脫鎂硼泥和廢玻璃制備泡沫玻璃的工藝研究

姜欣欣 / 遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院

脫鎂硼泥和廢玻璃制備泡沫玻璃的工藝研究

姜欣欣 / 遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院

研究了用脫鎂硼泥和廢玻璃制備泡沫玻璃的工藝條件。試驗發(fā)現(xiàn),在燒結(jié)溫度為600℃燒結(jié)時間為30min,發(fā)泡溫度為790℃,發(fā)泡時間為10min,發(fā)泡劑含量為10Wt%時,可以制備出性能優(yōu)異的泡沫玻璃。

脫鎂硼泥;廢玻璃;泡沫玻璃

一、試驗

（一） 材料與工藝

以丹東鳳城某硼廠硼泥為基材，其他原料鹽酸（36～38%），氧化銅（25～28%）(均為質(zhì)量分數(shù))，氧化亞銅（30%），EDTA，EGTA，碳酸鈉，磷酸鈉，硼砂，三氧化二銻(均為分析純)

試驗基本工藝流程如下：

硼泥+HCl→硼泥分解→沉淀純化→鎂的沉淀→固液分離→固固分離→超細氫氧化鎂；

碎玻璃→研磨→研磨混料→高溫玻璃化→研磨混料→制胚→加熱→保溫退火→產(chǎn)品分析。

（二）性能與測試

需測試表觀密度，吸水率，抗壓強度，抗折強度，導(dǎo)熱系數(shù)等。

二、結(jié)果與討論

（一）脫鎂硼泥成分分析

按照各組分測量的國家標(biāo)準測定干基脫鎂硼泥中各組分的含量,結(jié)果列于表1

表1 干基脫鎂硼泥組分分析

（二）燒結(jié)溫度的范圍確定

把用脫鎂硼泥和廢玻璃在高溫條件下制備的玻璃粉過120目標(biāo)準篩,取小于120目的玻璃粉在105℃烘箱內(nèi)烘干2h去掉游離態(tài)水,然后把樣品放入馬弗爐中在預(yù)定溫度下保溫16min后取出冷卻,測試其體積收縮率,得出體積收縮率與燒結(jié)溫度的曲線如1所示。

玻璃粉在490℃時開始軟化,圖1表明此時玻璃粉出現(xiàn)燒結(jié)并伴隨著收縮的產(chǎn)生,溫度進一步升高,玻璃粘度降低,流動度增加,燒結(jié)速率加快至約600℃時收縮率最大。之后玻璃的粘度繼續(xù)下降，約680℃時,試樣表面平整光滑,但有輕微的過燒膨脹和出現(xiàn)氣泡、角棱圓化的現(xiàn)象,說明開始過燒。到700℃時,這種過燒現(xiàn)象己較明顯。因此,細度為120目的玻璃粉料的燒結(jié)溫度范圍應(yīng)在550～680℃之間。

（三）發(fā)泡溫度的范圍確定

以脫鎂硼泥質(zhì)量分數(shù)為35%,玻璃粉的質(zhì)量分數(shù)為65%制備的玻璃粉原料,然后取定量的玻璃粉原料,加入10wt%的發(fā)泡劑Na2C03,4wt%的穩(wěn)泡劑磷酸鈉及1.5wt%的助熔劑硼砂混合均勻,混合料的失重曲線見圖2。

從差熱圖中我們看到在100℃左右,300～600℃,750～850℃之間有熱效應(yīng)。進一步分析認為100℃左右,出現(xiàn)吸收峰,是混合料中殘余的水分受熱蒸發(fā),300～600℃是脫鎂硼泥和磷酸鈉中含有的結(jié)晶水受熱分解所致,750～850℃之間的吸收峰是Na2CO3發(fā)生分解反應(yīng)而出現(xiàn)的。

從差熱圖中我們可以看出,混合料在750℃開始分解分解反應(yīng)了,劇烈的反應(yīng)一直持續(xù)到850℃,從上面的圖中我們可以得出,泡沫玻璃混合料的發(fā)泡溫度范圍應(yīng)在750～850℃之間。

（四）影響泡沫玻璃質(zhì)量的因素分析

1.發(fā)泡劑含量對泡沫玻璃質(zhì)量的影響。

選擇不同含量的發(fā)泡劑制備泡沫玻璃如圖3所示

將所制樣品進行對比,用肉眼觀察,己能明顯分辨出各個試樣的孔徑大小。均勻性以及整體體積縮放等方面,存在著相當(dāng)大的差異。進一步的觀察發(fā)現(xiàn),發(fā)泡劑的用量為12wt%及以上時,泡徑較大,泡壁變薄,有少量的雙孔和多孔連通。這是由于發(fā)泡劑量過多,放出氣體的量也多,在高溫下氣體集中的緣故，可以認為,在發(fā)泡劑同樣的粒度下,量的增多,致使發(fā)泡點也增多,發(fā)泡后的泡的數(shù)目相應(yīng)增加。這樣,氣泡間壁進一步變薄,導(dǎo)致高溫下穿孔,甚至逸出體外。發(fā)泡劑含量在6wt%以下時,發(fā)泡不明顯,肉眼難以看出氣孔,立體顯微鏡下,放大20倍后,可見均勻的微孔存在。這時樣品的體積密度也較大,不適于作輕質(zhì)保溫隔熱材料。

2.脫鎂硼泥含量對泡沫玻璃性能的影響。

在玻璃粉中加入脫鎂硼泥就改變了玻璃粉的成分, 會對泡沫玻璃的性能產(chǎn)生影響。

從以上的圖中可以大略的看出泡沫玻璃的表觀性能差異,含25%脫鎂硼泥的泡沫玻璃表面比較光滑,性能比較優(yōu)異,但是從處理硼泥的角度,處理脫鎂硼泥的量較少,含35%脫鎂硼泥的泡沫玻璃性能比較優(yōu)異,表觀密度較小,孔徑合適。在脫鎂硼泥含量超過50%以后,泡沫玻璃內(nèi)部有較大的孔出現(xiàn),發(fā)泡不均勻。

三、結(jié)論

1.用脫鎂硼泥和廢玻璃制取泡沫玻璃,最佳工藝條件是:燒結(jié)溫度為600℃,燒結(jié)時間為30min,脫鎂硼泥含量為35～45wt%,發(fā)泡溫度為790℃,發(fā)泡劑含量為10wt%.在該工藝條件下制備的泡沫玻璃性能優(yōu)異,符合國家建材標(biāo)準。

2.脫鎂硼泥泡沫玻璃的泡徑尺寸與發(fā)泡劑粒徑成正比,發(fā)泡劑粒度越大,泡沫玻璃的泡徑也就越大。

[1]莫叔遲,李恩波,李文恕.用硼泥作熔劑冶煉錳硅合金的實踐.鐵合金,1994,(3):24～26.

[2]傅菊英,黃正天,李思導(dǎo).硼泥資源化的重要途徑.礦產(chǎn)綜合利用,1994,(5):35～38.

[3]馮本和,田全生.配加硼泥提高燒結(jié)礦質(zhì)量的研究.燒結(jié)球團 ,1994,(3):15～19.