泡沫微晶玻璃及泡沫玻璃制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及建筑裝飾材料領(lǐng)域，尤其涉及一種建筑保溫陶瓷材料及其原料的生產(chǎn)方法。一種泡沫微晶玻璃制備方法，以泡沫玻璃為原料經(jīng)過(guò)熱處理得到泡沫微晶玻璃，熱處理過(guò)程中先成核后晶化，成核晶化過(guò)程中使玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，完畢后降溫至室溫得到所需要的泡沫微晶玻璃。一種泡沫玻璃制備方法，順序進(jìn)行熔化、均質(zhì)、澄清、成形引泡得到泡沫玻璃。本發(fā)明方法將泡沫玻璃進(jìn)行熱處理后得到泡沫微晶玻璃，將成泡和晶化分步進(jìn)行，這樣不但保證了成泡的質(zhì)量，還能直接利用熱爐渣的顯熱，實(shí)現(xiàn)泡沫微晶玻璃的連續(xù)生產(chǎn)，降低了產(chǎn)品的能耗，最終得到的泡沫微晶玻璃具有低熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度和耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品附加值高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
泡沬微晶玻璃及泡沬玻璃制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑裝飾材料領(lǐng)域，尤其涉及一種建筑保溫陶瓷材料及其原料的生產(chǎn)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐、電爐冶煉鋼鐵或生產(chǎn)黃磷的過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生很多蘊(yùn)含大量顯熱的廢渣，以往傳統(tǒng)的處理方法是將其水淬成渣用作水泥砂漿、路面填充基料和安全骨料等， 但其附加值非常低；而熱態(tài)爐渣水淬過(guò)程中，其蘊(yùn)含的大量顯熱被浪費(fèi)；且水淬會(huì)產(chǎn)生大量的腐蝕性熱蒸汽，造成空氣和水的二次污染。故如何利用其顯熱并提高爐渣的附加值，對(duì)廢棄資源的綜合利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]泡沫微晶玻璃作為新興發(fā)展起來(lái)的一種玻璃陶瓷，由于兼具了泡沫玻璃質(zhì)輕、保溫、隔熱和微晶玻璃高強(qiáng)度、高耐磨等優(yōu)良特性，已成為一種新型建筑保溫材料而廣泛應(yīng)用于建筑物的承重、保溫和吸音墻等。泡沫微晶玻璃通常是在基礎(chǔ)配方料或熔融水淬后制備的基礎(chǔ)配方料中混入發(fā)泡劑等外加劑，于特制模具中成型后再放入馬弗爐內(nèi)經(jīng)預(yù)熱、熔融、 發(fā)泡、穩(wěn)泡、析晶等工藝而形成，一般由玻璃相、晶體和氣孔三部分組成，即在均勻分布大量氣孔的玻璃相基體中分布著大量微小晶體，使玻璃與晶體網(wǎng)絡(luò)連結(jié)在一起，形成玻晶交織結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已借助多種原料通過(guò)燒結(jié)工藝制備得到了泡沫微晶玻璃。如:王晴等(中國(guó)陶瓷，2011，47，32-34)以摻入適量脫鎂硼泥的玻璃粉為主料，C、Mn02S復(fù)合發(fā)泡劑， Zr02、Ti02為晶核劑制備了硼娃酸鹽泡沫微晶玻璃。Chen等(Materials Letters, 2011， 65，3555-3558)利用粉煤灰作主料，添加發(fā)泡劑硅酸鈉和穩(wěn)泡劑磷酸鈉，在15MPa下壓制成型燒結(jié)得到主晶相為鈉長(zhǎng)石、最大抗壓強(qiáng)度達(dá)10.51MPa的泡沫微晶玻璃。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利201010537506.8中也提出了一種用高爐熱熔渣制備泡沫微晶玻璃及其方法，其具體做法是以包鋼高爐熱熔渣為主要原料，將粉煤灰，硼砂，純堿，稀選尾礦，石英砂等分別計(jì)量，混勻，燒制成多孔塊體加入渣包中，利用高爐熱熔渣進(jìn)行熔融，熔融料經(jīng)水淬得到不同粒度的玻璃水淬料；將玻璃水淬料干燥，球磨，加入發(fā)泡劑，混合，壓制或鋪料成型，然后再加熱進(jìn)行核化、晶化、燒結(jié)制備出泡沫微晶玻璃。其雖然利用了一些高爐渣熱量來(lái)進(jìn)行混料，但其本質(zhì)還是通過(guò)發(fā)泡劑燒結(jié)加工的過(guò)程。
[0005]發(fā)泡劑燒結(jié)工藝大多以冷態(tài)或熔融水淬爐渣為原料，而玻璃料從熱態(tài)冷卻再至高溫熔融這一過(guò)程存在大量的能源浪費(fèi)、物質(zhì)消耗，而固冷態(tài)玻璃料所需的粉碎作業(yè)同樣也比較復(fù)雜；另外在燒結(jié)工藝中，隨著熱處理溫度的不斷升高，發(fā)泡與析晶幾乎同時(shí)發(fā)生。一方面，玻璃相析晶后增強(qiáng)了骨架的機(jī)械性能，使其具有一定強(qiáng)度；但另一方面，析晶也使玻璃的表觀粘度增大，限制孔的膨脹或發(fā)泡過(guò)程，影響了最終的發(fā)泡效果。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種泡沫微晶玻璃制備方法將泡沫玻璃進(jìn)行熱處理后得到泡沫微晶玻璃，將成泡和晶化分步進(jìn)行，這樣不但保證了成泡的質(zhì)量，提高了泡沫微晶玻璃的性能，還直接利用熱爐渣的顯熱，實(shí)現(xiàn)泡沫微晶玻璃的連續(xù)生產(chǎn)，降低了產(chǎn)品的能耗。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種泡沫微晶玻璃制備方法，以泡沫玻璃為原料經(jīng)過(guò)熱處理得到泡沫微晶玻璃，熱處理過(guò)程包括以下步驟:51:使泡沫玻璃處于500?800°C，在此溫度下進(jìn)行成核保溫一定時(shí)間，在成核保溫期間使泡沫玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；52:成核保溫完畢后加熱到800?110(TC進(jìn)行晶化保溫一定時(shí)間，在晶化保溫期間使泡沫玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；53:晶化保溫完畢后降溫至室溫的到所需要的泡沫微晶玻璃。
[0008]所述步驟一中使泡沫玻璃處于500?800°C具體為前步工藝制備泡沫玻璃時(shí)不降到室溫脫模，直接降溫到500?800°C用于制備泡沫微晶玻璃。
[0009]所述步驟一中，成核保溫時(shí)間為0.5?5小時(shí)。[〇〇1〇] 所述步驟二中，晶化保溫時(shí)間為〇.5?5小時(shí)。
[0011]所述步驟一、二中，所述周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)、勻變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)或在一環(huán)形軌道上勻速運(yùn)動(dòng)。
[0012]—種泡沫玻璃制備方法，制備泡沫玻璃用原料的質(zhì)量組分為，熱爐渣30?90份， 輔料70?10份，包括以下步驟:51:直接向熱爐渣內(nèi)添加輔料并使溫度保持在1200?1600°C，熔化一定時(shí)間；52:將熔化產(chǎn)物變溫至1000?1400°C后澄清一定時(shí)間得到玻璃熔體；53:將玻璃模具加熱到澄清溫度，將玻璃熔體澆鑄在玻璃模具內(nèi)進(jìn)行成型，在成型的同時(shí)用氣管吹入氣體在玻璃熔體內(nèi)形成氣泡，并保溫一定時(shí)間，得到所需要的泡沫玻璃。
[0013]所述輔料包括石英砂和添加料，添加料根據(jù)需要從白云石、石灰石、方解石、鎂砂、 長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石中按照任意比例選取。
[0014]在輔料中，以質(zhì)量份計(jì)，所述石英砂含量為0?80份，添加料含量為100?20份。
[0015]所述的泡沫玻璃用原料中還添加有0?10份的澄清劑。
[0016]所述的泡沫玻璃用原料中還添加有0?10份的晶核劑。
[0017]本發(fā)明泡沫微晶玻璃制備方法將泡沫玻璃進(jìn)行熱處理后得到泡沫微晶玻璃，將成泡和晶化分步進(jìn)行，這樣不但保證了成泡的質(zhì)量，提高了泡沫微晶玻璃的性能，還直接利用熱爐渣的顯熱，實(shí)現(xiàn)泡沫微晶玻璃的連續(xù)生產(chǎn)，降低了產(chǎn)品的能耗，是冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，增強(qiáng)效益的重要途徑。
[0018]本方法在熱態(tài)下直接制備泡沫玻璃然后再微晶化后得到泡沫微晶玻璃，其所含孔的尺寸和分布均可控，在晶化的過(guò)程中使玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，防止泡沫玻璃在熱處理過(guò)程中軟化、坍塌，使其保持其原有的空洞形態(tài)，使得最終得到的泡沫微晶玻璃具有低熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度和耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品附加值高?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例
[0020] 一種泡沫微晶玻璃制備方法，以泡沫玻璃為原料經(jīng)過(guò)熱處理得到泡沫微晶玻璃， 熱處理過(guò)程包括以下步驟:51:使泡沫玻璃處于500?800°C，在此溫度下進(jìn)行成核保溫0.5?5小時(shí)，在成核保溫期間使泡沫玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；52:成核保溫完畢后加熱到800?110(TC進(jìn)行晶化保溫0.5?5小時(shí)，在晶化保溫期間使泡沫玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；53:晶化保溫完畢后降溫至室溫的到所需要的泡沫微晶玻璃，對(duì)泡沫微晶玻璃進(jìn)行切害IJ、打磨、拋光后得到最終的產(chǎn)品。
[0021] 在本發(fā)明中，考慮到節(jié)能增效的因素，本制備泡沫微晶玻璃的原料直接使用剛成形的泡沫玻璃，所述步驟一中使泡沫玻璃處于500?800°C具體為前步工藝制備泡沫玻璃時(shí)，得到的泡沫玻璃不降到室溫脫模，直接降溫到500?800°C用于制備泡沫微晶玻璃。
[0022] 在本發(fā)明中，所述步驟一、二中，所述周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為將模具放置在一轉(zhuǎn)盤(pán)上以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速通常為5?100轉(zhuǎn)/分鐘，或?qū)⒛＞叻胖迷谝换郎献鰟蜃兯偻鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，或設(shè)置一環(huán)形軌道，將模具放置環(huán)形軌道上做勻速運(yùn)動(dòng)。
[0023] —種泡沫玻璃制備方法，制備泡沫玻璃用原料的質(zhì)量組分為，熱爐渣30?90份， 輔料70?10份；在輔料中，以質(zhì)量份計(jì)，所述石英砂含量為0?80份，添加料含量為100? 20份；包括以下步驟:51:直接向熱爐渣內(nèi)添加輔料并使溫度保持在1200?1600°C，熔化一定時(shí)間；52:將熔化產(chǎn)物變溫至1000?1400°C后澄清一定時(shí)間得到玻璃熔體；53:將玻璃模具加熱到澄清溫度，將玻璃熔體澆鑄在玻璃模具內(nèi)進(jìn)行成型，在成型的同時(shí)用氣管吹入氣體在玻璃熔體內(nèi)形成氣泡，并保溫一定時(shí)間，即得到所需要的泡沫玻璃；此時(shí)泡沫玻璃可以降到室溫進(jìn)行脫模，也可以直接用作制備泡沫微晶玻璃的原料。
[0024] 在本發(fā)明中，所述輔料包括石英砂和添加料，添加料結(jié)合爐渣的成分，根據(jù)需要從白云石、石灰石、方解石、鎂砂、長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石中按照任意比例選??；作為優(yōu)選，輔料的含量通常為石英砂0~80份、白z?石0~40份、石灰石0~25份、方解石0~35份、鎂砂0~25份、長(zhǎng)石 0~40份、鐘長(zhǎng)石0~40份。
[0025] 在發(fā)明制備泡沫玻璃的過(guò)程中，根據(jù)爐渣本身成分不同可以選擇添加澄清劑，當(dāng)爐渣內(nèi)缺乏澄清劑時(shí)，所述的泡沫玻璃用原料中還添加有〇?10份的澄清劑，即制備該泡沫玻璃的原料質(zhì)量組分為熱爐渣30?90份，輔料10?70份，澄清劑0?10份；所述的澄清劑選自純堿、碳酸氫鈉、硝酸鈉等中的一種或多種任意比例混合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇最適合的澄清劑，并不限于選用以上所列舉的澄清劑。
[0026] 同樣上述所說(shuō)情況，在發(fā)明制備泡沫玻璃的過(guò)程中，根據(jù)爐渣本身成分不同可以選擇添加晶核劑，當(dāng)爐渣內(nèi)缺乏晶核劑時(shí)，所述的泡沫玻璃用原料中還添加有〇?10份的晶核劑，即制備該泡沫玻璃的原料質(zhì)量組分為熱爐渣30?90份，輔料10?70份，晶核劑 〇?10份，當(dāng)同時(shí)添加有澄清劑時(shí)，原料質(zhì)量組分為熱爐渣30?90份，輔料10?70份，晶核劑〇?10份，澄清劑〇?10份；所述的晶核劑選自氧化鉻、氧化鈦、碳化硅等中的一種或多種任意比例混合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇最適合的晶核劑，并不限于選用以上所列舉的成晶劑。
[0027]實(shí)施例1以總質(zhì)量份計(jì)，將石英砂5份、長(zhǎng)石5份、鎂砂3份、純堿1份、氧化鉻1份引入熱態(tài)鋼渣85份中于1300°C的玻璃熔化爐中熔融4小時(shí)，1200°C澄清3小時(shí)；將得到的熔體直接澆鑄在加熱到1300°C的模具上保溫3小時(shí)，在保溫的同時(shí)通過(guò)氣管向其內(nèi)部吹空氣，得到泡沫玻璃；待保溫結(jié)束后降至850°C保溫2小時(shí)，在保溫的同時(shí)，讓所得泡沫玻璃旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 100轉(zhuǎn)/分鐘；再以1°C /分鐘至950°C保溫1小時(shí)，保溫時(shí)將晶化中的泡沫玻璃放置在環(huán)形軌道到以1米/秒的速度做勻速運(yùn)動(dòng)；最后冷卻至室溫，脫模后得到泡沫微晶玻璃；最后對(duì)泡沫微晶玻璃進(jìn)行切割、打磨、拋光后得到最終的產(chǎn)品。
[0028]實(shí)施例2以總質(zhì)量份計(jì)，將石英砂8份、白云石8份、鉀長(zhǎng)石8份、純堿3份、氧化鉻3份引入熱態(tài)高爐渣70份中于1400°C的玻璃熔化爐中熔融6小時(shí)，1200°C澄清4小時(shí)；將得到的熔體直接澆鑄在加熱到1200°C的模具上保溫4小時(shí)，在保溫的同時(shí)通過(guò)氣管向其內(nèi)部吹空氣， 得到泡沫玻璃；待保溫結(jié)束后降至840°C保溫4小時(shí)，在保溫的同時(shí)，讓所得泡沫玻璃旋轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘；再以2°C /分鐘至940°C保溫4小時(shí)；最后冷卻至室溫，脫模后得到泡沫微晶玻璃；最后對(duì)泡沫微晶玻璃進(jìn)行切割、打磨、拋光后得到最終的產(chǎn)品。
[0029]實(shí)施例3以總質(zhì)量份計(jì)，將石英砂50份、石灰石10份、碳酸氫鈉5份、氧化鈦3份、氧化鉻2份引入熱態(tài)磷渣30份中于1500°C的玻璃熔化爐中熔融8小時(shí)，1200°C澄清3小時(shí)；將得到的熔體直接澆鑄在加熱到1KKTC的模具上保溫4小時(shí)，在保溫的同時(shí)通過(guò)氣管向其內(nèi)部吹氬氣；待保溫結(jié)束后降至820°C保溫6小時(shí)，在保溫的同時(shí)，讓所得泡沫玻璃旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為15 轉(zhuǎn)/分鐘；再以:TC /分鐘至920°C保溫6小時(shí)后冷卻至室溫，脫模后得到泡沫微晶玻璃；最后對(duì)泡沫微晶玻璃進(jìn)行切割、打磨、拋光后得到最終的產(chǎn)品。
[0030]實(shí)施例4以總質(zhì)量份計(jì)，將石英砂15份、方解石15份、硝酸鈉3份、氧化鈦2份、碳化硅5份引入熱態(tài)銅渣60份中于1600°C的玻璃熔化爐中熔融10小時(shí)，KKKTC澄清0.5小時(shí)；將得到的熔體直接澆鑄在加熱到l〇〇〇°C的模具上保溫5小時(shí)，在保溫的同時(shí)通過(guò)氣管向其內(nèi)部吹氮?dú)?；待保溫結(jié)束后降至800°C保溫8小時(shí)，在保溫的同時(shí)，讓所得泡沫玻璃旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為5 轉(zhuǎn)/分鐘；再以5°C /分鐘至900°C保溫12小時(shí)后冷卻至室溫，脫模后得到泡沫微晶玻璃； 最后對(duì)泡沫微晶玻璃進(jìn)行切割、打磨、拋光后得到最終的產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種泡沫微晶玻璃制備方法，其特征是以泡沫玻璃為原料經(jīng)過(guò)熱處理得到泡沫微晶 玻璃，熱處理過(guò)程包括以下步驟:51:使泡沫玻璃處于500?800°C，在此溫度下進(jìn)行成核保溫一定時(shí)間，在成核保溫期 間使泡沫玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；52:成核保溫完畢后加熱到800?110(TC進(jìn)行晶化保溫一定時(shí)間，在晶化保溫期間使 泡沫玻璃處于周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；53:晶化保溫完畢后降溫至室溫得到所需要的泡沫微晶玻璃。2.如權(quán)利要求1所述的泡沫微晶玻璃制備方法，其特征是:所述步驟一中使泡沫玻 璃處于500?800°C具體為前步工藝制備泡沫玻璃時(shí)不降到室溫脫模，直接降溫到500? 800°C用于制備泡沫微晶玻璃。3.如權(quán)利要求1或2所述的泡沫微晶玻璃制備方法，其特征是:所述步驟一中，成核保 溫時(shí)間為0.5?5小時(shí)。4.如權(quán)利要求1或2所述的泡沫微晶玻璃制備方法，其特征是:所述步驟二中，晶化 保溫時(shí)間為0.5?5小時(shí)。5.如權(quán)利要求1或2所述的泡沫微晶玻璃制備方法，其特征是:所述步驟一、二中，所 述周期性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)、勻變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)或在一環(huán)形軌道上勻速運(yùn)動(dòng)。6.—種泡沫玻璃制備方法，其特征是:制備泡沫玻璃用原料的質(zhì)量組分為熱爐渣30? 90份，輔料70?10份，包括以下步驟:51:直接向熱爐渣內(nèi)添加輔料并使溫度保持在1200?1600°C，熔化一定時(shí)間；52:將熔化產(chǎn)物變溫至1000?1400°C后澄清一定時(shí)間得到玻璃熔體；53:將玻璃模具加熱到澄清溫度，將玻璃熔體澆鑄在玻璃模具內(nèi)進(jìn)行成型，在成型的同 時(shí)用氣管吹入氣體在玻璃熔體內(nèi)形成氣泡，并保溫一定時(shí)間，得到所需要的泡沫玻璃。7.如權(quán)利要求6所述的泡沫玻璃制備方法，其特征是:所述輔料包括石英砂和添加料， 添加料根據(jù)需要從白云石、石灰石、方解石、鎂砂、長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石中按照任意比例選取。8.如權(quán)利要求7所述的泡沫玻璃制備方法，其特征是:在輔料中，以質(zhì)量份計(jì)，所述石 英砂含量為〇?80份，添加料含量為100?20份。9.如權(quán)利要求6或7所述的泡沫玻璃制備方法，其特征是:所述的泡沫玻璃用原料中 還添加有〇?10份的澄清劑。10.如權(quán)利要求6或7所述的泡沫玻璃制備方法，其特征是:所述的泡沫玻璃用原料中 還添加有〇?10份的晶核劑。
【文檔編號(hào)】C03C10/04GK105985020SQ201510064230
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日
【發(fā)明人】肖永力, 石福志, 李永謙, 劉茵, 謝夢(mèng)芹, 范建峰
【申請(qǐng)人】寶山鋼鐵股份有限公司