废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及属于节能建筑材料领域，具体涉及废玻璃和粉煤灰制备轻质高强度多 孔微晶玻璃复合板。
【背景技术】
[0002] 废玻璃来源于日用玻璃容器、建筑玻璃以及科研生产玻璃废料，如各种化学试剂 瓶、酒类和食品饮料包装瓶、废旧窗户玻璃等等。我国每年产生的玻璃废渣约320万吨，占 城市生活垃圾总量的2 %，但利用率只有13%左右，欧美发达国家废玻璃已经达到70%以上， 废玻璃的再生利用对于发展循环经济具有重要的现实意义。多孔微晶玻璃是在研制微晶玻 璃和泡沫玻璃基础上，解决了微晶玻璃容重大、保温差以及泡沫玻璃机械强度低等性能缺 陷，是一种性能优越的隔热、吸声、防潮、防火、轻质高强的新型环保建筑材料。作为低成本 建筑材料，大幅度降低建筑物重量，并赋予隔热节能、隔音以及湿度调控等功能。
[0003] 废玻璃制备多孔微晶玻璃分为粉体直接烧结法和熔融-烧结法两种，前者是将 废玻璃粉与发泡剂、助溶剂、稳泡剂等助剂混合均匀后，装入耐火模具直接烧结制备出多孔 微晶玻璃，如申请号201210520916. 4和201210496820. 5 ;后者是将基础玻璃的原料粉体混 合均匀后，在附近高温熔融，水淬得到玻璃渣，研磨粉碎的玻璃粉与发泡剂、粘接 剂混合造粒，压制成型后进行烧结晶化，制备出多孔微晶玻璃，如申请号200810144537.X， 201210110719.1 及 201310025575. 4。
[0004]多孔微晶玻璃的这两种制备方法都是由粉体与发泡剂混合后烧结、发泡、析晶而 成，区别在于粉体来源，粉体直接烧结法是将原料粉体机械混合、烧结，而熔融-烧结法是 原料粉体在高温下熔融均化，水淬玻璃渣，然后烧结而成。两种方法都是发泡剂在烧结过程 中热分解生成的气体在烧结体内膨胀形成气泡，与烧结体内部原有的气孔叠加，造成气孔 尺寸均匀性很差，气泡之间开孔与闭孔混杂，且在相同温度区间内发泡行为与析晶行为相 互制约，无法调控多孔微晶玻璃的力学和导热性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种利用废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，多孔微 晶玻璃复合板制备工艺由两部分构成：一是以废玻璃和粉煤灰高温熔融后的水淬玻璃渣在 较高温度下致密烧结，得到致密、高强度表面层；二是以废玻璃为原料，添加发泡剂，在较低 温度下熔融，消除粉体中原有气孔；较高温度下发泡，制备出以三维闭合气孔为主、气孔尺 寸均匀可控的多孔微晶玻璃。这种复合板具有孔径和孔隙率可调、高强度等优点，满足节能 建筑中轻质墙体贴面砖的性能要求，粉体在耐火模具中铺展的工艺有利于工业规模生产， 从而实现废玻璃和粉煤灰的节能环保、高附加值利用。
[0006] 本发明是这样来实现的，废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，其特征在于 通过以下工艺步骤实现： 1)废玻璃破碎、细磨后，加入无机复合发泡剂，球磨混合均匀，经过熔融和发泡得到混 合粉体1; 2) 废玻璃与粉煤灰一定质量比机械混合，细磨成混合粉体2 ; 3) 混合粉体2均匀铺展于耐火模具中，放入烧结炉致密烧结； 4) 混合粉体2烧结结束后，降至600 ^C，表面铺展500 ^C'预热的混合粉体1，再次升 温熔融、升温发泡，得到由致密表面层和多孔本体构成的轻质高强度多孔微晶玻璃复合板。
[0007] 所述废玻璃为建筑玻璃、容器玻璃、荧光灯管玻璃等硅酸盐玻璃。
[0008] 所述无机复合发泡剂为SiC、TiN、Ce02、CaC03、A14C3中两种以上组合，其添加量是 废玻璃质量的1~8%。
[0009] 所述废玻璃与粉煤灰的一定质量比为3~9。
[0010]所述混合粉体2的烧结温度为1000~1050I，烧结时间为10~30分钟。
[0011] 所述混合粉体1的熔融温度为750~350。〔，熔融时间30~100分钟；发泡温 度为8S0~920°C，发泡时间1〇~6〇分钟。
[0012] 与现有多孔微晶玻璃制备技术相比，本发明创新性体现在： (1)现有单一发泡剂存在发泡剂分解速度快、气体量过大问题，导致气孔均匀性差，相 邻气孔的孔壁存在大量微孔（串孔)，强度低、隔热性能差。本发明使用复合发泡剂，通过改 变发泡剂的组份比例，控制复合发泡剂的分解速度和气体量，气孔尺寸均匀可控，气孔结构 中聚并程度(通孔/闭孔比例）可调，可获得轻质高强度(高比强度）多孔微晶玻璃。
[0013] (2)现有多孔微晶玻璃由于机械强度低、表面易渗水，且缺少美观，无法作为墙体 贴面砖使用。本发明首先经过烧结晶化，获得致密表面层，降温后再进行多孔本体(混合粉 体1)熔融、发泡，确保致密表面层与多孔本体在不同温度下制备，并形成牢固的界面连接。 致密表面层可以抛光、着色，符合墙体贴面砖的外观和性能要求。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 将建筑玻璃破碎、细磨，加入质量含量为〇.5%SiC、0. 5%&02和3% 〇8〇)3的复合发泡剂， 球磨混合均匀后，混合粉体均匀铺展于内衬高温纤维布的耐火模具中，放入800 烧结 炉，恒温60分钟后，升温至900 恒温30分钟，随炉冷却至室温，获得多孔微晶玻璃。多 孔微晶玻璃表观密度为〇.35g/cm3,XRD分析测试结果表明，多孔微晶玻璃的晶相为硅灰 石，结晶度为1〇%，抗压试验测试的比强度高达+44MPa_cmVg，气孔均匀，气孔大小尺寸 为1~2毫米。
[0015]实施例2 将荧光灯管玻璃板破碎、细磨，加入质量含量为l%Ce02、l%TiN、6%CaC03，球磨混合均匀， 得到混合粉体1。将质量比为4的废玻璃与粉煤灰机械混合，细磨成混合粉体2。混合粉体 2均匀铺展于涂覆氧化铝粉的耐火磨具中，放入烧结炉中1050 烧结1〇分钟，然后降温 至600。〔:，表面铺展500T预热的混合粉体1，再次升温至850T 熔融30分钟，升温至900GC发泡30分钟，随炉冷却至室温，获得多孔微晶玻璃复合板。 复合板表观密度为0.28g/cm3,抗压试验测试的比强度为52MPacmVg，气孔尺寸2~4毫 米。
[0016] 实施例3 将建筑玻璃破碎、细磨，加入质量含量为2%SiC、1%A14C3和5%CaCO3的复合发泡剂，球 磨混合均匀后，混合粉体均匀铺展于内衬高温纤维布的耐火模具中，放入820丈烧结炉， 恒温30分钟后，升温至920T恒温30分钟，随炉冷却至室温，获得多孔微晶玻璃。多孔微 晶玻璃表观密度为0. 25g/cm3,XRD分析测试结果表明，多孔微晶玻璃的主晶相为硅灰石， 结晶度为16%，抗压试验测试的比强度高达55MPa*cm5/+g，气孔均匀，气孔大小尺寸为 1~2. 5晕米。
[0017] 实施例4 将荧光灯管玻璃板破碎、细磨，加入质量含量为l%Ce02、2%TiN、5%CaC03，球磨混合均匀， 得到混合粉体1。将质量比为7的废玻璃与粉煤灰机械混合，细磨成混合粉体2。混合粉体 2均匀铺展于涂覆氧化铝粉的耐火磨具中，放入烧结炉中1000eC烧结30分钟，然后降温 至600QC，表面铺展500T预热的混合粉体1，再次升温至820GC熔融30分钟，升温至 900 发泡60分钟，随炉冷却至室温，获得多孔微晶玻璃复合板。复合板表观密度为0. 22 g/cm3,抗压试验测试的比强度为65MPa<mz..++g，气孔尺寸2. 5~5毫米。 'VVWvVV.
【主权项】
1. 废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，其特征在于包括以下步骤： 1) 废玻璃破碎、细磨后，加入无机复合发泡剂，球磨混合均匀，经过熔融和发泡得到混 合粉体1; 2) 废玻璃与粉煤灰按一定质量比机械混合，细磨成混合粉体2 ; 3) 混合粉体2均匀铺展于耐火模具中，放入烧结炉致密烧结； 4) 混合粉体2烧结结束后，降至600 eC，表面铺展500 T'预热的混合粉体1，再次升 温熔融、升温发泡，得到由致密表面层和多孔本体构成的轻质高强度多孔微晶玻璃复合板。
2. 根据权利1所述的废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，其特征在于：所述无 机复合发泡剂为3瓜!^、&02、0 &0)，14(：3中两种以上组合，其添加量是废玻璃质量的1~ 8% 〇
3. 根据权利1所述的废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，其特征在于：所述废 玻璃与粉煤灰一定质量比为3~9。
4. 根据权利1所述的废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，其特征在于：所述混 合粉体2的烧结温度为1000~1050gC，烧结时间为10~30分钟。
5. 根据权利1所述的废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，其特征在于：所述混 合粉体1的熔融温度为750~850gC，熔融时间30~100分钟；发泡温度为880~920 qC，发泡时间1〇~60分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种废玻璃和粉煤灰制备多孔微晶玻璃复合板，属于节能建筑材料领域。本发明工艺步骤包括：（1）废玻璃破碎、细磨后，加入无机复合发泡剂，球磨混合均匀，得到混合粉体1；（2）废玻璃与粉煤灰按一定比例机械混合，细磨成混合粉体2；（3）混合粉体2均匀铺展于耐火模具中，放入烧结炉致密烧结；（4）混合粉体2烧结结束后，降至600℃，表面铺展500℃预热的混合粉体1，再次升温熔融、升温发泡，得到由致密表面层和多孔本体构成的轻质高强度多孔微晶玻璃复合板。本发明具有工艺简便、节能环保特点，适于规模化生产隔热、隔音墙体贴面砖，在节能建筑中应用前景广阔。
【IPC分类】C03C10-14, C03C11-00, C03C6-02
【公开号】CN104817274
【申请号】CN201510144328
【发明人】张梦, 卢金山, 陆章扬, 江龙祥, 黄鹏飞, 姚斌凤
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月31日