专利名称：利用铜尾矿生产泡沫玻璃的方法
技术领域：
本发明涉及一种泡沫玻璃的制造方法，特别涉及一种利用铜尾矿生产 泡沫玻璃的制备方法。
背景技术：
铜尾矿是铜矿生产企业在选取有用成分后排放的一种固体矿物废料。 目前，关于充分回收和利用铜尾矿还没有科学合理的方法，大都将其用作 铺路和深埋的方法进行处理。国内的铜矿企业较多，每年产生的尾矿如果 处理不当将给环境造成很大的污染。既污染环境，又浪费资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效降低泡沫玻璃的生产成本，保护 环境，变废为宝的利用铜尾矿生产泡沫玻璃的方法，按本发明的生产方法 得到的泡沫玻璃结构强度好、吸水率低、导热系数小且比重小。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
1) 将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；
2) 将废玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；
3) 按质量分数将40 60%的铜尾矿，35 55%的废玻璃，0.2 0.5% 的炭黑，0 5%的氟硅酸钠，0 5%的磷酸钠放入到球磨罐中球磨至200目 以下；
4) 将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将模具移入发泡炉 中加热；预热阶段，自室温以10 12°C/min的升温速度升至400°C，保温20 30min;
发泡阶段，升温速度为15 2(TC/min升至850 950°C; 稳泡阶段，在850 950。C恒温下保温30 60min;
5) 快速冷却阶段，冷却速度为15 25'C/min，冷却至500 550°C ， 恒温30 60min;
6) 退火阶段，降温速度为l 2°C/min，退火至50°C以下得泡沫玻璃。 本发明制备泡沬玻璃所用的铜尾矿化学组成为Si02:45.5wt%;
A1203:14.45wt%;CaO: 10.1 wt%;MgO:3.1 wt%;Fe203:13.12wt%;Ti02:4.1 %;其 他9.63wt0/0。
由于本发明使用的铜尾矿中Si02含量较高，属于硅酸盐材料，适合生 产低密度，高强度的泡沫玻璃绝热材料，气泡结构有利于形成闭孔结构， 有效地降低了泡沫玻璃材料的吸水率，所以本发明利用工业废料铜尾矿为 原料，添加少量添加剂，制备了泡沫玻璃。本发明不但有利于废物利用， 保护环境，而且制得的泡沫玻璃结构强度高、吸水率低、密度小、导热系 数低。本发明可以有效地降低泡沫玻璃的生产成本，保护环境，变废为宝， 具有明显的经济效益和环保效益。生产的泡沫玻璃性能密度小于0.8g， cm-3，吸水率小于1. 5vol%，平均泡径l 3mm，抗折强度可达到2. OMPa。
具体实施例方式
实施例l，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将57%的铜尾矿， 35%的废玻璃，0.4%的炭黑，2.6°/。的氟硅酸钠，5%的磷酸钠放入到球磨罐 中球磨至200目以下；采用的氟硅酸钠和磷酸钠作为添加剂，其作用是为
了有效降低泡沫玻璃发泡温度，改善泡沫玻璃性能，增加闭孔结构，另外 还可以增强玻璃熔体低温粘性，增强韧性，起到稳泡作用。然后将上述球 磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将模具移入发泡炉中加热；自室温以
10°C/min的升温速度升至40(TC，保温20min后，再以20°C/min的升温 速度升至92(TC后保温30rain;快速冷却阶段，冷却速度为20°C/min，冷 却至50(TC，恒温30min;退火阶段，降温速度为l°C/min，退火至50°C 以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，密度为0.8g，cnf3，吸水率 为1. 5vol%，平均泡径1. 5mm，抗折强度达到1. 8 MPa。
实施例2，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将51%的铜尾矿， 42%的废玻璃，0.5%的炭黑，5%的氟硅酸钠，1,5%的磷酸钠放入到球磨罐 中球磨至200目以下；将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将模 具移入发泡炉中加热；自室温以lrC/min的升温速度升至400'C，保温 23min后；再以18°C/min的升温速度升至90(TC后保温40min;快速冷却 阶段，冷却速度为2CTC/min，冷却至55(TC，恒温40min;退火阶段，降 温速度为1.5"C/min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结 构均匀，密度为0. 7g'cm—3,吸水率为1. OvoP/。，平均泡径1.4mm，抗折强 度达到1. 7 MPa。
实施例3，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将50%的铜尾矿， 45°/0的废玻璃，0.2%的炭黑，2.5%的氟硅酸钠，2.3。/。的磷酸钠放入到球磨 罐中球磨至200目以下；将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将 模具移入发泡炉中加热；自室温以12"C/min的升温速度升至400°C，保温
26min;再以15°C/min的升温速度升至880。C后保温52min;快速冷却阶 段，冷却速度为18'C/min，冷却至54CTC，恒温50min;退火阶段，降温 速度为2XVmin，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均 匀，密度为0. 7g，cnT3，吸水率为0.8voP/c)，平均泡径1. 5rara，抗折强度达 到2. 0 MPa。
实施例4，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将48%的铜尾矿， 47%的废玻璃，0.4%的炭黑，1.5%的氟硅酸钠，3. 1%的磷酸钠放入到球磨 罐中球磨至200目以下；将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将 模具移入发泡炉中加热；自室温以irC/inin的升温速度升至400。C，保温 25min后；再以19°C/min的升温速度升至85(TC后保温60min;快速冷却 阶段，冷却速度为24°C/min，冷却至500。C，恒温40min;退火阶段，降 温速度为1.5°C/min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结 构均匀，密度为0. 6g*cm—3，吸水率为0.5voW，平均泡径1. 5mm，抗折强 度达到1. 7 MPa。
实施例5，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将40%的铜尾矿， 55%的废玻璃，0.5%的炭黑和4. 5%的氟硅酸钠放入到球磨罐中球磨至200
目以下；将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将模具移入发泡炉 中加热；自室温以12。C/min的升温速度升至40(TC，保温28min后；再以 16。C/min的升温速度升至95(TC后保温30niin;快速冷却阶段，冷却速度 为20°C/min，冷却至55(TC，恒温30min;退火阶段，降温速度为rC/min， 退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，密度为0.5g'
cm—3，吸水率为0. 5vol%，平均泡径1. 5mm，抗折强度达到1. 5 MPa。
实施例6，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将44%的铜尾矿， 52%的废玻璃，0.5%的炭黑，3. 5%的磷酸钠放入到球磨罐中球磨至200目 以下；将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将模具移入发泡炉中 加热；自室温以lrC/min的升温速度升至400°C，保温20min后；再以 16°C/min的升温速度升至85(TC后保温40min;快速冷却阶段，冷却速度 为20。C/min，冷却至520°C，恒温40min;退火阶段，降温速度为1. 5'C /min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃结构均匀，密度为 0.6g*cra—3，吸水率为O. 5vol%，平均泡径1. 7mm，抗折强度达到1. 3 MPa。 实施例7，将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；将废 玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；按质量分数将60%的铜尾矿， 35%的废玻璃，0.3%的炭黑，2.8%的氟硅酸钠，1.9%的磷酸钠放入到球磨 罐中球磨至200目以下；将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将
模具移入发泡炉中加热；自室温以l(TC/niin的升温速度升至40(rC，保温 30min后；再以17'C/min升温速度升至93(TC后保温45min;快速冷却阶 段，冷却速度为15°C/min，冷却至510。C，恒温60ndn;退火阶段，降温 速度为2'C/min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。
本发明适合生产板块状产品，但是对于其烧成制度要求较高，具体到 烧成曲线大致分为四个阶段(l)升温预热阶段，升温速度为10 12'C/min， 至40(TC后保温20 30min，目的在于使配合料充分预热，减少由于升温 速度过快，导致配合料整体温差；在40(TC下恒温可以避免在配合料软化 前炭黑就已经燃烧；(2)发泡稳泡阶段，发泡过程中升温速度为15 20'C/min，快速升温可以避免发泡剂在高温下从配合料中逸出，根据本发明 所用原料及助剂，其发泡温度范围850 95(TC，恒温时间为30 60min; 目的是让配合料在发泡温度下充分发成均匀的泡沫玻璃。(3)快速降温阶 段，目的在于使发泡的熔融玻璃快速冷却，使之泡孔结构固定下来。领却 速度为15 25°C/min，冷却至500 550°C，恒温时间30 60min;恒温作 用主要考虑使块状体内外温度均匀，为进入退火阶段做好准备；(4)缓慢 降温退火阶段，降温速度为1 2'C/min，该阶段主要作用在于解除因快速 降温带来的热应力，使泡沫玻璃制品具有良好的机械性能。
应用本发明生产的泡沫玻璃，具有重量轻、吸水率低、强度好。并且 膨胀系数低，抗热震好，具有绝热效果、阻燃效果，泡沫玻璃作为新型建 筑材料用途十分广泛。本发明不产生固体排放物，切割下来的泡沫玻璃边 角料可以重复循环利用。其作为绝热材料，可用于屋顶及外墙保温，可有 效地降低采暖和制冷费用。另外该品种泡沫玻璃是热电厂大烟囱内壁的防 腐保温隔热优良材料。再者该种泡沫玻璃还可以用于深冷和低温管道、设 备、容器与储罐的外表保冷；中温和高温管道、设备的外保温;油和热沥 青储罐的外保温；石油化工、硫化生产过程的保温；用于隧道工程和地下 工程的疏水隔潮领域;因此，该种泡沬玻璃具有广泛应用前景。
权利要求
1、利用铜尾矿生产泡沫玻璃的方法，其特征在于1)将废铜尾矿破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；2)将废玻璃清洗干净，烘干后球磨至300目以下；3)按质量分数将40～60％的铜尾矿，35～55％的废玻璃，0.2～0.5％的炭黑，0～5％的氟硅酸钠，0～5％的磷酸钠放入到球磨罐中球磨至200目以下；4)将上述球磨后的配合料加入耐热钢模具中，再将模具移入发泡炉中加热；预热阶段，自室温以10～12℃/min的升温速度升至400℃，保温20～30min；发泡阶段，升温速度为15～20℃/min升至850～950℃；稳泡阶段，在850～950℃恒温下保温30～60min；5)快速冷却阶段，冷却速度为15～25℃/min，冷却至500～550℃，恒温30～60min；6)退火阶段，降温速度为1～2℃/min，退火至50℃以下得泡沫玻璃。
全文摘要
利用铜尾矿生产泡沫玻璃的方法，将铜尾矿，废玻璃，炭黑，氟硅酸钠和磷酸钠放入到球磨罐中球磨至200目以下后加入耐热钢模具中，再将模具移入发泡炉中经过预热、发泡、稳泡和退火得泡沫玻璃。本发明利用工业废料铜尾矿为原料，添加少量添加剂，制备了泡沫玻璃。本发明不但有利于废物利用，保护环境，而且制得的泡沫玻璃结构强度高、吸水率低、密度小、导热系数低。本发明可以有效地降低泡沫玻璃的生产成本，保护环境，变废为宝。生产的泡沫玻璃性能密度小于0.8g·cm<sup>-3</sup>，吸水率小于1.5vol％，平均泡径1～3mm，抗折强度可达到2.0MPa。
文档编号C03C11/00GK101182124SQ200710019009
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月6日 优先权日2007年11月6日
发明者刘新年, 键 王, 王少龙, 赵彦钊, 郭宏伟, 陈云建, 高档妮, 高淑雅 申请人:陕西科技大学