CN116969685A - 一种彩色石英质发泡颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种彩色石英质发泡颗粒及其制备方法和应用，其特征在于：以无色废玻璃粉为主原料，添加高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉以及无机颜料，经混合、加热、熔融、发泡、烧结、冷却、打碎、打磨得到；所述彩色石英质发泡颗粒内有连通气孔，气孔直径为0.1μm～4mm，体积密度为0.2～1.2g/cm3，吸水率为8％～150％，空隙率为15～80％，抗压强度0.5～8MPa，具有保水性、排水性、灌水性、透气性、虹吸性。放入透明花钵中可作为观赏植物的栽培兼观赏用无土栽培基质；还可作为一种兼具功能性和观赏性的生化水质净化材料，用作水族箱观赏用景观石、装饰石、底砂、生化滤材，同时能有效净化水中的悬浮物和溶解物质，长期保持水质清澈。

Description

一种彩色石英质发泡颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种彩色石英质发泡颗粒及其制备方法和应用，属于废玻璃再生制备兼具功能性和观赏性无土栽培基质及水族箱水质净化材料技术领域。
背景技术
1.观赏植物用无土栽培基质领域
无土栽培是一种不用天然土壤而用基质栽培植物的方法，在植物定植后用营养液进行栽培。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境以取代土壤环境，能有效防止土壤病害及土壤盐分积累造成的植物生理障碍，充分满足植物对矿质营养、水分、气体等环境条件的需要，栽培用的基质材料又可以循环利用，因此具有省水、省肥、省工、高产优质等特点。
近年来，流行把无土栽培基质放入容器(比如透明花瓶)内栽培观赏植物，放置在共公场所、办公室、家庭等场所用于观赏。无土栽培基质要求具有保水性、排水性、灌水性、透气性。用于观赏的无土栽培基质基本上有以下几种：
一种是将配有营养成份的水溶液装入透明花瓶栽培观赏植物，但这种方法，植物根部全部祼露在水中，有损美观。
另一种是用彩色陶粒作为无土栽培基质放入透明花瓶栽培观赏植物，但彩色陶粒是由陶土烧制而成，颜色发暗；吸水性和保水性差，而且不耐用，易腐烂，需要定期更换陶粒。
用上述二种无土栽培方法栽培观赏植物，其无土栽培基质没有观赏性、装饰性及艺术性，且有损整体观赏性。
还有一种彩色吸水性树脂，装入透明花瓶，用于栽培观赏植物，虽然色彩艳丽，晶莹剔透，但由于是塑料树脂制成，缺乏自然美，且这种吸水性树脂吸水后变软，不能支撑观赏植物的植入，所以并不适合栽培观赏植物。
2.水族箱水质净化材料领域
目前水族箱水质净化的方法，一般是采用过滤材料和生化材料。具体而言，在水族箱外部过滤槽内放置过滤棉或泡沫陶瓷等过滤材料，再在其后放置生化材料，及在水族箱底铺设底砂。
过滤棉和泡沫陶瓷是用于物理过滤，而生化材料是用于微生物的栖息与繁殖，利用微生物分解有机物，氧化(硝化)氨态氮，达到净化水质目的。一般使用生化棉、陶瓷环、陶瓷棒、细菌屋、塑料生物球、生物填料等作为生化材料。底砂用于沉淀悬浮物。
生化棉、陶瓷环、陶瓷棒、细菌屋、塑料生物球、生物填料等这些生化水质净化材料存在许多问题点，例如，陶瓷生化材料的微生物亲和性低，并不适合微生物的栖息与繁殖。这是因为陶瓷是由氧化硅、氧化铝，氧化钙等为主原料，添加一些化学成份，经700℃～1200℃烧结而成。陶瓷中添加的多种化学成份不利于微生物栖息与繁殖。另外，由陶瓷制成的生化材料表面虽然有许多孔洞，但是这些孔洞直径为1～3mm的较大闭孔，不适宜多种群微生物的栖息，且比表面积小，不能承载大量微生物，利用微生物净化水质需要大量微生物，所以用这种陶瓷生化材料的水质净化能力有限；塑料生化球，其内部放有一小块生化棉，生化棉不适宜多种群、大量微生物的栖息与繁殖，水质净化能力低；塑料生物填料，其微生物亲和性低，没有细微气孔，并不适合多种群微生物的栖息与繁殖，水质净化能力低。
底砂一般用砂石、珊瑚石、火山石或用土烧结制成的多孔土粒，这些底砂比如珊瑚石的比表面积小，小于100m2/L，并不能承载大量生物的栖息，水质净化能力低。且这些底砂颜色单调、沉暗，并不适宜作水族箱的观赏、装饰用石。
另外，参考专利1通过在箱体底先铺一薄层细珊瑚砂，再于珊瑚砂上放置具许多小孔洞的底板，在底板上铺满一厚层珊瑚砂，再在此珊瑚砂上放置一些创造多样的生物生存环境的基质，建置起自然生态水族箱，但所用基质为礁岩、石块，这些礁岩、石块和珊瑚砂并不适合多种群微生物的栖息与繁殖，生物承载量小，微生物种群有限，水质净化能力效果低，且礁岩、石块和珊瑚砂色彩不亮丽，起不到装饰水族箱的作用，不具观赏性。
参考专利2通过在水族箱底堆积由火山灰性土烧制成的多孔土质滤材，并植入多种硝化菌群，建置起水质净化微生物生态系统。但由火山灰性土烧制成的多孔土质滤材颜色单调、沉暗，也不具观赏性。
目前，在水族箱领域，还没有一种水质净化材料，既能承载大量微生物栖息与繁殖，又能作为水族箱的观赏装饰材料。
参考专利1：CN1465235A自然生态水族箱及其建置方法
参考专利2：CN102701463A水质净化微生物生态系统及其应用。
发明内容
本发明的目的在于：利用无色废玻璃制备一种具有极高观赏价值的无土栽培基质和水族箱水质净化材料，其制备工艺简单，能耗低。
本发明的技术方案：
一种彩色石英质发泡颗粒，以无色废玻璃粉为主原料，添加高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉以及无机颜料，经混合、加热、熔融、发泡、烧结、冷却、打碎、打磨制备得到；所述彩色石英质发泡颗粒为连通气孔，气孔直径为0.1μm～4mm，体积密度为0.2～1.2g/cm3，吸水率为8％～150％，空隙率为15～80％，抗压强度为0.5～8MPa。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述彩色石英质发泡颗粒由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉75～95％wt，高白度发泡剂0.1～5％wt，助熔剂0.1～4％wt，高白度无机粉3～25％wt和无机颜料0.01～3％wt。
上述的彩色石英质发泡颗粒，由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉83.82％wt，高白度发泡剂3.68％wt，助熔剂1.42％wt，高白度无机粉10.75％wt和无机颜料0.33％wt。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述无色废玻璃粉为无色废平板玻璃粉、无色废玻璃瓶粉及其它无色废碱石灰玻璃粉，其粒度为100～250目。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述高白度发泡剂为高白度碳酸盐，包括高白度碳酸钠、高白度碳酸钙、高白度碳酸锌、高白度碳酸镁或高白度碳酸钾,使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目，其白度大于95。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述高白度碳酸盐为高白度碳酸钙或高白度碳酸钠，使用其中一种或二种。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述助熔剂为芒硝、硼酸、硼砂、氧化锌、氧化铝或氧化硼，使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述助熔剂为硼砂，使用经过加热无水化处理的硼砂，其中分子式为Na2B4O7·10H2O十水四硼酸钠的硼砂其加热温度为350～400℃，分子式为Na2B4O7·5H2O五水四硼酸钠的硼砂其加热温度为110～150℃，加热时间为15～30分钟。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述高白度无机粉为高白度高岭土粉、白云石粉、陶土粉、粘土粉以及白碳黑，使用一种或二种以上，其粒度为200～1200目，其白度大于95。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述高白度无机粉为高白度高岭土粉、白云石粉以及白碳黑，使用其中一种或二种以上。
上述的彩色石英质发泡颗粒，所述无机颜料为耐900℃以上的玻璃用无机颜料、陶瓷用无机颜料或釉用无机颜料。
上述的彩色石英质发泡颗粒，原料添加无机夜光粉或无机荧光粉。
上述的彩色石英质发泡颗粒，原料添加麦饭石粉或电气石粉。
彩色石英质发泡颗粒制备方法，包括以下步骤：
S1、一次打碎，用破碎机把主原料无色废玻璃打碎成3～6mm的玻璃碎块；
S2、传送、除铁屑，把玻璃碎块传送至球磨机，在传送过程中，用磁铁吸附除去铁屑；
S3、二次粉碎、磨粉，球磨机把玻璃碎块进一步打碎、磨成玻璃粉；
S4、传送到筛选机，筛选机把比玻璃轻的杂物分离出去，并分离小于所需目数的玻璃粉，送回球磨机再磨细，过筛留下大于所需目数的玻璃粉；
S5、混合，把一定量的玻璃粉以及按配比称量的高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料投入混合筒内，滚动混合；
S6、烧结，把混合料倒入窑炉的进料漏斗里，漏斗振动投放混合料到轨道窑炉网带上，并将表面抹平；混合料进入窑炉，通过加热区、融熔区、发泡区，温度从650℃上升到850℃，烧结时间为20～30分钟，在轨道窑炉内烧结成发泡玻璃板；
S7、发泡玻璃板由窑炉网带送出窑炉外，发泡玻璃板自然冷却并碎裂成10～200mm的碎块；
S8、把碎块打碎成3～20mm的小碎块；
S9、把小碎块放入滚筒内滚动，打磨成圆形颗粒，制备出彩色石英质发泡颗粒。
彩色石英质发泡颗粒的应用，彩色石英质发泡颗粒装入花瓶，作为观赏植物生长、观赏用无土栽培基质的用途；作为钵底石、花钵铺面石的用途；作为装饰品、观赏品的用途；作为园艺材料的用途。
上述的彩色石英质发泡颗粒的应用，通过使彩色石英质发泡颗粒浸泡于活化EM菌液，再经过干燥处理，使彩色石英质发泡颗粒植入微生物，作为水族箱水质净化和观赏材料用途。
本发明的有益效果
1.彩色石英质发泡颗粒作为无土栽培基质的有益效果：
本发明的彩色石英质发泡颗粒，为蜂窝状的连通气孔结构，孔的大小不均匀，孔径从微米级到4mm不等，当水量少时，因为小气孔多，能保水；当水量多时，由于是连通气孔，可把多余的水分排出。另外，装入花瓶内的彩色石英质发泡颗粒它们之间相互接触，众多连通气孔也就相互相接变成一个个管道，产生虹吸作用，只需往花瓶内加入彩色石英质发泡颗粒整体高度的五分之一水，在虹吸作用下，整体彩色石英质发泡颗粒就会湿润，在这种湿润状态下，既能保持持续给植物供水，水又不会充满彩色石英质发泡颗粒的气孔，能保持气孔透气，给植物提供充足的氧气，所以最适宜植物成长。
本发明的彩色石英质发泡颗粒主要由玻璃烧结制成，其成分构成与自然界的石英相近，清洁、长期使用不会腐烂，且强度高，不掉粉，栽培和维护简单易行；使用耐高温无机颜料和玻璃一起烧结，不会褪色，所以可反复清洗使用。
本发明的彩色石英质发泡颗粒，因具有石英质感，晶莹透亮，色彩鲜艳，装入透明花瓶，除了可以栽培观赏植物，彩色石英质发泡颗粒本身也可作为观赏品，可与观赏植物一起，成为观赏艺术品，提高无土栽培观赏植物的整体观赏效果。
本发明的彩色石英质发泡颗粒装入花瓶，用于共公场所、办公室、家庭等的观赏植物的栽培和观赏；用于园艺，如花瓶的铺面石，钵底石，以及掺入土中用于种植高级花卉植物；粘成花钵，用于共公场所、办公室、家庭等的观赏植物的栽培和观赏；粘结成观赏品和装饰品。
2.彩色石英质发泡颗粒作为水质净化材料的有益效果：
体积密度小于1.0g/cm3的彩色石英质发泡颗粒，其空隙率和吸水率高，可用作水族箱的生化净化材料和过滤材，如制作成水族箱的生态景观浮石放入水箱中，或把其装入网袋，放置于水族箱过滤槽内，过滤观赏鱼饲育水的悬浮物，同时作为微生物的栖息和繁殖场所，进行生化净化水质；体积密度大于1.0g/cm3的沉水性彩色石英质发泡颗粒，其空隙率和吸水率低，可用作水族箱的观赏石兼底砂，平铺于水族箱底部，沉淀悬浮物，同时作为微生物的栖息和繁殖场所，进行生化净化水质。通过在水族箱设置彩色石英质发泡颗粒，能建置起一个微生物生态循环水质过滤净化系统，长期保持水族箱水质。
彩色石英质发泡颗粒粒径为3～20mm的近似圆形颗粒，其粒径为3～12mm的可用作水族箱底砂，粒径为10～20mm的可用作生化过滤净化砂，放入水族箱过滤槽内。
彩色石英质发泡颗粒的pH值在7～8.5范围，能保持水族箱水质为弱碱性，并能防止水族箱水质由于硝化引起的pH值大幅降低。
细菌的大小约为0.5～5μm，原生生物的大小约为2～250μm，而本发明的彩色石英质发泡颗粒的气孔直径在0.1μm～4mm范围，气孔构造呈不均匀状态，所以可为细菌、原生生物等所有的微生物提供一个栖息场所，适合多种群微生物栖息，这些微生物共生共存形成一个生物生态链进行水质净化；本发明的彩色石英质发泡颗粒，空隙率高比表面积大，所以能承载大量的微生物栖息。
本发明的彩色石英质发泡颗粒，体积密度小、吸水率及空隙率高，与水的接触面积非常大，过滤吸附能力强，能把悬浮物质吸附于气孔表面。
吸附的悬浮物质(鱼的排泄物、鱼饵残渣等有机物质)以及彩色石英质发泡颗粒溶出的微量矿物质可以供给植入的微生物生息繁殖，植入的微生物能有效地分解吸附于彩色石英质发泡颗粒的有机物质。
微生物水质净化原理是微生物能分解悬浮物质以及溶解于水中的有机物质，其原理包括①有机氮氨化：氨化菌把有机氮(观赏鱼的排泄物、鱼饵残渣及有机溶解物)转化为氨态氮；②硝化：由好气性亚硝酸菌把氮氧化为亚硝酸，再由好气性硝酸菌把亚硝酸氧化为硝态氮；③反硝化(脱氮)：由嫌气性反硝化菌(脱氮菌)在无氧或缺氧(DO<0.3～0.5mg/L)环境下，把硝态氮及其它氮还原为氮气或氮的其它气态氧化物，这个过程称作异化还原。同时硝化菌还把硝态氮还原为有机物NH3-N，供细菌繁殖之用，这个过程称作同化还原。这些氮气或氧化氮气从水中脱逸，从而完成分解有机氮，净化水质的过程。
本发明的彩色石英质发泡颗粒如上述所述，特别适于多种群微生物共同生存，能建立起氨化、硝化、反硝化(脱氮)循环过程。在本发明的彩色石英质发泡颗粒里预先植入水产用EM菌，EM为英文Effective Microorganisms的缩写。EM菌由大约80种微生物组成，是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的10个属80余种微生物复合而成的一种微生物活菌制剂。EM菌把筛选出来的好气性和嫌气性有益微生物混合培养，形成功能强大的EM菌制剂。EM菌中的多种群微生物能在本发明的彩色石英质发泡颗粒中共生共存，繁衍生息，建立起一个稳定的生物生态环境，共同协作进行氨化、硝化、反硝化(脱氮)循环。
体积密度大于1.0g/cm3的本发明彩色石英质发泡颗粒，通透性较低，存在缺氧区域，适合嫌气性反硝化菌(脱氮菌)栖息；体积密度小于1.0g/cm3的本发明的彩色石英质发泡颗粒，通透性较高，为有氧区域，则适合好气性硝化菌栖息。好气性菌与嫌气性菌能在本发明的彩色石英质发泡颗粒里共生共存，共同完成硝化、反硝化(脱氮)这两个最重要的分解还原过程。
本发明的彩色石英质发泡颗粒能够在水族箱为微生物搭建一个最适合栖息和繁殖的场所，建置起生物循环净化生态体系，从而能够对观赏鱼饲育水中的有机物进行硝化，完成氨化、硝化、反硝化(脱氮)循环，达到持续稳定地净化水族箱水质，减少水族箱换水次数的目的。
本发明的彩色石英质发泡颗粒除了具有上述净化水质的功能，因具有石英质感，且色彩鲜艳、晶莹透亮，平铺于水族箱底，使水族箱增色亮丽，若添加夜光粉，在夜晚还能发光；还可做成各种形状用作水族箱的景观或装饰用石，设置或浮于水族箱，增加水族箱的观赏性；还可用于水族箱的水草种植。
本发明的彩色石英质发泡颗粒主要由玻璃烧结制成，其成分构成与自然界石英相近，生物亲和性高，且不会溶出有害物质以及重金属，对饲育的观赏鱼无毒无害。
本发明解决现有技术和产品存在的问题点：
1.本发明的彩色石英质发泡颗粒的制备方法，通过添加无水化处理的硼砂，大幅降低了现有的发泡玻璃烧结温度和时间，制造工艺简单，耗能低、制造成本低。
2.在观赏植物栽培基质领域，本发明的栽培基质具有观赏性，解决了陶粒和水营养液作为栽培基质没有观赏性问题，使观赏植物与栽培基质可成为一个整体观赏品。并解决了陶粒不耐用的问题。
3.在水族箱水质净化材料领域，解决了现有水质净化材料只有单一水质净化功能的问题，本发明的彩色石英质发泡颗粒赋予水族箱水质净化材料具有观赏和水质净化双重功能，极大地提高了水族箱的观赏性，扩展了水质净化材料的用途，使水族箱水质净化材料可用作底石，景观石，浮石等。
解决了生化棉、陶瓷环、陶瓷棒、细菌屋、塑料生物球、生物填料等这些生化水质净化材料不适宜微生物生存，不能承载大量微生物栖息繁殖，水质净化能力有限的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
1.本发明的第一形式，提供一种彩色石英质发泡颗粒用作观赏植物的无土栽培基质
彩色石英质发泡颗粒是以无色废玻璃粉为主原料，添加高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉以及无机颜料，经混合、加热、熔融、发泡、烧结、冷却、打碎、打磨制备得到一种彩色石英质发泡颗粒；所述彩色石英质发泡颗粒为连通气孔，气孔直径为0.1μm～4mm，体积密度为0.2～1.2g/cm3，吸水率为8％～150％，空隙率为15～80％，抗压强度为0.5～8MPa。
所述彩色石英质发泡颗粒由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉75～95％wt，高白度发泡剂0.1～5％wt，助熔剂0.1～4％wt，高白度无机粉3～25％wt，无机颜料0.01～3％wt。
所述彩色石英质发泡颗粒最佳配比由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉83.82％wt，高白度发泡剂3.68％wt，助熔剂1.42％wt，高白度无机粉10.72％wt，无机颜料0.33％wt。
所述无色废玻璃可以使用无色废平板玻璃、无色废玻璃瓶及其它无色废碱石灰玻璃，其粒度为100～250目，小于100目，制品易玻璃化，不能得到石英质发泡体；大于250目，则不易分散，优选地，使用150～200目的无色废玻璃。
所述高白度发泡剂为高白度碳酸盐，具体可使用高白度碳酸钠、高白度碳酸钙、高白度碳酸锌、高白度碳酸镁，高白度碳酸钾等,可使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目，其白度大于95，最佳为98以上。优选地，使用高白度碳酸钙、高白度碳酸钠，使用其中一种或二种。
所述的助熔剂为芒硝、硼酸、硼砂、氧化锌、氧化铝、氧化硼，可使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目。优选地，使用硼酸、硼砂，使用其中一种或二种，最佳为经过加热无水化处理的硼砂，其中分子式为Na2B4O7·10H2O十水四硼酸钠的硼砂其加热温度为350～400℃，分子式为Na2B4O7·10H2O五水四硼酸钠的硼砂其加热温度为110～150℃，加热时间为15～30分钟。
所述彩色石英质发泡颗粒，所述高白度无机粉为高白度高岭土粉、白云石粉、陶土粉、粘土粉以及白碳黑等无机粉，可使用一种或二种以上，其粒度为200～1200目，其白度大于95，最佳为98以上。优先地，使用高白度高岭土粉、白云石粉以及白碳黑，使用其中一种或二种以上。
高白度无机粉的作用是使玻璃体转化为石英质材料，使彩色石英质发泡颗粒具有石英质感。
所述的无机颜料为耐900℃以上的玻璃用无机颜料、陶瓷用无机颜料、釉用无机颜料，优选地，使用釉用无机颜料。还可适当添加色彩稳定剂，如过硼酸钠、硝酸钙、硫酸钾等。
所述的彩色石英质发泡颗粒，在所述无色废玻璃粉、高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料的混合粉体里，再进一步，还可添加无机夜光粉或无机荧光粉，经烧结制备夜光或荧光彩色石英质发泡颗粒。
彩色石英质发泡颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、一次打碎，用破碎机把主原料无色废玻璃打碎成3～6mm的玻璃碎块；
S2、传送、除铁屑，把玻璃碎块传送至球磨机，在传送过程中，用磁铁吸附除去铁屑；
S3、二次粉碎、磨粉，球磨机把玻璃碎块进一步打碎、磨成玻璃粉；
S4、传送到筛选机，筛选机把比玻璃轻的杂物分离出去，并分离小于所需目数的玻璃粉，送回球磨机再磨细，过筛留下大于所需目数的玻璃粉；
S5、混合，把一定量的玻璃粉以及按配比称量的高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料投入混合筒内，滚动混合；
S6、烧结，把混合料倒入窑炉的进料漏斗里，漏斗振动投放混合料到轨道窑炉网带上，并将表面抹平；混合料进入窑炉，通过加热区、融熔区、发泡区，温度从650℃上升到850℃，烧结时间为20～30分钟，在轨道窑炉内烧结成发泡玻璃板；
S7、发泡玻璃板由窑炉网带送出窑炉外，发泡玻璃板自然冷却并碎裂成10～200mm的碎块；
S8、把碎块打碎成3～20mm的小碎块；
S9、把小碎块放入滚筒内滚动，打磨成圆形颗粒，制备出彩色石英质发泡颗粒。
2.本发明的第二形式，提供一种彩色石英质发泡颗粒作为水族箱水质净化材料
彩色石英质发泡颗粒是以无色废玻璃粉为主原料，添加高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉以及无机颜料，经混合、加热、熔融、发泡、烧结、冷却、打碎、打磨制备得到一种彩色石英质发泡颗粒；所述彩色石英质发泡颗粒为连通气孔，气孔直径为0.1μm～4mm，体积密度为0.2～1.2g/cm3，吸水率为8％～150％，空隙率为15～80％，抗压强度为0.5～8MPa。
所述彩色石英质发泡颗粒由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉75～95％wt，高白度发泡剂0.1～5％wt，助熔剂0.1～4％wt，高白度无机粉3～25％wt，无机颜料0.01～3％wt。
所述彩色石英质发泡颗粒最佳配比由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉83.82％wt，高白度发泡剂3.68％wt，助熔剂1.42％wt，高白度无机粉10.72％wt，无机颜料0.33％wt。
所述无色废玻璃可以使用无色废平板玻璃、无色废玻璃瓶及其它无色灰碱石废玻璃，其粒度为100～250目，小于100目，制品易玻璃化，不能得到石英质发泡体；大于250目，则不易分散，优选地，使用150～200目的无色废玻璃。
所述高白度发泡剂为高白度碳酸盐，具体可使用高白度碳酸钠、高白度碳酸钙、高白度碳酸锌、高白度碳酸镁，高白度碳酸钾等,可使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目，其白度大于95，最佳为98以上。优选地，使用高白度碳酸钙、高白度碳酸钠，使用其中一种或二种。
所述的助熔剂为芒硝、硼酸、硼砂、氧化锌、氧化铝、氧化硼，可使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目。优选地，使用硼酸、硼砂，使用其中一种或二种，最佳为经过加热无水化处理的硼砂，其中分子式为Na2B4O7·10H2O十水四硼酸钠的硼砂其加热温度为350～400℃，分子式为Na2B4O7·10H2O五水四硼酸钠的硼砂其加热温度为110～150℃，加热时间为15～30分钟。
所述彩色石英质发泡颗粒，所述高白度无机粉为高白度高岭土粉、白云石粉、陶土粉、粘土粉以及白碳黑等无机粉，可使用一种或二种以上，其粒度为200～1200目，其白度大于95，最佳为98以上。优先地，使用高白度高岭土粉、白云石粉以及白碳黑，使用其中一种或二种以上。
高白度无机粉的作用是使玻璃体转化为石英质材料，使彩色石英质发泡颗粒具有石英质感。
所述的无机颜料为耐900℃以上的玻璃用无机颜料、陶瓷用无机颜料、釉用无机颜料，优选地，使用釉用无机颜料。还可适当添加色彩稳定剂，如过硼酸钠、硝酸钙、硫酸钾等。
所述的彩色石英质发泡颗粒，在所述无色废玻璃粉、高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料的混合粉体里，再进一步，还可添加无机夜光粉或无机荧光粉，经烧结制备夜光或荧光彩色石英质发泡颗粒，添加比例是按重量计，占所有原料总重量的0.5-1％。
制备的彩色石英质发泡颗粒，在所述无色废玻璃粉、高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料的混合粉体里，再进一步，还可添加麦饭石粉或电气石粉，制成能溶出微量矿物质元素或能放射远红外线的彩色石英质发泡颗粒。麦饭石的主要化学成分是无机硅铝酸盐。其中包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、MnO等，还含有生物所需的微量矿物质元素，如K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等。麦饭石具有非常高的溶出微量矿物质元素性能，且对生物无毒无害，并具有一定生物活性。电气石是多元素的天然矿物，主要化学成分是SiO2、TiO2、CaO、K2O、LiO、Al2O3、B2O3、MgO、Na2O、Fe2O3、FeO、MnO、P2O5，其中的镁、铝、铁、硼等10多种微量矿物质元素,对生物生长非常有利。电气石能发射远红外线，远红外线能增强观赏鱼的活力。通过添加麦饭石粉或电气石粉，使本发明的彩色石英质发泡颗粒水质净化材料能持续溶出无机矿物质微量元素，供微生物长期稳定地生息与繁殖，添加比例是按重量计，占所有原料总重量的3-8％。
彩色石英质发泡颗粒的制备方法，包括以下步骤：
·S1、一次打碎，用破碎机把主原料无色废玻璃打碎成3～6mm的玻璃碎块；
S2、传送、除铁屑，把玻璃碎块传送至球磨机，在传送过程中，用磁铁吸附除去铁屑；
S3、二次粉碎、磨粉，球磨机把玻璃碎块进一步打碎、磨成玻璃粉；
S4、传送到筛选机，筛选机把比玻璃轻的杂物分离出去，并分离小于所需目数的玻璃粉，送回球磨机再磨细，过筛留下大于所需目数的玻璃粉；
S5、混合，把一定量的玻璃粉以及按配比称量的高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料投入混合筒内，滚动混合；
S6、烧结，把混合料倒入窑炉的进料漏斗里，漏斗振动投放混合料到轨道窑炉网带上，并将表面抹平；混合料进入窑炉，通过加热区、融熔区、发泡区，温度从650℃上升到850℃，烧结时间为20～30分钟，在轨道窑炉内烧结成发泡玻璃板；
S7、发泡玻璃板由窑炉网带送出窑炉外，发泡玻璃板自然冷却并碎裂成10～200mm的碎块；
S8、把碎块打碎成3～20mm的小碎块；
S9、把小碎块放入滚筒内滚动，打磨成圆形颗粒，制备出彩色石英质发泡颗粒。
彩色石英质发泡颗粒水质净化材料的制备方法，包括以下步骤：
将200ml EM菌液倒入经过消毒处理过的玻璃瓶中，依次加入3.5～4.5L水，100g红糖和20g的卤块粉，在25℃～40℃环境下，经过3～7天密闭发酵，当其pH值为4～5时完成活化，得到活化菌液备用；
把前述制备的彩色石英质发泡颗粒密闭浸泡于所述活化菌液，从而植入微生物。然后取出彩色石英质发泡颗粒干燥处理，制备得到彩色石英质发泡颗粒水质净化材料。
3.本发明的第三形式，提供根据本发明第一形式所述的兼具功能性和观赏性的无土栽培基质用途
本发明的彩色石英质发泡颗粒例如作为植物生长用无土栽培基质的用途；装入花瓶、花钵作为观赏植物栽培和观赏用无土栽培基质的用途；作为钵底石、花钵铺面石的用途；粘结成花钵的用途；粘结成各种形状作为装饰品、观赏品的用途；作为园艺材料的用途。
4.本发明的第四形式，提供根据本发明第二形式所述的兼具功能性和观赏性的水族箱水质净化材料的用途
本发明的彩色石英质发泡颗粒例如作为水族箱的生化过滤材料、底砂、生化砂，用于净化水族箱水质的同时兼作为水族箱景观、观赏、装饰用材料的用途；用于养殖高级食用鱼的用途。
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
实施例1～4
●制备彩色石英质发泡颗粒
表1的实施例1～4，全部用实验用马氟炉，玻璃原料为无色平板废玻璃粉。
先加热处理硼砂，准备一个带盖铁制容器，容器体积约为500ml，放入15g分子式为Na2B4O7·5H2O的五水四硼酸钠硼砂，盖好盖子，放入150℃的实验用马氟炉内，关上炉门，20分钟后出取容器，冷却至室温，打开盖子，取出呈蓬松状粉末的硼砂放入密封玻璃瓶内备用。
按表1所示，分别称量原料，放入烧杯，用玻璃棒搅拌分散，再倒入耐高温不锈钢网模内，放入马氟炉内，按表1所示烧结温度与烧结时间进行烧结。从炉内取出不锈钢网模，自然冷却至180℃以下，再从不锈钢网模内取出成板状发泡玻璃，打碎成5～12mm的碎块，再放入滚筒滚磨，得到彩色石英质发泡颗粒。
表1彩色石英质发泡颗粒的配比组分、烧结温度、时间以及体积密度、吸水率、颜色
表1中的发泡剂为高白度的碳酸钙、碳酸钠的一种或二种。
表1中的助熔剂为硼砂，使用分子式为Na2B4O7·10H2O的五水四硼酸钠，经过150℃20分钟加热处理，呈蓬松粉末状。
表1中的无机粉为高白度高岭土、白云石粉以及白碳黑的一种或二种以上。
表1中的釉用无机颜料为佛山市华意陶瓷颜料有限公司的产品。
●测量实施例1～4彩色石英质发泡颗粒体积密度、吸水率，测量结果如表1所示。
吸水率按以下方法测量：
首先称量各试料在干燥状态下的重量W0，再把各试料用丝祙包住，完全压入水中浸泡五分钟，取出后用湿布把各试料表面的水擦去，再称量各试料的重量W1，把各试料的W0和W1代入以下公式，计算得到各试料的吸水率。
吸水率＝(W1-W0)/W0×100
实施例1～4制备得到的彩色石英质发泡颗粒，具有石英质感，晶莹透亮，色彩鲜艳，极具观赏性、装饰性。
表1显示了实施例1～4制备的彩色石英质发泡颗粒性能，实施例1～4制备的彩色石英质发泡颗粒的吸水率为8％～150％，体积密度为0.20～1.2g/cm3。用放大镜观察，气孔为连通孔。另外，由表1可以看出无色废玻璃粉、助熔剂、高白度无机粉在相同配比下，高白度发泡剂量越多，体积密度越小，吸水率越高；烧结温度越高，烧结时间越长，吸水率越大，体积密度越小。
实施例5
把上述实施例3～4的制备的彩色石英质发泡颗粒作为无土栽培基质，做栽培观赏植物绿萝的试验。
·把上述实施例3～4的制备的彩色石英质发泡颗粒约一升放入高16.5cm直径17cm的直筒形玻璃花瓶中，并在玻璃花瓶边上插入水位计。
·把枝条长度为30cm的观赏植物绿萝，洗净根上泥土，剪去多余老根及去掉基部1至2节的叶片，植入玻璃花瓶中的彩色石英质发泡颗粒中间，玻璃花瓶内放入清水,水位高度约为整体彩色石英质发泡颗粒的五分之一，因彩色石英质发泡颗粒具有虹吸性，在虹吸作用下，水会上升湿润整体彩色石英质发泡颗粒。滴入少许液体肥料，最好使用含有硫酸铵的肥料，因本发明的彩色石英质发泡颗粒偏碱性，pH值在7～8.5范围，使用含有硫酸铵的液体肥料，彩色石英质发泡颗粒的pH值会因硫酸铵而降低。
·把玻璃花瓶置于室内无阳光直射处。
·当水位计的水位低于整体彩色石英质发泡颗粒的五分之一时，添加水；每隔10天左右添加1次液体肥料，并向叶片上喷洒一些稀释后的液体肥料。平时可随时向叶片喷洒水，以保持叶片湿润。
·试验经过三个月，彩色石英质发泡颗粒没有变色、褪色、变质，仍保持鲜艳晶莹透亮。
·试验经过三个月，绿萝叶片舒展、颜色翠绿，油亮，根部没有腐烂。
从上述实施例5的试验说明本发明的彩色石英质发泡材料可以作为一种兼具功能性和观赏性的无土栽培基质，装入透明花瓶，用于共公场所、办公室、家庭等的观赏植物的栽培，与观赏植物整体成为观赏艺术品，提高无土栽培观赏植物的整体观赏效果。
实施例6
●活化EM菌：把EM菌液200ml倒入消毒处理过的两个玻璃瓶中，分别依次加入约4L的井水，100g的红糖及20g的卤块粉，存放在28℃环境下，经过7天的密闭发酵，测量其pH值为4.4时，则完成活化，分别把活化菌液倒入到两个较大的容器里。
●把上述实施例1和实施例3～4制备的彩色石英质发泡颗粒分别倒入装有上述活化EM菌液的容器内，密闭浸泡约一天，使其植入微生物，取出自然晾干。
●把上述实施例1的制备的体积密度大于1.0g/cm3，且经过EM活化菌处理的彩色石英质发泡颗粒平摊于一个长60cm×宽36cm×高36cm的水族箱底部。把上述实施例3～4制备的体积密度小于1g/cm3经EM活化菌处理的彩色石英质发泡颗粒装入网袋里，放入水族箱外部的过滤槽内。水族箱内注入井水，二天后，放入12条金鱼。不久，水族箱的水变混浊，12个小时后，水族箱的水开始清澈。此后90天，无需更换水，只投放饵料和补充蒸发掉的井水，水族箱水质一直保持清澈透明，无臭味，12条金鱼全部健康。
从上述实施例6的试验说明本发明的彩色石英质发泡材料可以作为一种兼具功能性和观赏性的水族箱水质净化材料，能长期保持水族箱水质。
产业上的应用
本发明的一种兼具功能性和观赏性的彩色石英质发泡颗粒，可作为无土栽培基质用于瓶装观赏植物的栽培和观赏，以及作为观赏性水质净化材料用于水族箱的水质净化和观赏。

Claims (16)

1.一种彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：以无色废玻璃粉为主原料，添加高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉以及无机颜料，经混合、加热、熔融、发泡、烧结、冷却、打碎、打磨制备得到；所述彩色石英质发泡颗粒为连通气孔，气孔直径为0.1μm～4mm，体积密度为0.2～1.2g/cm3，吸水率为8％～150％，空隙率为15～80％，抗压强度为0.5～8MPa。
2.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述彩色石英质发泡颗粒由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉75～95％wt，高白度发泡剂0.1～5％wt，助熔剂0.1～4％wt，高白度无机粉3～25％wt和无机颜料0.01～3％wt。
3.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：由以下材料按质量百分比组成：无色废玻璃粉83.82％wt，高白度发泡剂3.68％wt，助熔剂1.42％wt，高白度无机粉10.75％wt和无机颜料0.33％wt。
4.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述无色废玻璃粉为无色废平板玻璃粉、无色废玻璃瓶粉及其它无色废碱石灰玻璃粉，其粒度为100～250目。
5.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述高白度发泡剂为高白度碳酸盐，包括高白度碳酸钠、高白度碳酸钙、高白度碳酸锌、高白度碳酸镁或高白度碳酸钾,使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目，其白度大于95。
6.根据权利要求5所述的彩色石英质发泡颗粒,其特征在于：所述高白度碳酸盐为高白度碳酸钙或高白度碳酸钠，使用其中一种或二种。
7.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述助熔剂为芒硝、硼酸、硼砂、氧化锌、氧化铝或氧化硼，使用一种或二种以上，其粒度为800～1200目。
8.根据权利要求7所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述助熔剂为硼砂，使用经过加热无水化处理的硼砂，其中分子式为Na2B4O7·10H2O十水四硼酸钠的硼砂其加热温度为350～400℃，分子式为Na2B4O7·5H2O五水四硼酸钠的硼砂其加热温度为110～150℃，加热时间为15～30分钟。
9.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述高白度无机粉为高白度高岭土粉、白云石粉、陶土粉、粘土粉以及白碳黑，使用一种或二种以上，其粒度为200～1200目，其白度大于95。
10.根据权利要求9所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述高白度无机粉为高白度高岭土粉、白云石粉以及白碳黑，使用其中一种或二种以上。
11.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：所述无机颜料为耐900℃以上的玻璃用无机颜料、陶瓷用无机颜料或釉用无机颜料。
12.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：原料添加无机夜光粉或无机荧光粉。
13.根据权利要求1所述的彩色石英质发泡颗粒，其特征在于：原料添加麦饭石粉或电气石粉。
14.根据权利要求1～13任一项所述的彩色石英质发泡颗粒制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、一次打碎，用破碎机把主原料无色废玻璃打碎成3～6mm的玻璃碎块；
S2、传送、除铁屑，把玻璃碎块传送至球磨机，在传送过程中，用磁铁吸附除去铁屑；
S3、二次粉碎、磨粉，球磨机把玻璃碎块进一步打碎、磨成玻璃粉；
S4、传送到筛选机，筛选机把比玻璃轻的杂物分离出去，并分离小于所需目数的玻璃粉，送回球磨机再磨细，过筛留下大于所需目数的玻璃粉；
S5、混合，把一定量的玻璃粉以及按配比称量的高白度发泡剂、助熔剂、高白度无机粉、无机颜料投入混合筒内，滚动混合；
S6、烧结，把混合料倒入窑炉的进料漏斗里，漏斗振动投放混合料到轨道窑炉网带上，并将表面抹平；混合料进入窑炉，通过加热区、融熔区、发泡区，温度从650℃上升到850℃，烧结时间为20～30分钟，在轨道窑炉内烧结成发泡玻璃板；
S7、发泡玻璃板由窑炉网带送出窑炉外，发泡玻璃板自然冷却并碎裂成10～200mm的碎块；
S8、把碎块打碎成3～20mm的小碎块；
S9、把小碎块放入滚筒内滚动，打磨成圆形颗粒，制备出彩色石英质发泡颗粒。
15.根据权利要求1～13任一项所述的彩色石英质发泡颗粒的应用，其特征在于：彩色石英质发泡颗粒装入花瓶，作为观赏植物生长、观赏用无土栽培基质的用途；作为钵底石、花钵铺面石的用途；作为装饰品、观赏品的用途；作为园艺材料的用途。
16.根据权利要求1～13所述的彩色石英质发泡颗粒的应用，其特征在于：通过使彩色石英质发泡颗粒浸泡于活化EM菌液，再经过干燥处理，使彩色石英质发泡颗粒植入微生物，作为水族箱水质净化和观赏材料用途。
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