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

【摘 要】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(yàn)發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)溫度為600℃燒結(jié)時(shí)間為30min，發(fā)泡溫度為790℃，發(fā)泡時(shí)間為10min，發(fā)泡劑含量為10Wt%時(shí)，可以制備出性能優(yōu)異的泡沫玻璃。

【關(guān)鍵詞】脫鎂硼泥；廢玻璃；泡沫玻璃

一、試驗(yàn)

（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?jǐn)?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(yàn)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(xì)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(cè)試

需測(cè)試表觀密度，吸水率，抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)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(cè)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定干基脫鎂硼泥中各組分的含量，結(jié)果列于表1

（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(zhǔn)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(cè)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(shí)開始軟化，圖1表明此時(shí)玻璃粉出現(xiàn)燒結(jié)并伴隨著收縮的產(chǎn)生，溫度進(jìn)一步升高，玻璃粘度降低，流動(dòng)度增加，燒結(jié)速率加快至約600℃時(shí)收縮率最大。之后玻璃的粘度繼續(xù)下降，約680℃時(shí)，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(shí)，這種過燒現(xiàn)象己較明顯。因此，細(xì)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?jǐn)?shù)為35%，玻璃粉的質(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)一步分析認(rèn)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(duì)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(jìn)行對(duì)比，用肉眼觀察，己能明顯分辨出各個(gè)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(jìn)一步的觀察發(fā)現(xiàn)，發(fā)泡劑的用量為12wt%及以上時(shí)，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(rèn)為，在發(fā)泡劑同樣的粒度下，量的增多，致使發(fā)泡點(diǎn)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(jìn)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(shí)，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(shí)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(duì)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(huì)對(duì)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(shí)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(guó)家建材標(biāo)準(zhǔn)。

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。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫叔遲，李恩波，李文恕.用硼泥作熔劑冶煉錳硅合金的實(shí)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(tuán)，1994，（3）：15～19.