一种利用蛋壳和废玻璃制备多孔材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废物资源化利用领域，特别涉及利用蛋壳和废玻璃制备多孔材料的方法。
【背景技术】
[0002]玻璃因其较高的化学稳定性和无害性而广泛应用于房屋建筑和制造各种卫生要求较高的日常生活用品，但因其较易破碎而不可避免地会产生许多玻璃废弃物。这些废玻璃的大量堆积不仅严重影响周围的环境卫生，也是人畜活动的一大安全隐患。目前，废玻璃的回收技术主要包括:1.重新回炉熔制，2.生产玻璃纤维，3.取代天然矿物做熔剂，4.生产玻璃马赛克和人造大理石和花岗岩等。
[0003]与此同时，随着生活水平的提高和食品行业的迅猛发展，需要消耗大量的禽蛋。蛋壳作为一种废弃物，通常是采用填埋处理，易引起环境污染。蛋壳的主要成分是碳酸钙，在我国大多利用蛋壳来制作动物饲料添加剂。
[0004]鉴于玻璃和蛋壳采用一般方法和自然循环都很难在短期内发生降解，两者都属于一种资源的错误闲置。因此，利用蛋壳和废玻璃来制备多孔材料不仅可以进一步扩大其应回收再利用的范围，特别是对于节约资源、保护环境和实施可持续发展战略目标都有着十分重要的意义。
[0005]多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料。虽然现有生产多孔材料的方法有很多种，原材料的来源和种类也不尽相同，但还未见采用蛋壳和废玻璃来制备多孔材料的相关研宄报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种低成本的性能优良、易于生产加工且能够满足大规模市场应用要求的多孔材料的制备方法。其特点是以废玻璃为主要原料、蛋壳作为发泡剂制备多孔材料，为蛋壳和废玻璃的回收利用开辟新途径，节能环保，符合当前绿色材料生产的要求和可持续发展的基本国策，是多孔材料生产技术的一项重要突破。
[0007]本发明的技术方案是将废玻璃和蛋壳以及添加剂均匀混合烧结而成多孔材料。其具体步骤为:
[0008]废玻璃预处理:废玻璃用清水充分清洗3次并入干燥箱进行干燥；再依次经破碎机和球磨机进行破碎和球磨处理，获得玻璃粉；
[0009]蛋壳预处理:将清洗和干燥后的蛋壳置于球磨机内球磨，获得蛋壳粉。
[0010]多孔材料制备:将玻璃粉、蛋壳粉与添加剂按以下比例均匀混合:
[0011]添加剂3.5?11.5wt.%
[0012]蛋壳粉0.5?2.5wt.%
[0013]废玻璃粉余量
[0014]各原料按上述比例混合后装入模具内并置于电阻炉内，加热到800?1000°C后保温20?60分钟，然后随炉冷却至室温并脱模，形成多孔材料；
[0015]所述添加剂为磷酸钠和氟硅酸钠，以降低废玻璃粉的熔化温度和加速废玻璃粉熔化，提高熔体的聚合度和粘度，并稳定多孔结构。
[0016]本发明提供的方法，所述蛋壳粉的直径小于200目，优选10?200目。
[0017]本发明提供的方法，所述废玻璃粉的直径为140?200目。
[0018]本发明提供的方法，所述废玻璃为平板玻璃、压花玻璃、废玻璃瓶中的一种或几种的混合物。
[0019]本发明提供的方法，所述蛋壳为鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳中的一种或几种的混合物。
[0020]本发明制备多孔材料的模具优选不锈钢模具。
[0021]本发明所涉及方法制备的多孔材料密度为0.1?0.4g/cm3，孔隙直径为0.5?3mm，常温导热系数小于0.04W/ (K.m)。
[0022]本发明与现有技术相比，其有益效果主要体现在:通过对生产和生活中的固体废弃物(蛋壳和玻璃)进行合理加工以便资源再利用，解决了蛋壳和玻璃长期堆积存放而导致的环境污染和可能存在的安全隐患，突破了制备多孔材料所需发泡剂来源的局限性。该方法所涉及的多孔材料由低温烧结直接制备，无需后续加工。更重要的是，孔径均匀，可以通过改变烧结温度和造孔剂所占比例加以调整和控制。本发明技术方案工艺简单，成本低廉，无二次污染，生产周期短，生产效率高，可以实现批量化连续生产，具有突出的使用价值和广阔的应用前景。本发明为固体废弃物一蛋壳和废玻璃的处理提供了一种简便有效的方法，所制备的多孔材料不仅能够在保温隔热和吸音降噪方面发挥积极作用，可用作建筑保温材料、隔音降噪材料和装饰材料，但又不局限于此，广泛应用于各种民用建筑、厂房、地铁等不同场合，在环境污染治理和资源回收利用方面实现了新的突破。
[0023]用蛋壳和废玻璃制备多孔材料，原材料来源广泛，成本低廉，设备操作简单，有效回收和实现资源再利用，变废为宝，具有显著的经济和社会效益。该方法生产的多孔材料具有质量轻、发泡均匀、强度高、保温隔热性能好和产品质量稳定等优点，可以作为房屋建筑的保温隔热材料，充分实现了固体废弃物的资源化利用。
【具体实施方式】
[0024]下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0025]实施例1
[0026]一种用蛋壳和废玻璃制备多孔材料的方法，其特征在于按照以下方法制备:
[0027](I)废玻璃预处理:废玻璃用清水充分清洗3次并干燥，然后分别经破碎机和球磨机进行破碎、球磨成粒径为140目的玻璃粉；
[0028](2)蛋壳预处理:将清洗并干燥的蛋壳置于球磨机内球磨成粒径为20目的蛋壳粉；
[0029](3)多孔材料制备:按比例将蛋壳粉lwt%、添加剂3.5wt%及余量的玻璃粉均匀混合后装入矩形不锈钢模具内。然后，将其置于电阻炉内加热到800°C并保温20分钟形成多孔材料，随炉冷却至室温并脱模得到多孔材料。所述添加剂为磷酸钠和氟硅酸钠按质量比为2:1添加。
[0030]本实施例所得多孔材料密度为0.15g/cm3，孔隙直径为0.5mm,常温导热系数小于0.0lff/ (K.m)。
[0031]实施例2
[0032]一种用蛋壳和废玻璃制备多孔材料的方法，其特征在于按照以下方法制备:
[0033](I)废玻璃预处理:废玻璃用清水充分清洗3次并干燥，然后分别经破碎机和球磨机进行破碎、球磨成一定粒径粒径为170目的玻璃粉；
[0034](2)蛋壳预处理:将清洗并干燥的蛋壳置于球磨机内球磨成粒径为100目的蛋壳粉；
[0035](3)多孔材料制备:按比例将蛋壳粉2wt%、添加剂12被％和余量的玻璃粉均匀混合后装入矩形不锈钢模具内。然后，将其置于电阻炉内加热到900°C并保温40分钟形成多孔材料，随炉冷却至室温并脱模得到多孔材料。所述添加剂为磷酸钠和氟硅酸钠按质量比为2:1添加。
[0036]本实施例所提供的多孔材料密度为0.25g/cm3，孔隙直径为1.5_，常温导热系数小于 0.03W/ (K.m) ο
[0037]实施例3
[0038]一种用蛋壳和废玻璃制备多孔材料的方法，其特征在于按照以下方法制备:
[0039](I)废玻璃预处理:废玻璃用清水充分清洗3次并干燥，然后分别经破碎机和球磨机进行破碎、球磨成粒径为200目的玻璃粉。
[0040](2)蛋壳预处理:将清洗并干燥的蛋壳置于球磨机内球磨成粒径为170目的蛋壳粉。
[0041](3)多孔材料制备:按比例将蛋壳粉3wt%、添加剂12被％和余量的玻璃粉均匀混合后装入矩形不锈钢模具内。然后，将其置于电阻炉内加热到1000°c并保温50分钟形成多孔材料，随炉冷却至室温并脱模得到多孔材料。所述添加剂为磷酸钠和氟硅酸钠按质量比为2:1添加。
[0042]本实施例所提供的多孔材料密度为0.35g/cm3，孔隙直径为2.5mm，常温导热系数小于 0.04W/ (K.m)。
【主权项】
1.一种利用蛋壳和废玻璃制备多孔材料的方法，其特征在于按照以下方法制备: 废玻璃预处理:废玻璃用清水充分清洗3次并入干燥箱进行干燥；再依次经破碎机和球磨机进行破碎和球磨处理，获得玻璃粉； 蛋壳预处理:将清洗和干燥后的蛋壳置于球磨机内球磨，获得蛋壳粉； 多孔材料制备:将玻璃粉、蛋壳粉与添加剂按以下比例均匀混合: 添加剂 3.5?11.5wt.% 蛋壳粉 0.5?2.5wt.% 废玻璃粉余量 各原料按上述比例混合后装入模具内并置于电阻炉内，加热到800?1000°C后保温20?60分钟，然后随炉冷却至室温并脱模，形成多孔材料； 所述添加剂为磷酸钠和氟硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的制备多孔材料的方法，其特征在于:所述蛋壳粉的直径小于200 目。
3.根据权利要求1所述的制备多孔材料的方法，其特征在于:所述废玻璃粉的直径为140 ?200 目。
4.根据权利要求1所述的制备多孔材料的方法，其特征在于:所述废玻璃为平板玻璃、压花玻璃、废玻璃瓶中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的制备多孔材料的方法，其特征在于:所述蛋壳为鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳中的一种或几种的混合物。
【专利摘要】本发明公开一种用蛋壳作发泡剂的多孔材料及其制备方法。经预处理的蛋壳和废玻璃按照一定比例与适量的添加剂均匀混合，蛋壳因受热分解和释放气体，从而烧结形成多孔材料。该方法生产的多孔材料具有质量轻、孔径均匀、强度高、保温隔热性能好、产品质量稳定和成本低廉等优点，可以广泛用作房屋建筑的保温隔热材料。本发明所涉及的多孔材料原材料来源广泛，制备工艺简单，设备操作方便，实现了固体废弃物的有效回收和再利用，变废为宝，具有显著的经济和社会效益。
【IPC分类】C03C11-00
【公开号】CN104609734
【申请号】CN201510072698
【发明人】田如锦
【申请人】大连交通大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月11日