废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法
【专利摘要】本发明涉及一种废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，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，加入适量助溶剂、析晶形核剂和发泡形核剂，球磨混合均匀，得到混合粉体；（2）混合粉体均匀铺展于耐火材料模具中，直接放入已升温至700～800 °C的快速升温炉中，使混合粉体恒温熔融；（3）熔融的混合粉体升温至850～1000 °C恒温发泡。本发明利用废玻璃低温熔融-高温发泡两步工艺，快速制备以闭合气孔为主的轻质高强度多孔微晶玻璃，实现废玻璃的环保节能、规模化、高附加值的回收利用。
【专利说明】废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及属于节能建筑材料领域，具体涉及一种废玻璃低温熔融一高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的迅速发展和人民生活水平的不断提高，玻璃产品已广泛应用于建筑、化工、交通以及食品饮料等众多行业。城市里每天产生大量的日用玻璃废渣与科研生产玻璃废料，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。欧美发达国家的玻璃废渣量占城市垃圾总量的4%?8%，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%。过去玻璃废渣大多由一些小平拉玻璃厂进行回收利用，但小平拉生产工艺设备简陋、环境污染严重、能耗较高，工艺落后，生产出的平板玻璃透光率低，质量低劣，成为经济结构转型的重点治理对象之一，现在基本上都被强制关闭。因此，玻璃废渣的再生利用对于发展循环经济具有重要的现实意义。
[0003]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。
[0004]关于废玻璃制备微晶玻璃板，申请号200410104277.5公开了一种利用废玻璃制备建筑用微晶玻璃板材的方法，通过对玻璃废渣的粉碎、研磨制成玻璃粉，加入析晶促进剂，模压烧结而成。与此类似，申请号201310437328.5也是利用废玻璃和其他组份混合后烧结微晶玻璃，这种粉体直接烧结法对于环境保护和节能方面有积极意义，但废玻璃烧结时不同组份很难混合均匀，降低微晶玻璃性能。申请号200610140748.7和201010521831.5是将废玻璃粉碎后与添加剂混合均匀，然后经熔制、水淬、装模、烧结得到微晶玻璃，这种熔融一烧结法制备的建筑微晶玻璃，存在表面层致密化深度浅(2 mm左右)；玻璃颗粒间的气孔难以排除，致密性差；产品易产生变形，对耐火模具要求高等缺点。
[0005]关于废玻璃制备多孔微晶玻璃，其制备方法与前述的致密型微晶玻璃板相似，也分为粉体直接烧结法和熔融一烧结法两种，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1450° C附近高温熔融，水淬成玻璃颗粒，研磨粉碎后的玻璃粉与发泡剂(成孔剂)、粘接剂混合造粒，在模具内加压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。
[0006]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、析晶获得的，区别在于粉体来源，粉体直接烧结法是原料粉体机械混合、烧结，熔融一烧结法是原料粉体熔融后水淬玻璃颗粒，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相叠加，造成气孔尺寸均匀性差，气泡之间开孔与闭孔混杂、无序，从而无法调控多孔微晶玻璃的力学和导热性能。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种利用废玻璃快速制备多孔微晶玻璃的方法，以废玻璃为原料，添加助溶剂、析晶形核剂和发泡形核剂等，在低温下熔融，消除粉体中气孔；高温下熔融发泡，制备出以三维闭合气孔为主、气孔尺寸均匀的多孔微晶玻璃，这种多孔微晶玻璃具有孔径和孔隙率可调、高强度等优点，满足轻质节能墙体材料的要求，实现废玻璃的节能环保和高附加值利用。
[0008]本发明是这样来实现的，废玻璃低温熔融一高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于通过以下工艺步骤实现:
1)废玻璃破碎、细磨后，加入适量助溶剂、析晶形核剂和发泡形核剂，球磨混合均匀，得到混合粉体；
2)混合粉体均匀铺展于耐火材料模具中，直接放入已升温至700?800。C的快速升温炉中，使混合粉体恒温熔融；
3)熔融的混合粉体升温至850?1000。C恒温发泡；
4)降温至650°C恒温60分钟，随炉冷却至室温，得到多孔微晶玻璃。
[0009]所述的废玻璃为建筑玻璃、容器玻璃、灯管玻璃等硅酸盐玻璃，废玻璃破碎、细磨后颗粒粒径为45~120微米。
[0010]所述的助溶剂为硼酸，其添加量是废玻璃质量的I?8%。
[0011 ] 所述的析晶形核剂为冰晶石(Na3AlF6)、氟硅酸钠(Na2SiF6)、六偏磷酸钠((NaPO3)6X五氧化二钒(V205)、三氧化钼(MoO3)中一种或两种组合，其添加量为废玻璃质量的I?4% ο
[0012]所述的发泡形核剂为SiC、硅酸钠、CaCO3中一种或两种组合，其添加量为废玻璃质量的I?6%。
[0013]所述的混合粉体低温熔融的恒温时间为10?30分钟，高温发泡的恒温时间为5?30分钟ο
[0014]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)提供了废玻璃制备轻质高强度多孔微晶玻璃的方法，实现废玻璃的环保节能和高附加值利用；
(2)通过低温下混合粉体熔融，消除熔体中气孔；高温下熔体发泡，避免了现有粉体烧结中原有素坯中气孔对发泡剂成孔干扰，确保所有气孔全部由发泡剂分解的气泡成核、生长形成，获得均匀的闭合气孔，孔隙率和气孔大小可控；
(3)通过优选发泡剂，优化熔融一发泡工艺制度，可以获得以闭合气孔为主的多孔微晶玻璃，具有轻质、高强度以及优异隔热性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图1实施例1中多孔微晶玻璃XRD谱图。
[0016]附图2实施例1中多孔微晶玻璃的光学显微照片。
[0017]附图3实施例2中多孔微晶玻璃的光学照片。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
将建筑玻璃板破碎、细磨成45~120微米的玻璃粉体，加入质量含量为5%的硼酸、2%冰晶石、l%SiC和3% CaCO3,球磨混合均匀后，混合粉体均匀铺展于涂覆氧化铝粉的瓷舟中，直接放入已升温至800° C的快速升温炉内，恒温30分钟后，升温至980° C恒温30分钟，然后降温至650° C，恒温60分钟，随炉冷却至室温，获得多孔微晶玻璃。晶体结构和光学显微结构分析结果表明，多孔微晶玻璃中主晶相为硅灰石以及少量的方石英，并含有大量的玻璃相(附图1 )，气孔尺寸为50?100微米(附图2)。
[0019]实施例2
将荧光灯管玻璃板破碎、细磨成45~120微米的玻璃粉体，加入质量含量为8%的硼酸、4% V2O5和5% CaCO3，球磨混合均匀后，混合粉体均匀铺展于涂覆氧化铝粉的瓷舟中，直接放入已升温至750° C的快速升温炉内，恒温30分钟后，升温至900° C恒温10分钟，然后降温至650° C，恒温60分钟，随炉冷却至室温，获得多孔微晶玻璃。晶体结构测试分析表明试样是含有大量玻璃相的娃灰石，气孔尺寸20?50微米(附图3)。
【权利要求】
1.废玻璃低温熔融一高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)废玻璃破碎、细磨后，加入适量助溶剂、析晶形核剂和发泡形核剂，球磨混合均匀，得到混合粉体； 2)混合粉体均匀铺展于耐火材料模具中，直接放入已升温至700?800。C的快速升温炉中，使混合粉体恒温熔融； 3)熔融的混合粉体升温至850?1000。C恒温发泡； 4)降温至650°C恒温60分钟，随炉冷却至室温，得到多孔微晶玻璃。
2.根据权利I所述的废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于: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，废玻璃破碎、细磨后颗粒粒径为45?120微米。
3.根据权利I所述的废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于:所述助溶剂为硼酸，其添加量是废玻璃质量的I?8%。
4.根据权利I所述的废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于:所述析晶形核剂为冰晶石(Na3AlF6)、氟硅酸钠(Na2SiF6)、六偏磷酸钠((NaPO3)6X五氧化二钒(V205)、三氧化钼(MoO3)中一种或两种组合，其添加量是废玻璃质量的I?4%。
5.根据权利I所述的废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于:所述发泡形核剂为SiC、硅酸钠、CaCO3中一种或两种组合，其添加量是废玻璃质量的I?6% ο
6.根据权利I所述的废玻璃低温熔融-高温发泡快速制备多孔微晶玻璃的方法，其特征在于:所述混合粉体低温熔融的恒温时间为10?30分钟，高温发泡的恒温时间为5?30分钟。
【文档编号】C03C10/14GK104445956SQ201410704674
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】卢金山, 陆章扬, 江龙祥 申请人:南昌航空大学