專利名稱：一種利用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用廢棄物制備玻璃的技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用廢棄粉煤灰 制備泡沫玻璃保溫板的方法。
背景技術(shù)：
泡沬玻璃是一種人工制作的多孔材料，它是一種內(nèi)部充滿無(wú)數(shù)微小、 均勻連通或封閉氣孔的玻璃材料，具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小、熱 膨脹系數(shù)低、不吸水、不吸潮等優(yōu)良性能。它作為一種新型的隔熱材料， 以其耐久性、安全性、可靠性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫隔熱、低溫保 溫、防潮工程、吸聲工程等領(lǐng)域占據(jù)越來(lái)越重要的地位(田英良，屈培元.
國(guó)內(nèi)外泡沫玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展沿革及趨勢(shì)[J].玻璃與搪瓷，2002， 30 (5): 48-52)。
我國(guó)泡沫玻璃的研制開(kāi)發(fā)始于50年代，直到80年代起我國(guó)輕工、建 材等行業(yè)的科技人員開(kāi)始采用固體廢棄物研制生產(chǎn)泡沫玻璃，并得到迅速 發(fā)展(徐美君.縱橫全球觀泡沬玻璃國(guó)際態(tài)勢(shì)[J].國(guó)外建材科技，2003 (4): 34-35)。利用固體廢棄物制備泡沫玻璃，通常以廢平板玻璃、瓶罐 玻璃、粉煤灰等為主要原料，發(fā)泡劑的種類較多，主要有碳酸鹽(碳酸鈣、 碳酸鎂、碳酸鈉、碳酸鉀等)、硫酸鹽(硫酸鈉、硫酸韓等)與碳黑三類， 采用粉末燒結(jié)法，將發(fā)泡劑均勻混合到原料里，然后放置在專用模具中， 在電或燃料加熱的窯內(nèi)發(fā)泡、冷卻固型后脫模，脫模后的毛胚進(jìn)入退火爐 中消除應(yīng)力，并冷卻至室溫后切割成要求的形狀和尺寸的制品(王飛天. 泡沫玻璃的生產(chǎn)和建筑應(yīng)用現(xiàn)狀[J].四川建材，2003 (5): 22-23)。該法制備工藝復(fù)雜，成本高，控溫精度要求高，產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度較低。在國(guó)內(nèi) 用廢棄物生產(chǎn)泡沫玻璃的生產(chǎn)成本中，加熱能源(燃料、電熱)費(fèi)用約占
生產(chǎn)成本的1/2，采用高禾斗技低能耗的生產(chǎn)技術(shù)才能具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益， 也是泡沫玻璃降低價(jià)格、推廣使用的關(guān)鍵之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種利用粉煤灰 制備泡沫玻璃保溫板的方法，本發(fā)明不僅原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低、溫 度易于控制，而且變廢為寶，可生產(chǎn)機(jī)械強(qiáng)度高、氣孔均勻、耐高溫的泡 沫玻璃保溫板。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1) 首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，然后分別過(guò)ioo 目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵，使粉煤灰
中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩
后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰玻璃粉氧化鈰=30 40%: 50 60%: 10 20%的質(zhì)量百分比放入球磨機(jī)中干磨形成混合料；
3) 然后，將混合料裝入鋼制模具中制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽 中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以5 l(TC/min的加熱速度自室溫升溫至 1150 1220°C，保溫1 3h;然后以15 20°C/min的冷卻速度降溫至 1000°C，保溫30 60min;最后，以5°C/min的速率降溫退火至室溫后即 得泡沬玻璃保溫板。
本發(fā)明步驟l)和步驟2)中的干磨是利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)， 控制磨球和原料的質(zhì)量比為2 3: 1,研磨時(shí)間為0.5 3h;步驟3)鋼制模具的尺寸為200mmxl50mmx20mm，成型壓力為5 20MPa。 本發(fā)明的有益效果為
(1) 本發(fā)明主要原料是燃煤電廠排放的工業(yè)廢棄物，用粉煤灰制備 泡沫玻璃保溫板不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán) 境保護(hù)。
(2) 粉煤灰原料主要為微米級(jí)球形顆粒，與天然礦物相比，原料無(wú) 需使用大功率破碎機(jī)破碎，且混料均勻；同時(shí)，粉煤灰中存在大量的空心 微珠及蜂窩狀體，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫特性。
(3) 選用低毒性、高活性的稀土氧化物氧化鈰作為發(fā)泡劑，使發(fā)泡 溫度易于控制，簡(jiǎn)化工藝，減少能耗，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。
(4) 制備的泡沫玻璃保溫板不僅氣孔均勻，孔隙度可調(diào)，而且具有 質(zhì)輕、高強(qiáng)度、低熱導(dǎo)率、耐高溫等優(yōu)良特性。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:
1) 首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2: 1，研磨時(shí)間為lh,然 后分別過(guò)IOO目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除 鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩
后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰玻璃粉氧化鈰=30%: 60%: 10%的質(zhì)量百
分比放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料
的質(zhì)量比為2: 1，研磨lh形成混合料；
3) 然后，將混合料裝入200咖xl50咖x20mm的鋼制模具中，經(jīng)手動(dòng)壓 機(jī)在壓力為5MPa壓制成扁平狀坯體；4)最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽 中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以5°C/min的加熱速度自室溫升溫至 1200°C，保溫3h;然后以20°C/min的冷卻速度降溫至1000°C,保溫30min; 最后，以5°C/min的速率降溫退火至室溫后即得泡沫玻璃保溫板。
實(shí)施例2:
1) 首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2. 3: 1,研磨時(shí)間為1.6h， 然后分別過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩 后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰玻璃粉氧化鈰=40%: 50%: 10%的質(zhì)量百
分比放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料
的質(zhì)量比為2.3: 1，研磨1.6h形成混合料；
3) 然后，將混合料裝入200mmxl50mmx20mm的鋼制模具中，經(jīng)手動(dòng)壓 機(jī)在壓力為13MPa壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽 中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以8'C/min的加熱速度自室溫升溫至 115(TC，保溫2h;然后以18°C/min的冷卻速度降溫至IOO(TC，保溫50min; 最后，以5°C/min的速率降溫退火至室溫后即得泡沫玻璃保溫板。
實(shí)施例3:
1)首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2.7: 1，研磨時(shí)間為3h， 然后分別過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中FeA的含量低于0. 5%;后的粉煤灰、干磨過(guò)篩 后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰玻璃粉氧化鈰=30%: 50%: 20%的質(zhì)量百 分比放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料 的質(zhì)量比為2.7: 1，研磨3h形成混合料；
3) 然后，將混合料裝入200mmxl50mmx20mm的鋼制模具中，經(jīng)手動(dòng)壓 機(jī)在壓力為20MPa壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽 中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以1(TC/min的加熱速度自室溫升溫至 117(TC，保溫3h;然后以15°C/min的冷卻速度降溫至IOO(TC，保溫60min; 最后，以5°C/min的速率降溫退火至室溫后即得泡沫玻璃保溫板。
實(shí)施例4:
1) 首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為3: 1，研磨時(shí)間為0.5h， 然后分別過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩 后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰玻璃粉氧化鈽=33%: 55%: 12%的質(zhì)量百 分比放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料 的質(zhì)量比為3: 1，研磨0.5h形成混合料；
3) 然后，將混合料裝入200咖xl50ramx20mm的鋼制模具中，經(jīng)手動(dòng)壓 機(jī)在壓力為lOMPa壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽 中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以6°C/min的加熱速度自室溫升溫至 1220。C，保溫lh;然后以17°C/min的冷卻速度降溫至1000°C，保溫40min;最后，以5°C/min的速率降溫退火至室溫后即得泡沫玻璃保溫板。 實(shí)施例5:
1) 首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球 石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2.5: 1，研磨時(shí)間為2h， 然后分別過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁 除鐵，使粉煤灰中Fe203的含量低于0. 5%;
2) 其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩 后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰玻璃粉氧化鈰=32%: 53%: 15%的質(zhì)量 百分比放入球磨機(jī)中干磨，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)，控制磨球和原 料的質(zhì)量比為2.5: 1，研磨2h形成混合料；
3) 然后，將混合料裝入200咖xl50mmx20mm的鋼制模具中，經(jīng)手動(dòng)壓 機(jī)在壓力為16MPa壓制成扁平狀坯體；
4) 最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽 中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以9°C/min的加熱速度自室溫升溫至 1185X:，保溫2h;然后以16°C/min的冷卻速度降溫至IOO(TC，保溫35min; 最后，以5°C/min的速率降溫退火至室溫后即得泡沫玻璃保溫板。
權(quán)利要求
1、一種利用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板的方法，其特征在于1)首先，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨，然后分別過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的粉煤灰采用永久磁鐵除鐵，再采用電磁除鐵，使粉煤灰中Fe2O3的含量低于0.5％；2)其次，選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，取經(jīng)除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩后的玻璃粉和氧化鈰以粉煤灰∶玻璃粉∶氧化鈰＝30～40％∶50～60％∶10～20％的質(zhì)量百分比放入球磨機(jī)中干磨形成混合料；3)然后，將混合料裝入鋼制模具中制成扁平狀坯體；4)最后，將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，先以5～10℃/min的加熱速度自室溫升溫至1150～1220℃，保溫1～3h；然后以15～20℃/min的冷卻速度降溫至1000℃，保溫30～60min；最后，以5℃/min的速率降溫退火至室溫后即得泡沫玻璃保溫板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板的方法， 其特征在于所說(shuō)的步驟1)和步驟2)中的干磨是利用氧化鋁球石作為 研磨介質(zhì)，控制磨球和原料的質(zhì)量比為2 3: 1,分別研磨0.5 3h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板的方法， 其特征在于所說(shuō)的步驟3)鋼制模具的尺寸為200mmxl50mmx20mm，成型 壓力為5 20MPa。
全文摘要
一種利用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板的方法，將粉煤灰和玻璃粉分別放入球磨機(jī)中干磨并除去粉煤灰中的鐵，取除鐵后的粉煤灰、干磨過(guò)篩后的玻璃粉和氧化鈰干磨形成混合料，將混合料裝入鋼制模具中制成扁平狀坯體；將壓制成的坯體放在底面均勻平鋪氧化鋁粉的氧化鋁匣缽中，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)燒結(jié)、冷卻、退火即得泡沫玻璃保溫板。本發(fā)明用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板不僅有助于節(jié)約天然資源，降低生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán)境保護(hù)。粉煤灰無(wú)需使用大功率破碎機(jī)破碎，且混料均勻；同時(shí)，粉煤灰中存在大量的空心微珠及蜂窩狀體，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫特性。選用氧化鈰作為發(fā)泡劑，使發(fā)泡溫度易于控制，簡(jiǎn)化工藝，減少能耗，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C03C11/00GK101597139SQ20091002318
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李穎華, 黃劍鋒 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)