一種以玄武巖玻璃熟料和crt屏玻璃為主原料的泡沫玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃，按重量百分比計，其原料包括如下組分：玄武巖玻璃熟料粉50-70wt％，CRT屏玻璃粉22-42wt％，發(fā)泡劑0.8-1.9wt％，添加劑3-10wt％；所述發(fā)泡劑由活性炭與SiC混合而成；所述添加劑由硼砂、純堿、芒硝和三氧化二鐵粉混合而成。制備方法：將分別得到的玄武巖玻璃熟料粉和CRT屏玻璃粉研磨混合，并將發(fā)泡劑、添加劑按比例混合，經(jīng)裝模、燒成、退火工序得到泡沫玻璃，所得泡沫玻璃密度小、強度高、孔隙率高，同時導熱系數(shù)在0.04-0.16W/(K·m)，可作為保溫與隔音材料來應(yīng)用。
【專利說明】一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沬玻璃 及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃及其制備 方法，屬于玻璃保溫材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫玻璃是一種由碎玻璃粉末、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進劑等，經(jīng)過細粉碎 和均勻混合后，再經(jīng)過中溫熔融、發(fā)泡、穩(wěn)泡、退火而制成的含有大量的均勻氣泡的無機非 金屬玻璃材料。無機玻璃的物化性質(zhì)以及它所具有的均勻的獨立氣泡決定了這種材料具有 密度低、導熱系數(shù)小；不燃燒，不變形，能在低溫到高溫的廣闊溫度范圍內(nèi)使用；化學穩(wěn)定 性高，能經(jīng)受藥品的侵蝕，不被蝕損也不腐爛；不透氣、不吸濕吸水，不必擔心長年使用后隔 熱性能變壞的優(yōu)良特性；除此之外，它還抗氧化、風化，不會被蟲蛀鼠嚙。所以，泡沫玻璃被 廣泛應(yīng)用在化工、石化、隧道工程等各個領(lǐng)域的保溫保冷及吸聲。
[0003] 玄武巖是在開采、分選礦石之后排放的、且暫時不能被利用的固體或粉狀廢料，包 括玄武巖尾礦和選廠尾礦，其中礦山尾礦包括已經(jīng)開采出的伴生圍巖和中途剔除的低品位 礦石；選廠尾礦包括采用一定工藝，機械洗選礦石之后排放的礦物廢料（尾礦），這些尾礦 用管道輸送至尾礦庫存放。為此，大量農(nóng)田和林地被占用，生態(tài)收到破壞，難以恢復。
[0004] 玄武巖作為一種天然的礦石原料，是生產(chǎn)鑄石的主要原料。鑄石具有較高的耐化 學腐蝕性和耐酸性能，具有較大的硬度和機械強度，廣泛用于化工、冶金、電力、煤炭、建材、 紡織和輕工等工業(yè)部門。玄武巖是生產(chǎn)玄武巖紙、石灰火山巖無熟料水泥、裝飾板材、人造 纖維的原料，還是陶瓷工業(yè)中的節(jié)能原料。另外，玄武巖是修理公路、鐵路、機場跑道所用石 料中最好的材料，具有抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、浙青粘附性玄武石，玄武石具有耐 磨、吃水量少、導電性能差、抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、浙青粘附性等優(yōu)點。
[0005] 我國玄武巖礦中的化學成分主要包括：二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化 鈣、氧化鎂和氧化鉀等，這些氧化物的總量占整個玄武巖礦氧化物成分的96wt%以上，以上 成分大多數(shù)為制備建筑用多孔保溫玻璃材料（泡沫玻璃）時可以利用的氧化物。
[0006]CRT(cathoderaytube，CRT)是電腦顯示器和電視機中最大的部件，約占此類設(shè) 備總質(zhì)量的2/3,玻璃占CRT總質(zhì)量的85%，其結(jié)構(gòu)由玻璃屏、玻璃錐和玻璃管頸三部分組 成。廢棄的CRT玻璃中含有有害的物質(zhì)，處理不善將對環(huán)境造成嚴重的污染，因此廢棄CRT 玻璃的再生資源化處理成為一個亟待解決的問題，對它的后處理研究也非常重視。廢棄的 CRT玻璃可以作為一種循環(huán)利用材料，用于制備泡沫玻璃或建筑保溫材料。據(jù)統(tǒng)計我國陰極 射線管報在2012年達到高峰，每年將產(chǎn)生4000?5000萬臺廢CRT。以廢舊陰極射線管 (CRT)為主要原料制成的泡沫玻璃除了具有防火、防水、吸聲、吸輻射、不燃、不老化、機械強 度高等泡沫玻璃的優(yōu)異性質(zhì)外，無疑還具有非常好的經(jīng)濟效益和社會效益。非常適合作為 建筑保溫材料應(yīng)用于建筑外墻和屋面保溫。
[0007] 專利CN101955319A提供了一種利用廢棄的玻璃纖維制品制備泡沫玻璃的方法， 將廢棄的玻璃纖維氈和玻璃纖維網(wǎng)格布粉碎成玻璃粉，添加碳化硅、三氧化二銻、硫酸鈉、 氟鋁酸鈉、硝酸鈉、三氧化二鈷，在球磨機中形成混合料；將配合料裝入耐熱模具中燒制成 泡沫玻璃。以這種方法制備泡沫玻璃，可以變廢為寶，保護環(huán)境，但制品強度較低。專利 CN101602574A提供了一種高強度泡沫玻璃的制備方法，將碎玻璃、碳酸鈣、硼砂、硝酸鈉和 耐火纖維裝入到球磨罐中球磨混合均勻后裝入模具中并已入發(fā)泡爐中經(jīng)預(yù)熱、發(fā)泡、穩(wěn)泡、 退火等階段制得泡沫玻璃。泡沫玻璃中加入了耐火溫度高、強度高的耐火纖維，所以提高了 泡沫玻璃的力學學能。但是摻入耐火纖維的同時也增加了生產(chǎn)成本，所以需要一種通過改 變玻璃組分來提高玻璃強度的方法。專利CN102001831A提供了一種全閉孔泡沫玻璃的制 備方法，將碎玻璃、粉煤灰、紫木節(jié)放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料； 將配合料及霧化蒸餾水放入盤式造粒機中制備球狀顆粒；將所制備的球狀顆粒裝入耐火模 具中；最后將耐火模具連同球狀顆粒移入發(fā)泡爐中燒制得全閉孔泡沫玻璃。這種方法制得 的封閉氣孔率高，氣孔孔徑分布均勻，提高了保溫性能。但需要增加造粒過程，使工藝復雜， 成本增加。
[0008] 現(xiàn)有的制備泡沫玻璃材料的方法與技術(shù)中，幾乎都是以一種廢棄的玻璃制品熟料 (浮法玻璃、瓶罐玻璃、CRT屏玻璃、玻璃纖維等）為主要原料，制備出泡沫玻璃產(chǎn)品。廢棄 的玻璃熟料粉末的重量可以占到整個原料總質(zhì)量的90%以上。目前還沒有將廢棄的玻璃熟 料與玄武巖玻璃共同作為主要原材料用于制備泡沫玻璃的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種以玄武 巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃及其制備方法，所得泡沫玻璃密度小、強度 高、孔隙率高，同時導熱系數(shù)在〇. 04-0. 16WAK?m)，可作為保溫與隔音材料來應(yīng)用。
[0010] 本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：
[0011] 一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃，按重量百分比計， 其原料包括如下組分：玄武巖玻璃熟料粉50-70wt%，CRT屏玻璃粉22-42wt%，發(fā)泡劑 0? 6-1. 5wt%，添加劑 3-10wt%。
[0012] 按上述方案，所述各原料組分粒度尺寸為：玄武巖玻璃熟料粉通過300目篩，篩 余為0. 5wt% ;CRT屏玻璃粉通過300目篩，篩余為0. 5wt%;發(fā)泡劑200-300目，添加劑 200-300 目。
[0013] 按上述方案，所述發(fā)泡劑由活性炭與SiC混合而成，所述活性炭與SiC的質(zhì)量比為 (0? 3-0. 9) : (0? 5-1. 0)。
[0014] 按上述方案，所述添加劑由硼砂、純堿、芒硝和三氧化二鐵粉混合而成，其中硼砂、 純堿、芒硝和三氧化二鐵粉質(zhì)量比為（2-4) : (2-3) : (1-2) : (0.1-0. 5)。
[0015] 按上述方案，所述玄武巖玻璃熟料通過特有的組分設(shè)計、熔制、破碎加工而成。具 體地，所述玄武巖玻璃熟料粉的制備方法如下：稱取各原料組分，按重量百分比計為：玄武 巖礦粉90-96wt%，石英粉3-8wt%，純堿粉l-5wt%，混合均勻得到配合料；將配合料熔融 后水淬，并經(jīng)干燥、球磨得到玄武巖玻璃熟料粉。其中，熔融溫度為1450-1520°C，熔融保溫 時間為4-8小時。
[0016] 按上述方案，所述CRT屏玻璃粉是由CRT屏玻璃破碎研磨得到的。CRT屏玻璃是由 廢棄的電腦顯示器和電視機屏的玻璃部分，通過拆解得到其中的玻璃屏部分，破碎、研磨后 即得到CRT屏玻璃粉。
[0017] 上述以玄武巖玻璃熟料粉和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃的制備方法是：將原 料玄武巖玻璃熟料粉和CRT屏玻璃粉研磨混合，并將發(fā)泡劑、添加劑按比例混合，經(jīng)裝模、 燒成、退火工序得到泡沫玻璃。其中，燒成溫度為860°C-930°C，燒成時間為20min-40min; 退火溫度為600-640°C，保溫時間為20min-40min。
[0018] 上述以玄武巖玻璃熟料粉和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃材料的制備方法，詳 細步驟如下：
[0019] 1)按質(zhì)量百分比計，稱取玄武巖礦粉90_96wt%，石英粉3_8wt%，純堿粉 l-5wt%，混合均勻得到配合料；將配合料熔融后水淬，并經(jīng)干燥、球磨得到玄武巖玻璃熟料 粉；其中，熔融溫度為1450-1520°C，熔融保溫時間為4-8小時；
[0020] CRT屏玻璃粉是由廢棄的電腦顯示器和電視機屏的玻璃部分，通過拆解得到其中 的玻璃屏部分，破碎、研磨后即得到CRT屏玻璃粉；
[0021] 2)按質(zhì)量百分比計，稱取玄武巖玻璃熟料粉50-70wt%，CRT屏玻璃粉22-42wt%， 發(fā)泡劑0. 6-1. 5wt%，添加劑3-lOwt%，球磨混合2-4小時，得到混合料；
[0022] 3)將步驟2)得到的混合料然后放入模具中，升溫至燒成溫度880_950°C，升溫速 率為4-8°C/min，燒成20min-40min，然后由燒成溫度冷卻到退火溫度進行泡沫玻璃的退 火，退火溫度為600-640°C，保溫時間為20-40min，然后由退火溫度冷卻至室溫，冷卻速率 為3-5°C/min，即得到了泡沫玻璃粗坯；
[0023] 4)對所得泡沫玻璃粗坯進行切割、打磨，即制備得到以玄武巖和CRT屏玻璃為主 原料的泡沫玻璃制品。
[0024] 本發(fā)明所述以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃材料，其內(nèi)部存 在大量的封閉氣孔與少量的連通氣孔，在這些氣孔中，被包裹的氣體不產(chǎn)生對流，減少了溫 度的傳導、福射、擴散、熱能在氣孔中逐漸減弱，達到隔熱、保溫、防潮和隔音的效果，可作為 墻體、管道、隧道工程等的保溫與防潮材料來應(yīng)用。本發(fā)明的核心內(nèi)容為：先將玄武巖礦配 制成適于熔融的配合料，在高溫條件下進行熔化，經(jīng)過水淬后得到玄武巖玻璃熟料，將玄武 巖玻璃熟料研磨成粉后，通過組分設(shè)計，將玄武巖玻璃熟料粉、CRT玻璃熟料粉、發(fā)泡劑、添 加劑等原料共同組成泡沫玻璃的配合料，并用于泡沫玻璃的制備。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0026] 1)本發(fā)明制備的以玄武巖和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃材料的密度為 0. 2-0. 6g/cm3,氣孔直徑在l-4mm的范圍內(nèi)，抗折強度為0. 8-3.OMPa，常溫導熱系數(shù)在 0.04-0. 16WAK*m)的范圍內(nèi)，不僅氣孔分布均勻，呈獨立分布狀態(tài)，孔隙率高，密度較小， 有較高的強度等優(yōu)點。
[0027] 2)本發(fā)明利用玄武巖和CRT屏玻璃為主原料的制備泡沫玻璃材料，生產(chǎn)工藝簡 單，成本較低，且能消耗大量的尾礦和廢棄的玻璃廢料，無二次污染，可起到變廢為寶，保護 環(huán)境的作用。

【具體實施方式】
[0028] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不 僅僅局限于下面的實施例。
[0029] 通過X射線熒光分析測試下述實施例中玄武巖、CRT屏玻璃的化學成分，分別見表 表1、表2。
[0030] 表1玄武巖所含氧化物的化學組成

【權(quán)利要求】
1. 一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃，其特征在于按重量百分 比計，其原料包括如下組分：玄武巖玻璃熟料粉50-70wt%，CRT屏玻璃粉22-42wt%，發(fā)泡 齊[J 0? 6-1. 5wt%，添加劑 3-10wt%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻 璃，其特征在于所述各原料組分粒度尺寸為：玄武巖玻璃熟料粉通過300目篩，篩余為 0. 5wt % ;CRT屏玻璃粉通過300目篩，篩余為0. 5wt % ;發(fā)泡劑200-300目，添加劑200-300 目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫 玻璃，其特征在于所述發(fā)泡劑由活性炭與SiC混合而成，所述活性炭與SiC的質(zhì)量比為 (0? 3-0. 9) : (0? 5-1. 0)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃， 其特征在于所述添加劑由硼砂、純堿、芒硝和三氧化二鐵粉混合而成，其中硼砂、純堿、芒硝 和二氧化二鐵粉質(zhì)量比為（2-4) : (2-3) : (1-2) : (0? 1-0. 5)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃的 制備方法，其特征在于所述玄武巖玻璃熟料粉的制備方法如下：稱取各原料組分，按重量百 分比計為：玄武巖礦粉90-96wt%，石英粉3-8wt%，純堿粉l-5wt%，混合均勻得到配合料； 將配合料熔融后水淬，并經(jīng)干燥、球磨得到玄武巖玻璃熟料粉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃， 其特征在于所述玄武巖玻璃熟料的熔融溫度為1450-1520°C，熔融保溫時間為4-8小時。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃 的制備方法，其特征在于將原料玄武巖玻璃熟料粉和CRT屏玻璃粉研磨混合，并將發(fā)泡劑、 添加劑按比例混合，經(jīng)裝模、燒成、退火工序得到泡沫玻璃。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃的制備 方法，其特征在于所述燒成溫度為860°C _930°C，燒成時間為20min-40min ;所述退火溫度 為 600-640°C，保溫時間為 20min-40min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃為主原料的泡沫玻璃的 制備方法，其特征在于詳細步驟如下： 1) 按質(zhì)量百分比計，稱取玄武巖礦粉90-96wt%，石英粉3-8wt%，純堿粉l-5wt%，混 合均勻得到配合料；將配合料熔融后水淬，并經(jīng)干燥、球磨得到玄武巖玻璃熟料粉；其中， 熔融溫度為1450-1520°C，熔融保溫時間為4-8小時； CRT屏玻璃粉是由廢棄的電腦顯示器和電視機屏的玻璃部分，通過拆解得到其中的玻 璃屏部分，破碎、研磨后即得到CRT屏玻璃粉； 2) 按質(zhì)量百分比計，稱取玄武巖玻璃熟料粉50-70wt %，CRT屏玻璃粉22-42wt %，發(fā)泡 劑0. 6-1. 5wt%，添加劑3-10wt%，球磨混合2-4小時，得到混合料； 3) 將步驟2)得到的混合料然后放入模具中，升溫至燒成溫度880-950°C，升溫速率 為4-8°C /min，燒成20min-40min，然后由燒成溫度冷卻到退火溫度進行泡沫玻璃的退火， 退火溫度為600-640°C，保溫時間為20-40min，然后由退火溫度冷卻至室溫，冷卻速率為 3-5°C /min，即得到了泡沫玻璃粗坯； 4) 對所得泡沫玻璃粗坯進行切割、打磨，即制備得到以玄武巖玻璃熟料和CRT屏玻璃 為主原料的泡沫玻璃制品。
【文檔編號】C03C6/02GK104355546SQ201410556829
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】何峰, 謝峻林, 梅書霞, 金明芳, 劉小青 申請人:武漢理工大學