一种不定形块状发泡玻璃及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种不定形块状发泡玻璃及其制备方法和应用，属于废玻璃再生利用，特别是属于杂色废玻璃瓶再生利用。

背景技术：

1、现市场上有一种利用废玻璃制造的发泡玻璃轻石，用途广泛，可用于园林绿化、水质处理、土壤改良、建筑工程等。但发泡玻璃轻石的发泡烧结温度高，需950～1010℃，发泡烧结时间长，需57～105分钟，是一种耗能大、制造成本高的废玻璃再生方法(参见参考专利1：cn103073184b一种微孔隙发泡玻璃轻石及其制备方法)。

2、目前，杂色废玻璃瓶的再生利用，因处理工艺繁杂，要分拣、清洗、干燥、破碎、磨粉等，大量的生活用杂色废玻璃瓶并没有充分回收利用，杂色废玻璃瓶的再生成本较高，不能低成本再生杂色废玻璃瓶。

3、另一方面，国家正在大力推行垃圾分类回收，势必需要一种低成本再生大量杂色废玻璃瓶的技术且再生产品能大量广泛应用，这样，才能有效解决杂色废玻璃瓶的再生利用问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种低成本、低能耗制造不定形块状发泡玻璃的方法，以量大、价格低廉的杂色废玻璃瓶为主原料，以较低发泡烧结温度和较短发泡烧结时间来制造不定形块状发泡玻璃。

2、本发明的技术方案：

3、一种不定形块状发泡玻璃，按质量百分比，包括以下材料：废玻璃粉75～95％wt，发泡剂0.1～5％wt，助熔剂0.1～5％wt和粘土矿物粉3～25％wt，以上材料混合后，经加热、融熔、发泡、冷却及破碎后制备而成。

4、上述的不定形块状发泡玻璃，包括以下材料：废玻璃粉82～85％wt，发泡剂2～3％wt，助熔剂0.3～0.5％wt和粘土矿物粉8～10％wt。

5、上述的不定形块状发泡玻璃，所述废玻璃粉为废平板玻璃、废玻璃瓶或废碱石灰玻璃打碎磨成粉而成，其粒度为100～250目。

6、上述的不定形块状发泡玻璃，所述发泡剂为碳酸盐或/和碳化硅，碳酸盐粒度为600～1200目；碳化硅粒径为5～20μm。

7、上述的不定形块状发泡玻璃，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钙、碳酸锌、碳酸镁或碳酸钾,使用其中一种或二种以上。

8、上述的不定形块状发泡玻璃，所述碳酸盐为碳酸钙或碳酸钠，使用其中一种或二种。

9、上述的不定形块状发泡玻璃，所述助熔剂为芒硝、硼酸、硼砂、氧化锌、氧化铝或氧化硼，其粒度为600～1200目，使用其中一种或二种以上。

10、上述的不定形块状发泡玻璃，所述助熔剂为硼砂，使用经过加热无水化处理的硼砂，其中分子式为na2b4o7·10h2o十水四硼酸钠的硼砂其加热温度为350～400℃，分子式为na2b4o7·5h2o五水四硼酸钠的硼砂其加热温度为110～150℃，加热时间为15～30分钟。

11、上述的不定形块状发泡玻璃，所述粘土矿物粉包括高岭石族、伊利石族、蒙脱石族、蛭石族以及海泡石族粘土矿物粉体，如高岭土粉、地开石粉、埃洛石粉、珍珠石粉、蒙脱石粉、蛭石粉、粘土级云母粉、伊利石粉、海绿石粉、绿泥石粉、麦饭石粉、沸石粉、膨润土粉、粘土粉、陶土粉、耐火粘土粉、坡缕石粉、煤灰粉或微硅粉，其粒度为200～600目，使用一种或二种以上。

12、上述的不定形块状发泡玻璃，所述粘土矿物粉为高岭土粉、粘土粉或陶土粉，使用其中一种或二种以上。

13、不定形块状发泡玻璃制备方法，包括下述步骤：

14、s1、一次打碎，用破碎机把主原料废玻璃打碎成3～6mm的玻璃碎块；

15、s2、传送、除铁屑，把玻璃碎块传送至球磨机，在传送过程中，用磁铁吸附除去铁屑；

16、s3、二次粉碎、磨粉，球磨机把玻璃碎块进一步打碎、磨成玻璃粉；

17、s4、传送到筛选机，筛选机把比玻璃轻的标签、纸、塑料杂物分离出去，并分离小于所需目数的玻璃粉，送回球磨机再磨细，过筛留下大于所需目数的玻璃粉；

18、s4、混合，把玻璃粉以及按配比称量的发泡剂、助熔剂、粘土矿物粉投入混合筒内，滚动混合；

19、s5、烧结，把混合料倒入窑炉的进料漏斗里，漏斗振动投放混合料到轨道窑炉网带上，并将表面抹平；混合料进入窑炉，通过加热区、融熔区、发泡区，温度从650℃上升到850℃，烧结时间为30分钟，烧结成发泡玻璃板；

20、s6、冷却，发泡玻璃板到达窑炉出口，在出口处上方的冷却喷射头直接向发泡玻璃板喷射5℃以下的冷却液体或冷却气体，发泡玻璃板急速冷却，破碎成2～75mm大小不等的不定形块状发泡玻璃。

21、不定形块状发泡玻璃的应用，所述不定形块状发泡玻璃用于养殖、土壤改良、农业种植、无土栽培、绿化、园艺、水质净化、海绵城市、土木或建筑领域。

22、本发明通过调整废玻璃粉与发泡剂、助熔剂、粘土矿物粉的不同配比，特别是使用不同粒度的废玻璃粉、发泡剂、助熔剂、粘土矿物粉以及不同粘度的粘土矿物粉，通过调整制造工艺(发泡烧结时间和温度)，可自定义控制调节不定形发泡玻璃的体积密度、吸水率、气孔结构和抗压强度，可以制备出具有不同功能和不同用途的不定形块状发泡玻璃。

23、具体控制调节体积密度、吸水率、气孔结构和抗压强度的技术方案如下：

24、碱石灰废玻璃可以使用废玻璃瓶、废平板玻璃及其它废碱石灰玻璃。

25、选择使用粒度为100～250目范围的废玻璃粉。小于100目，融熔温度高，耗能高，且易玻璃化；大于250目，不易分散均匀，且制造出的不定形块状发泡玻璃抗压强度低。

26、废玻璃粉粒度越小，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低；反之，玻璃粉粒度越大，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高。

27、废玻璃粉的配比量在75～95％wt范围。废玻璃粉配比量越多，在80～95％wt范围，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；废玻璃粉配比量越少，在75～90％wt范围，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

28、选择使用粒度为600～1200目范围的发泡剂。使用碳酸盐发泡剂碳，能得到较为轻质的不定形块状发泡玻璃，特别是同时使用碳酸钙和碳酸钠。酸盐发泡剂粒度越小，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低；反之，发泡剂粒度越大，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高。

29、碳酸盐发泡剂的添加量在0.1～5％wt范围。碳酸盐发泡剂的添加量越少，如0.1～3％wt范围，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；碳酸盐发泡剂的添加量越多，在1～5％wt范围，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

30、选择使用粒径为5～20μm范围的碳化硅发泡剂。添加碳化硅发泡剂，可以制备得到更为轻质的不定形块状发泡玻璃，且能制备得到气孔大小较为均匀的不定形块状发泡玻璃。碳化硅发泡剂粒径越小，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低；反之，发泡剂粒径越大，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高。

31、碳化硅发泡剂添加量在0.1～5％wt范围。碳化硅发泡剂的添加量越少，在0.1～3％wt范围，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；碳酸盐发泡剂的添加量越多，在1～5％wt范围，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

32、碳化硅不一定使用精制的高价碳化硅，可使用碳化硅制造过程中由集尘器回收的碳化硅，以减少成本。

33、同时添加碳酸盐和碳化硅，能制备得到体积密度更小，吸水率更高，抗压强度较低，呈蜂窝孔状的不定形块状发泡玻璃。

34、未经加热无水化处理的硼砂呈颗粒状，粒径在0.2～0.3mm，颗粒较大，硬度较高，经过加热，硼砂体积膨胀数倍，呈蓬松状粉末。助熔剂有降低玻璃软化溶融温度的作用，而粉末硼砂则能大幅降低玻璃的玻璃软化溶融温度，添加经过加热处理的无水粉末硼砂，玻璃在670℃左右，就开始软化，并在700℃左右形成饴糖样的玻璃粘体，而饴糖样的玻璃粘体本身温度远高于烧结温度，使发泡剂碳酸盐和碳化硅开始热分解，释放气体，在玻璃粘体里产生气泡。由于发泡提前，使发泡烧结时间缩短。无水粉末状硼砂能大幅降低玻璃溶融温度，其机理尚不清楚，只能推断是粉末状的硼砂能更均匀地分散于玻璃中，玻璃颗粒全面都粘有硼砂粉末，使得整体玻璃溶融温度降低。

35、选择使用粒度为600～1200目范围的助熔剂。助熔剂粒度越小，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低；反之，助熔剂粒度越大，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高。

36、助熔剂的添加量在0.1～5％wt范围。助熔剂的添加量越少，在0.1～2％wt范围，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；助熔剂的添加量越多，在1～5％wt范围，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

37、选择使用粒度为200～600目范围的粘土矿物粉。粘土矿物粉的作用是改变玻璃的脆性，使发泡烧结的不定形块状发泡玻璃不再是玻璃，而是具有石质性的发泡石头块，如火山轻石，但强度高于火山轻石。粘土矿物粉的粒度越小，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低；反之，粘土矿物粉的粒度越大，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高。

38、粘土矿物粉的添加量在3～25％wt范围。粘土矿物粉的添加量越少，在3～20％wt，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；粘土矿物粉的添加量越多，在10～25％wt，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

39、另外，粘土矿物粉的粘性越高，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；粘土矿物粉的粘性越低，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

40、制备工艺的参数选择上，烧结温度在650℃～850℃，烧结时间为20～30分钟。烧结温度越低，烧结时间越短，易形成独立气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越大，吸水率越低，抗压强度也越高；烧结温度越高，烧结时间越长，易形成连通气孔构造，得到的不定形块状发泡玻璃的体积密度越小，吸水率越高，抗压强度也越低。

41、本发明的有益效果

42、1.本发明的不定形块状发泡玻璃制备方法，通过添加经过无水化处理过的硼砂，大幅降低了现有发泡玻璃的烧结温度和时间，减少能耗。

43、2.本发明的不定形块状发泡玻璃制备方法，直接打碎杂色废玻璃瓶，减省了杂色废玻璃瓶的前期分拣、清洗、烘干工序，降低了人工成本。

44、3.本发明的不定形块状发泡玻璃制备方法，用冷却液或冷却气体急速冷却发泡烧结板，发泡烧结板产生应力变形自然破碎，省去了成品打碎工序，降低了人工成本。

45、4.本发明的不定形块状发泡玻璃制备方法可自定义控制发泡玻璃的体积密度、吸水率、气孔结构和抗压强度，使其具有保水性、排水性、透气性、防火阻燃性、耐腐蚀性、防虫性、保温性、隔热性、隔音性、吸音性等不同功能，能广泛大量地应用于养殖、食品加工、土壤改良、农业种植、无土栽培、绿化、园艺、水质净化、海绵城市、土木和建筑领域，因此能有效解决杂色废玻璃瓶量大、再生利用难的问题。

46、5.本发明的不定形块状发泡玻璃是具有一定强度的多孔轻质石块，不再是脆性的玻璃，可以替代石砂，且比石砂的功能多，用途更广，能减少石砂的开采量，保护山林资源。