炉中进行烧结处理。

进一步地，在步骤(3)中所述的原料在样品压制前，在球磨机中粉磨一定时间，至颗粒的粒径小于100μm，在外加粘结剂，利用压片机压制成型，最后烧制成样品。

进一步地，在步骤(4)中所述的烧成过程为：从室温升温至720~900℃(升温速率：＞5℃/min)，保温时间为30~60min，最后降温至室温(降温速率：＜5℃/min)，制得泡沫微晶玻璃。

由以上陈述所知，本发明中的发泡剂为碳酸钙、碳酸钠、白云石和活性炭中的至少一种。发泡剂在升温过程中与配合料发生反应，或者自身分解产生气体，形成气泡，较大的气泡在浮力的作用下逐步上升，最终突破表面，向外释放气体，而大量较小的气泡则留在玻璃溶体内，随着保温时间过后，温度开始下降，玻璃体开始固化，气泡也被留在玻璃体内。

本发明中稳泡剂是稳泡剂为磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠和硫酸钠中的至少一种。稳泡剂的加入能够增加泡沫微晶玻璃的机械强度和发泡剂的发泡温度区间，使气泡更加稳定细小，也能够降低气泡的之间相互连通的机率，在工业生产中加入稳泡剂，大大增加了泡沫微晶玻璃的性能。

本发明中的助溶剂是硼酸、硼砂、氟化合物、钡化合物和硝酸盐中的至少一种。在泡沫微晶玻璃中引入助溶剂，不仅可以改善其理化性能与工艺制度，还可以降低发泡剂的发泡温度，增加发泡区间，防止发泡剂未在玻璃熔融状态下发泡，导致气泡大量流失。助溶剂的加入，进一步提高了泡沫微晶玻璃的机械性能，大大增加最终产品的优品率。

本发明的有益之处：

(1)本发明的原料采用的是工业废弃物中产量加大的赤泥和粉煤灰，原料来源丰富，不仅能够解决泡沫微晶玻璃的市需求，同时，将赤泥和粉煤灰的大量消耗，对环境的保护做出了积极的贡献，除了工业废弃物赤泥和粉煤灰的利用，废玻璃的利用同样不高，在原料中加入废玻璃，能够降低玻璃生产中工业原料的使用，降低处理废弃玻璃的成本；

(2)本发明中的泡沫微晶玻璃的制备采用的是“一步法”烧制而成，相比于“两步法”烧制，制备工艺更加简单，生产成本降低的同时，解决废玻璃的利用问题，最大限度的降低了生产对环境的污染；

(3)本发明中制备的泡沫微晶玻璃具有较优的隔音、隔热、防火、防潮的性能，机械强度得到了提高，能够在建筑墙体材料中被很好的利用。

具体实施方式

为了更好的对本发明中的泡沫微晶玻璃进行说明，下面将列举几个实施例来进一步阐述本发明。应当说明的是，实施例是为了更好的解释本发明，并不局限于本发明。

实施例1

一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃，方法如下：

原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 15、粉煤灰 30、废玻璃 20、CaCO₃ 5、Na₂CO₃5、Na₃PO₄ 5、H₃BO₃ 20；

(1)将原料按照上述组分进行称量；

(2)将称量好的原料放入球磨机中粉磨，至颗粒的粒径小于100μm；

(3)外加粘结剂，利用压片机压制成型；

(4)将压制好的胚体放入高温炉中进行烧结处理，从室温升温至800℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为45min，最后降温至室温(降温速率：4℃/min)，制得泡沫微晶玻璃。

实施例2

一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃，方法如下：

原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 15、粉煤灰 25、废玻璃 25、CaCO₃ 5、Na₂CO₃5、Na₃PO₄ 5、H₃BO₃ 20；

(1)将原料按照上述组分进行称量；

(3)外加粘结剂，利用压片机压制成型；

(4)将压制好的胚体放入高温炉中进行烧结处理，从室温升温至810℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为50min，最后降温至室温(降温速率：4℃/min)，制得泡沫微晶玻璃。

实施例3

一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃，方法如下：

原料的组分为(以总量为100份计算)：赤泥 15、粉煤灰 20、废玻璃 30、CaCO₃ 5、Na₂CO₃5、Na₃PO₄ 5、H₃BO₃ 20；

(1)将原料按照上述组分进行称量；

(3)外加粘结剂，利用压片机压制成型；

(4)将压制好的胚体放入高温炉中进行烧结处理，从室温升温至820℃(升温速率：10℃/min)，保温时间为50min，最后降温至室温(降温速率：4℃/min)，制得泡沫微晶玻璃。

Claims

1.一种利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征如下，所述的固体废弃物三者的质量百分比≥65%，原料的质量百分比为：赤泥 15~40%、粉煤灰20~35%、废玻璃 20~30%、发泡剂 4~12%、稳泡剂 1~6%、助溶剂 17~25%。

2.根据权利要求1所诉的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述的废玻璃为普通的平板玻璃、器皿玻璃、药用玻璃、阴极显像管玻璃、压花玻璃或玻璃纤维等。

3.根据权利要求1所诉的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述的赤泥与粉煤灰的比值0.7~2.2。

4.根据权利要求1~3所述的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，进一步优选原料的质量百分比为：赤泥 15~30%、粉煤灰20~32%、废玻璃 20~30%、发泡剂 7~11%、稳泡剂 3~6%、助溶剂 20~25%。

5.根据权利要求1~4所述的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述的发泡剂为碳酸钙、碳酸钠、白云石和活性炭中的至少一种。

6.根据权利要求1~4所述的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述的稳泡剂为磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠和硫酸钠中的至少一种。

7.根据权利要求1~4所述的利用固体废弃物制备泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述的助溶剂为硼酸、硼砂、氟化合物、钡化合物和硝酸盐中的至少一种。

8.根据权利要求1~7所述的泡沫微晶玻璃的制备方法中，其特征在于，将所述的原料按质量百分比混合均匀，在球磨机中粉磨一定时间，至颗粒的粒径小于100μm，再外加粘结剂，压制成型。

9.根据权利要求8所述的泡沫微晶玻璃的制备方法中，其特征在于，所述的烧成过程为：从室温升温至720~900℃(升温速率：＞5℃/min)，保温时间为30~60min，最后降温至室温(降温速率：＜5℃/min)，制得泡沫微晶玻璃。

10.根据权利要求8、9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0.64~0.95g/cm³、导热系数为0.086~0.295w/m·k。