專利名稱：高摻量粉煤灰泡沫玻璃及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種泡沫玻璃及其制造方法，特別涉及一種高高摻量粉煤灰泡沫玻璃 及其制備方法。
背景技術：
粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種似火山灰質混合材料。它是燃燒煤的發(fā)電 廠將煤磨成100微米以下的煤粉，用預熱空氣噴入爐膛成懸浮狀態(tài)燃燒，產(chǎn)生混雜有大量 不燃物的高溫煙氣，經(jīng)集塵裝置捕集就得到了粉煤灰。粉煤灰的主要成分為二氧化硅、三氧 化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣和未燃盡碳。目前，粉煤灰主要用來生產(chǎn)粉煤灰水泥、粉煤灰 磚、粉煤灰硅酸鹽砌塊、粉煤灰加氣混凝土及其他建筑材料，還可用作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良 劑，回收工業(yè)原料和作環(huán)境材料。但是，由于中國電能主要是以熱電為主，所以每年將產(chǎn)生 大量的粉煤灰，盡管粉煤灰可以用于生產(chǎn)粉煤灰水泥、粉煤灰磚、粉煤灰硅酸鹽砌塊、粉煤 灰加氣混凝土及其他建筑材料，但是使用量依然較小，每年還有大量的粉煤灰沒有被回收 利用，占用了大量的農(nóng)田耕地。泡沫玻璃是一種性能優(yōu)越的絕熱(保冷)、吸聲、防潮、防火的輕質高強建筑材料 和裝飾材料，使用溫度范圍為零下196度到450度，A級不燃與建筑物同壽命，導熱系數(shù)為 0. 058，透濕系數(shù)幾乎為0。雖然其他新型隔熱材料層出不窮，但是泡沫玻璃以其永久性、安 全性、高可靠性在低熱絕緣、防潮工程、吸聲等領域占據(jù)著越來越重要的地位。它的生產(chǎn)是 廢棄固體材料再利用，是保護環(huán)境并獲得豐厚經(jīng)濟利益的范例。CN101597139A公開了一種利用粉煤灰制備泡沫玻璃保溫板的方法，將粉煤灰和玻 璃粉分別放入球磨機中干磨并除去粉煤灰中的鐵，然后將去除鐵后的粉煤灰、干磨過篩后 的玻璃粉和氧化鈰干磨形成混合料，將混合料裝入鋼制模具中制成扁平狀坯體；將坯體在 1150 1220°C燒結即得泡沫玻璃保溫板。此方法粉煤灰的使用量僅為30 40%，且使用 發(fā)泡劑二氧化鈰用量大于10%，成本太高；此外，發(fā)泡溫度較高，能源消耗大，制備工藝過 程中要對粉煤灰除鐵，工藝復雜。方榮利等(方榮利，劉敏，周元林.利用粉煤灰研制泡沫玻璃，新型建筑材料， 2003(6) 38-41)按照質量比粉煤灰玻璃粉=35 55配料形成配合料后，在1000°C 左右發(fā)泡制備了泡沫玻璃；張兆艷(張兆艷.粉煤灰泡沫玻璃的性能研究，玻璃與搪瓷， 2001(3) 20-23)按照質量比粉煤灰玻璃粉=(30 38) (70 62)配料形成配合料 后，在900°C左右制備了泡沫玻璃；以上方法制備泡沫玻璃所用粉煤灰的用量都低于40%， 盡管可以利用一部分粉煤灰，但是用量依然較小，不能起到大量回收利用粉煤灰的目的，且 該方法生產(chǎn)泡沫玻璃成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種操作過程簡單，熔制溫 度低，成本低廉，節(jié)能環(huán)保，適于工業(yè)化生產(chǎn)的高摻量粉煤灰泡沫玻璃及其制備方法，本發(fā)明的制備方法中粉煤灰使用量大于80wt%，不僅變廢為寶而且保護了環(huán)境，按照本發(fā)明的 制備方法制得的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數(shù)小、比重小。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是1)首先，按照質量百分比將80 90%的粉煤灰，5 15%的玻璃粉，2 4%的碳 化硅，0. 5 2%的氟硅酸鈉，0. 5 2%的氟化鎂，0. 5 2%的二氧化鈦，0 1 %的硝酸鉀， 0 的硅酸鈉和0. 5 的焦銻酸鈉放入球磨機中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；2)然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照以下燒成制度燒成自室溫以20 30°C /min的升溫速度升溫至1000°C后，保溫30 90min ；然后以2 5°C /min的升溫速度 升溫至1100 1260°C后，保溫5 30min ；再以20 30°C /min的降溫速度降溫至1000°C 后，保溫20min后，試樣隨爐冷卻至50°C以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。本發(fā)明的玻璃粉為普通平板玻璃、瓶罐玻璃經(jīng)清洗，烘干，破碎，球磨至200目的 玻璃粉；所說的碳化硅為工業(yè)用碳化硅，粒度小于200目；所說的氟硅酸鈉，氟化鎂，二氧化鈦，硝酸鉀，硅酸鈉，焦銻酸鈉均為工業(yè)原料；所說的耐火材料模具耐火度應高于1300°C，且在1200°C以下能夠重復使用，使用 過程中模具內壁涂刷脫模劑。按本發(fā)明的制備方法制成的高摻量粉煤灰泡沫玻璃，按質量百分比含80 90% 的粉煤灰，5 15%的玻璃粉，2 4%的碳化硅，0. 5 2%的氟硅酸鈉，0. 5 2%的氟化 鎂，0. 5 2%的二氧化鈦，0 1 %的硝酸鉀，0 1 %的硅酸鈉和0. 5 1 %的焦銻酸鈉。本發(fā)明利用粉煤灰為主要原料生產(chǎn)泡沫玻璃，粉煤灰使用量高，不僅變廢為寶而 且保護了環(huán)境，按照本發(fā)明的制備方法制得的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數(shù) 小、比重小。本發(fā)明制備工藝操作過程簡單，熔制溫度低，成本低廉，節(jié)能環(huán)保，適于工業(yè)化 生產(chǎn)。
具體實施例方式實施例1，首先，按照質量百分比將80%的粉煤灰，15%的玻璃粉，2%的碳化硅， 0. 5 %的氟硅酸鈉，0. 5 %的氟化鎂，0. 5 %的二氧化鈦，0. 5 %的硝酸鉀，0. 5 %的硅酸鈉和 0. 5%的焦銻酸鈉放入球磨機中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；所說的玻璃粉為普通平 板玻璃、瓶罐玻璃經(jīng)清洗，烘干，破碎，球磨至200目的玻璃粉；碳化硅為工業(yè)用碳化硅，粒 度小于200目；氟硅酸鈉，氟化鎂，二氧化鈦，硝酸鉀，硅酸鈉，焦銻酸鈉均為工業(yè)原料；然后 將配合料裝入耐火材料模具中，按照以下燒成制度燒成自室溫以20°C /min的升溫速度升 溫至1000°C后，保溫50min ；然后以3°C /min的升溫速度升溫至1150°C后，保溫8min ；再以 20°C /min的降溫速度降溫至1000°C后，保溫20min后，試樣隨爐冷卻至50°C以下得高摻量 粉煤灰泡沫玻璃。所說的耐火材料模具耐火度應高于1300°C，且在1200°C以下能夠重復使 用，使用過程中模具內壁涂刷脫模劑。所形成的泡沫玻璃結構均勻，采用讀書顯微鏡測量試 樣的表面平均泡徑3. 7mm ；采用排水法測定試樣的表觀密度為0. 56g cm—3 ；采用萬能材料 試驗機測定試樣的抗折強度達到10. IMPa。實施例2，首先，按照質量百分比將90%的粉煤灰，5%的玻璃粉，3%的碳化硅， 0. 5%的氟硅酸鈉，0. 5%的氟化鎂，0. 5%的二氧化鈦和0. 5%的焦銻酸鈉放入球磨機中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照以下燒成制度燒 成自室溫以25°C /min的升溫速度升溫至1000°C后，保溫30min ；然后以5°C /min的升 溫速度升溫至1200°C后，保溫15min ；再以25°C /min的降溫速度降溫至1000°C后，保溫 20min后，試樣隨爐冷卻至50°C以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均 勻，采用讀書顯微鏡測量試樣的表面平均泡徑4. 3mm;采用排水法測定試樣的表觀密度為
0.46g cm_3 ；采用萬能材料試驗機測定試樣的抗折強度達到8. 7MPa。實施例3，首先，按照質量百分比將85%的粉煤灰，8%的玻璃粉，4%的碳化硅， 的氟硅酸鈉，的氟化鎂，0. 5%的二氧化鈦和0. 5%的焦銻酸鈉放入球磨機中球磨至
200目得泡沫玻璃配合料；然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照以下燒成制度燒成自 室溫以23°C /min的升溫速度升溫至1000°C后，保溫80min ；然后以2°C /min的升溫速度升 溫至1100°C后，保溫30min ；再以23°C /min的降溫速度降溫至1000°C后，保溫20min后，試 樣隨爐冷卻至50°C以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均勻，采用讀書 顯微鏡測量試樣的表面平均泡徑3. 1mm ；采用排水法測定試樣的表觀密度為0. 55g cm—3 ； 采用萬能材料試驗機測定試樣的抗折強度達到9. 8MPa。實施例4，首先，按照質量百分比將81%的粉煤灰，10%的玻璃粉，2%的碳化硅， 2%的氟硅酸鈉，2%的氟化鎂，2%的二氧化鈦和的焦銻酸鈉放入球磨機中球磨至200 目得泡沫玻璃配合料；然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照以下燒成制度燒成自室 溫以28°C /min的升溫速度升溫至1000°C后，保溫40min ；然后以4°C /min的升溫速度升溫 至1260°C后，保溫20min ；再以28°C /min的降溫速度降溫至1000°C后，保溫20min后，試樣 隨爐冷卻至50°C以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均勻，采用讀書顯 微鏡測量試樣的表面平均泡徑3. 9mm ；采用排水法測定試樣的表觀密度為0. 49g cm—3 ；采 用萬能材料試驗機測定試樣的抗折強度達到9. 3MPa。實施例5，首先，按照質量百分比將86%的粉煤灰，6%的玻璃粉，3%的碳化硅，
1.2%的氟硅酸鈉，1. 3%的氟化鎂，0. 7%的二氧化鈦，的硝酸鉀和0. 8%的焦銻酸鈉 放入球磨機中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照 以下燒成制度燒成自室溫以30°C /min的升溫速度升溫至1000°C后，保溫90min ；然后 以3°C /min的升溫速度升溫至1230°C后，保溫lOmin ；再以30°C /min的降溫速度降溫至 1000°C后，保溫20min后，試樣隨爐冷卻至50°C以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡 沫玻璃結構均勻，采用讀書顯微鏡測量試樣的表面平均泡徑3. 3mm ；采用排水法測定試樣 的表觀密度為0. 53g cm_3 ；采用萬能材料試驗機測定試樣的抗折強度達到8. 6MPa。實施例6，首先，按照質量百分比將88%的粉煤灰，7%的玻璃粉，2%的碳化硅， 0. 5%的氟硅酸鈉，0. 5%的氟化鎂，0. 5%的二氧化鈦，的硅酸鈉和0. 5%的焦銻酸鈉放 入球磨機中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照以 下燒成制度燒成自室溫以27°C /min的升溫速度升溫至1000°C后，保溫60min ；然后以 2V /min的升溫速度升溫至1130°C后，保溫5min ；再以27°C /min的降溫速度降溫至1000°C 后，保溫20min后，試樣隨爐冷卻至50°C以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃 結構均勻，采用讀書顯微鏡測量試樣的表面平均泡徑3. 5mm ；采用排水法測定試樣的表觀 密度為0. 52g cm_3 ；采用萬能材料試驗機測定試樣的抗折強度達到9. 7MPa。本發(fā)明利用粉煤灰為主要原料生產(chǎn)泡沫玻璃，粉煤灰使用量高，不僅變廢為寶而且保護了環(huán)境，按照本發(fā)明的制備方法制得的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數(shù) 小、比重小。本發(fā)明制備工藝操作過程簡單，熔制溫度低，成本低廉，節(jié)能環(huán)保，適于工業(yè)化 生產(chǎn)。所制備的高摻量粉煤灰泡沫玻璃可以作為絕緣材料用于保溫幕墻、磚墻、混凝土墻、 保溫地磚、樓層板、屋頂?shù)奶旎ò搴偷匕逡约氨匚蓓敚挥糜诶洳卦O備、船舶、冷藏車和等溫 車廂的絕熱；也可以用于溫度不超過300°C的熱力設備的絕緣。
權利要求
一種高摻量粉煤灰泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)首先，按照質量百分比將80～90％的粉煤灰，5～15％的玻璃粉，2～4％的碳化硅，0.5～2％的氟硅酸鈉，0.5～2％的氟化鎂，0.5～2％的二氧化鈦，0～1％的硝酸鉀，0～1％的硅酸鈉和0.5～1％的焦銻酸鈉放入球磨機中球磨至200目得泡沫玻璃配合料；2)然后將配合料裝入耐火材料模具中，按照以下燒成制度燒成自室溫以20～30℃/min的升溫速度升溫至1000℃后，保溫30～90min；然后以2～5℃/min的升溫速度升溫至1100～1260℃后，保溫5～30min；再以20～30℃/min的降溫速度降溫至1000℃后，保溫20min后，試樣隨爐冷卻至50℃以下得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。
2.根據(jù)權利要求1所述的高摻量粉煤灰泡沫玻璃的制備方法，其特征在于所說的玻 璃粉為普通平板玻璃或瓶罐玻璃經(jīng)清洗，烘干，破碎，球磨至200目的玻璃粉。
3.根據(jù)權利要求1所述的高摻量粉煤灰泡沫玻璃的制備方法，其特征在于所說的碳 化硅為工業(yè)用碳化硅，粒度小于200目。
4.根據(jù)權利要求1所述的高摻量粉煤灰泡沫玻璃的制備方法，其特征在于所說的氟 硅酸鈉，氟化鎂，二氧化鈦，硝酸鉀，硅酸鈉，焦銻酸鈉均為工業(yè)原料。
5.根據(jù)權利要求1所述的高摻量粉煤灰泡沫玻璃的制備方法，其特征在于所說的耐 火材料模具耐火度應高于1300°C，且在1200°C以下能夠重復使用，使用過程中模具內壁涂 刷脫模劑。
6.一種如權利要求1所述的制備方法制成的高摻量粉煤灰泡沫玻璃，其特征在于按 質量百分比含80 90 %的粉煤灰，5 15 %的玻璃粉，2 4%的碳化硅，0. 5 2 %的氟 硅酸鈉，0. 5 2%的氟化鎂，0. 5 2%的二氧化鈦，0 1 %的硝酸鉀，0 1 %的硅酸鈉和 0.5 的焦銻酸鈉。
全文摘要
一種高摻量粉煤灰泡沫玻璃及其制備方法，將粉煤灰，玻璃粉，碳化硅，氟硅酸鈉，氟化鎂，二氧化鈦，硝酸鉀，硅酸鈉，焦銻酸鈉放入球磨機中球磨得泡沫玻璃配合料；然后將配合料裝入耐火材料模具中經(jīng)不同溫度的燒制后隨爐冷卻得高摻量粉煤灰泡沫玻璃。本發(fā)明利用粉煤灰為主要原料生產(chǎn)泡沫玻璃，粉煤灰使用量高，不僅變廢為寶而且保護了環(huán)境，按照本發(fā)明的制備方法制得的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數(shù)小、比重小。本發(fā)明制備工藝操作過程簡單，熔制溫度低，成本低廉，節(jié)能環(huán)保，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C03C11/00GK101928106SQ201010263948
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權日2010年8月26日
發(fā)明者劉新年, 吳陽, 周小華, 李文福, 董琦, 謝先進, 郭宏偉, 高檔妮 申請人:陜西科技大學