1.本发明涉及一种泡沫玻璃制备方法，具体涉及一种固废制备泡沫玻璃的方法，属于固废处置与资源化技术领域。
背景技术：
2.固体废物是指人类在生产和生活活动中丢弃的固体和泥状的物质称之为固体废物，简称固废。固体废物的种类很多，通常将固体废物按其性质、形态、来源划分其种类。如按其性质可分为有机物和无机物；按其形态可分为固体的（块状、粒状、粉状）和泥状的；按其来源可分为矿业的、工业的、城市生活的、农业的和放射性的。我国节能环保产业位列战略性新兴产业之首，固废的处理利用也得到了跨越式发展。
3.泡沫玻璃是经高温熔融后发泡形成的高气孔率的均匀闭孔材料。泡沫玻璃具有密度小、吸水率低、热膨胀系数小、机械强度高等特点，可作为无机保温和阻燃材料，具有无毒、耐高温、阻燃、不老化、易施工、易粘结、粘结牢固、防渗和无后期维护费用等特点。
4.生产泡沫玻璃的原料主要为废弃玻璃、玻璃纤维废丝、矿渣和粉煤灰等，这些废弃物一般都被丢弃或只经简单填埋处理，不仅浪费了大量的资源，而且给环境带来了很大的危害。泡沫玻璃的制备和应用为消化这些固体废弃物开辟了一条有效途径，使社会资源得以再生利用，且较好地解决了固态垃圾对环境的污染问题。因此，泡沫玻璃这种新型的低成本绿色节能环保产品，必将在我国新型墙体材料的变革中发挥重要作用。
5.专利cn104788011b公开了一种高硅铁尾矿泡沫微晶玻璃及其生产方法以高硅尾矿为主要原料，再添加碳酸钙和碳粉的混合物作为发泡剂制作了泡沫微晶玻璃。该方法使用的固废单一，且需要对微晶玻璃进行保温处理，能耗高，生产成本高。
6.专利cn107673586b提供一种固废制备泡沫玻璃的方法，含有有机物固废和无机物固废为固废的原料，多种固废为原料，制得的泡沫玻璃气泡均匀，导热系数低，阻燃性能好，但其抗折强度差，机械性能不好。
7.因此，亟需开发一种能克服以上缺陷的泡沫玻璃制备方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
8.本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种固废制备泡沫玻璃的方法，该制备方法简单易行，多种固体废弃物为原料能有效综合利用资源，具有明显的经济和环境效益，制备的泡沫玻璃机械性能好，强度高。
9.本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种固废制备泡沫玻璃的方法，具体包括以下步骤：（1）将水淬渣、镁还原渣、碎玻璃混合均匀，球磨过150目筛；（2）将混合料然以5-8℃的升温速率升温至650-700℃，进行预处理；（3）将处理后混合料、发泡剂、助熔剂、复合造孔剂、高强耐高温纤维、稳泡剂混合，
放入高速振动球磨机中进行干磨混匀，球磨时间为2-10min，得到配料；（4）将配料在1300-1400℃熔融10-20min；（5）冷却快速降至450-700℃，然后自然冷却；（6）冷却后上述混合料送入到球磨机中进行研磨粉碎，并将研磨后的混合物过80筛并收集过筛粉末；（5）将球磨后的粉末压制成型或装填入耐热模具中，送入烧结炉中烧结，烧结制度为：预热阶段，室温～280℃，升温速率7～15℃/min，320℃保温10min；快速升温阶段，320℃～750℃，升温速率15～20℃/min；保温烧结阶段，750℃～烧结温度，升温速率5～7℃/min，烧结温度为800℃～1000℃，恒温保温时间为20min～50min；冷却阶段，烧结温度～500℃，冷却速率10～20℃/min，500℃以下可快速冷却得到泡沫玻璃。
10.本发明进一步限定的技术方案为：前述固废制备泡沫玻璃的方法中，该泡沫玻璃按质量份数计：水淬渣：10-20%，镁还原渣：35-45%，助溶剂：2-6%，发泡剂：1-2%，稳泡剂：4-6%，复合造孔剂：5-7%，高强耐高温纤维：4-7%，余量为碎玻璃，以上各组分之和为100%。
11.前述固废制备泡沫玻璃的方法中，复合造孔剂为等比例混合的沸石、碳酸钠及碳酸钙；助溶剂为na2b4o7·
5h2o或碳酸钡；稳泡剂为磷酸三钠。
12.技术效果，相对于相对以沸石为单一造孔剂的样品而言，复合造孔剂都能降低样品的体积密度，提高其气孔率，且在体积密度大致相同时，以沸石、碳酸钠及碳酸钙为造孔剂制得泡沫玻璃的抗折强度是以传统造孔剂制得泡沫玻璃的6～7倍。
13.前述固废制备泡沫玻璃的方法中，碎玻璃选自废弃压花玻璃、废弃平板玻璃、废弃瓶罐玻璃、废弃射线管玻璃中的一种或多种的混合物。
14.前述固废制备泡沫玻璃的方法中，发泡剂为等比例混合的碳黑和h3bo3的混合物。
15.技术效果，碳黑除了具有发泡作用外，还具有稳泡作用，由于碳黑和液态玻璃的化学亲和力较小，不被玻璃浸湿，降低界面能，有利于气孔的稳定；碳黑难以与玻璃粉混合均匀，且单纯以碳黑为发泡剂容易造成大孔和联通孔，所以加入了硼酸盐类在分解时会产生b2o3，b具有成网作用，在玻璃体内形成[bo4]四面体与[sio4]四面体一起构成网络结构，修补断裂的小型[sio4]四面体，使网络连接程度变大提高熔体的聚合度，从而相应的提高了玻璃熔体的粘度，通过延缓起泡壁变薄的速率达到稳定起泡的作用。
[0016]
前述固废制备泡沫玻璃的方法中，水淬渣按质量百分比计包括以下组分：al2o3:10-13%，mgo：1-3%，fe2o3:5-7%，cao:17-19%，na2o：1-1.5%，k2o：1-2%，tio2:0.2-0.7%，p2o5:0.1-0.2%，余量为sio2，以上各组分之和为100%。
[0017]
前述固废制备泡沫玻璃的方法中，步骤（1）碎玻璃在混合前先进行清洗，干燥，球磨过200目筛。
[0018]
前述固废制备泡沫玻璃的方法中，高强耐高温纤维采用直径为0.04mm，长度为20-100mm的莫来石纤维、高硅氧纤维、sic纤维或si3n4纤维。
[0019]
技术效果，高强耐高温纤维作为增强剂，其中对纤维的要求为，在发泡温度下不变
形；不与玻璃粉及添加剂反应，可以在常温下长期存在，化学稳定性良好，学性能优良，本发明的高强耐高温纤维包括，莫来石纤维(使用过程中根据需要剪成所需长度)，高硅氧纤维，sic，si3n4纤维，泡沫玻璃中加入耐火度高，强度高的纤维，有利于提高泡沫玻璃的力学性能。因此，本发明所制备的泡沫玻璃机械强度高，使用范围较普通泡沫玻璃广泛，使用寿命长。
[0020]
本发明的有益效果是：本发明的固体废物原料不局限于一种固体废物。根据固废的特点，合理的利用了固废，降低了生产成本，提高了经济效益和环境效益。
[0021]
水淬渣是电厂旋风炉所产生的废渣，全国使用旋风炉的除了电厂之外还有化工企业每年产生大量的废渣，除了少部分用于水泥填料和路面建材之外大部分堆积占地存放。以液态废熔渣为原料制备泡沫玻璃不仅对水淬渣做到了合理的开发利用同时以水淬渣为原料直接制备泡沫玻璃也能大大降低泡沫玻璃生产过程中带来的能源的消耗。
[0022]
镁还原渣含有cao、sio2和mgo等成分，能满足制备泡沫玻璃的基本要求。同时玻璃粉、助熔剂等可降低镁还原渣的软化温度和碱度，达到制备所需的工艺条件。
[0023]
镁还原渣严格控制其加入的比例，40%，镁还原渣掺量较小时，泡沫玻璃的抗压强度较低，吸水率较大，对实际工程中的应用造成限制；掺量较大时，表观密度和吸水率过大，耐酸性差，不能满足应用要求；本实验中掺量为34%时泡沫玻璃性能最佳，其吸水率为0.52%、抗压强度为26.4mpa，孔隙率为84.5%，在酸液中质量变化率为0.64%，且泡沫玻璃表面气孔分布较为均匀，可满足工业应用需要。
[0024]
本发明制得的泡沫玻璃导热系数为0.01-0.92w/(m
·
k)，阻燃性能按gb/t5464-2010测试，炉内温升不大于50℃、质量损失率不大于50%、持续燃烧时间不大于20s。可作为无机保温材料，具有无毒、耐高温、阻燃、不老化、易施工、粘结牢固、防渗和无后期维护费用的特点，实现了多种固废的协同处置和高值化利用。
具体实施方式
[0025]
实施例1本实施例提供一种固废制备泡沫玻璃的方法，具体包括以下步骤：（1）将水淬渣、镁还原渣、碎玻璃混合均匀，球磨过150目筛；碎玻璃选自废弃压花玻璃、废弃平板玻璃、废弃瓶罐玻璃、废弃射线管玻璃中的一种或多种的混合物;（2）将混合料然以5℃的升温速率升温至650℃，进行预处理；（3）将处理后混合料、发泡剂、助熔剂、复合造孔剂、高强耐高温纤维、稳泡剂混合，放入高速振动球磨机中进行干磨混匀，球磨时间为10min，得到配料；复合造孔剂为等比例混合的沸石、碳酸钠及碳酸钙；助溶剂为na2b4o7·
5h2o；稳泡剂为磷酸三钠；发泡剂为等比例混合的碳黑和h3bo3的混合物；高强耐高温纤维采用直径为0.04mm，长度为20mm的莫来石纤维；（4）将配料在1300℃熔融20min；（5）冷却快速降至450℃，然后自然冷却；（6）冷却后上述混合料送入到球磨机中进行研磨粉碎，并将研磨后的混合物过80
筛并收集过筛粉末；（5）将球磨后的粉末压制成型或装填入耐热模具中，送入烧结炉中烧结，烧结制度为：预热阶段，室温～280℃，升温速率7℃/min，320℃保温10min；快速升温阶段，320℃～750℃，升温速率15℃/min；保温烧结阶段，750℃～烧结温度，升温速率5℃/min，烧结温度为800℃，恒温保温时间为30min；冷却阶段，烧结温度～500℃，冷却速率10℃/min，500℃以下可快速冷却得到泡沫玻璃，其吸水率为0.73%、抗压强度为28.6mpa，孔隙率为87.9%。
[0026]
在本实施例中：淬渣：10%，镁还原渣：45%，助溶剂：2%，发泡剂：2%，稳泡剂：4%，复合造孔剂：7%，高强耐高温纤维：4%，余量为碎玻璃，以上各组分之和为100%。
[0027]
在本实施例中，水淬渣按质量百分比计包括以下组分：al2o3:10%，mgo：3%，fe2o3:5%，cao:19%，na2o：1%，k2o：2%，tio2:0.2%，p2o5:0.2%，余量为sio2，以上各组分之和为100%。
[0028]
在本实施例中，步骤（1）碎玻璃在混合前先进行清洗，干燥，球磨过200目筛。
[0029]
本发明严控控制组分的量，发泡剂掺量过小时，泡沫玻璃泡孔较小，表观密度较大，掺量过大时出现连通孔，发泡不均匀，吸水率大；稳泡剂掺量过小时，有狭长的大泡形成，过大时会产生大气泡，均造成发泡不均匀，导致泡沫玻璃吸水率较大；不加助熔剂或掺量过小时，泡沫玻璃烧结度低，会产生较多开口孔，且表观密度大，掺量过大时发泡不均匀，抗压强度低且吸水率大。当助溶剂：2%，发泡剂：2%，稳泡剂：4%，泡沫玻璃综合性能最好。
[0030]
实施例2本实施例提供一种固废制备泡沫玻璃的方法，具体包括以下步骤：（1）将水淬渣、镁还原渣、碎玻璃混合均匀，球磨过150目筛；碎玻璃选自废弃压花玻璃、废弃平板玻璃、废弃瓶罐玻璃、废弃射线管玻璃中的一种或多种的混合物;（2）将混合料然以8℃的升温速率升温至700℃，进行预处理；（3）将处理后混合料、发泡剂、助熔剂、复合造孔剂、高强耐高温纤维、稳泡剂混合，放入高速振动球磨机中进行干磨混匀，球磨时间为2min，得到配料；复合造孔剂为等比例混合的沸石、碳酸钠及碳酸钙；助溶剂为碳酸钡；稳泡剂为磷酸三钠；发泡剂为等比例混合的碳黑和h3bo3的混合物；高强耐高温纤维采用直径为0.04mm，长度为100mm的高硅氧纤维；（4）将配料在1400℃熔融10min；（5）冷却快速降至700℃，然后自然冷却；（6）冷却后上述混合料送入到球磨机中进行研磨粉碎，并将研磨后的混合物过80筛并收集过筛粉末；（5）将球磨后的粉末压制成型或装填入耐热模具中，送入烧结炉中烧结，烧结制度为：预热阶段，室温～280℃，升温速率15℃/min，320℃保温10min；快速升温阶段，320℃～750℃，升温速率20℃/min；
保温烧结阶段，750℃～烧结温度，升温速率7℃/min，烧结温度为1000℃，恒温保温时间为20min；冷却阶段，烧结温度～500℃，冷却速率20℃/min，500℃以下可快速冷却得到泡沫玻璃，其吸水率为0.62%、抗压强度为27.9mpa，孔隙率为81.9%。。
[0031]
在本实施例中：淬渣：20%，镁还原渣：35%，助溶剂：6%，发泡剂：1%，稳泡剂：6%，复合造孔剂：5%，高强耐高温纤维：7%，余量为碎玻璃，以上各组分之和为100%。
[0032]
在本实施例中，水淬渣按质量百分比计包括以下组分：al2o3:13%，mgo：1%，fe2o3:7%，cao:17%，na2o：1.5%，k2o：1%，tio2：0.7%，p2o5:0.1%，余量为sio2，以上各组分之和为100%。
[0033]
在本实施例中，步骤（1）碎玻璃在混合前先进行清洗，干燥，球磨过200目筛。
[0034]
实施例3本实施例提供一种固废制备泡沫玻璃的方法，具体包括以下步骤：（1）将水淬渣、镁还原渣、碎玻璃混合均匀，球磨过150目筛；碎玻璃选自废弃压花玻璃、废弃平板玻璃、废弃瓶罐玻璃、废弃射线管玻璃中的一种或多种的混合物;（2）将混合料然以5-8℃的升温速率升温至680℃，进行预处理；（3）将处理后混合料、发泡剂、助熔剂、复合造孔剂、高强耐高温纤维、稳泡剂混合，放入高速振动球磨机中进行干磨混匀，球磨时间为5min，得到配料；复合造孔剂为等比例混合的沸石、碳酸钠及碳酸钙；助溶剂为碳酸钡；稳泡剂为磷酸三钠；发泡剂为等比例混合的碳黑和h3bo3的混合物；高强耐高温纤维采用直径为0.04mm，长度为70mm的si3n4纤维；（4）将配料在135℃熔融15in；（5）冷却快速降至580℃，然后自然冷却；（6）冷却后上述混合料送入到球磨机中进行研磨粉碎，并将研磨后的混合物过80筛并收集过筛粉末；（5）将球磨后的粉末压制成型或装填入耐热模具中，送入烧结炉中烧结，烧结制度为：预热阶段，室温～280℃，升温速率9℃/min，320℃保温10min；快速升温阶段，320℃～750℃，升温速率18℃/min；保温烧结阶段，750℃～烧结温度，升温速率6℃/min，烧结温度为900℃，恒温保温时间为50min；冷却阶段，烧结温度～500℃，冷却速率15℃/min，500℃以下可快速冷却得到泡沫玻璃，其吸水率为0.52%、抗压强度为26.4mpa，孔隙率为84.5%。
[0035]
在本实施例中：淬渣：15%，镁还原渣：40%，助溶剂：4%，发泡剂：2%，稳泡剂：5%，复合造孔剂：6%，高强耐高温纤维：5%，余量为碎玻璃，以上各组分之和为100%。
[0036]
在本实施例中，水淬渣按质量百分比计包括以下组分：al2o3:11%，mgo：2%，fe2o3:6%，cao:18%，na2o：1.2%，k2o：2%，tio2:0.5%，p2o5:0.1%，余量为sio2，以上各组分之和为100%。
[0037]
在本实施例中，步骤（1）碎玻璃在混合前先进行清洗，干燥，球磨过200目筛。
[0038]
上述实施例中，镁还原渣按质量百分比计包括：sio2:25-30%，al2o3:1-2%，mgo：7-9%，fe2o3:5-7%，余量为cao，以上各组分之和为100%。
[0039]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。