泡沫玻璃及其生產工藝特點

(合肥水泥研究設計院 安徽 合肥 230051)

泡沫玻璃及其生產工藝特點

張惠平

(合肥水泥研究設計院 安徽 合肥 230051)

泡沫玻璃就是玻璃內部充滿無數微小開孔或閉孔氣泡的—種玻璃，又稱多孔玻璃。該種玻璃氣孔直徑大小約為0.5～5 mm，也有的小到幾個微米。正是因為玻璃內部含有無數微小氣孔，使該種玻璃的性質不同于一般玻璃。這種玻璃具有良好的隔熱、吸聲、難燃等特點，并可制成塊狀或顆粒狀，廣泛用作建筑工程、冷凍裝置、熱工設備的保溫材料。

泡沫玻璃性能；生產工藝特點；應用實例；用途

1 概述

泡沫玻璃按其用途可分為隔熱泡沫玻璃和吸聲泡沫玻璃。根據其所用原料的不同，可分為石英泡沫玻璃、鈉鈣硅泡沫玻璃和熔巖、廢渣泡沫玻璃。根據泡沫玻璃形成溫度的高低，又可分為高溫發泡型泡沫玻璃和低溫發泡型泡沫玻璃。也有按形狀劃分，可分為塊狀泡沫玻璃和顆粒狀泡沫玻璃。

泡沫玻璃的主要性能：體積密度為120～500 kg／m3；導熱系數為0.035～0.14 W／(m·K)；吸聲系數0.3～0.34(聲頻100～250 H z)；抗壓強度為0．7～8 MPa；使用溫度為 240～420 ℃。

2 泡沫玻璃的生產工藝特點

根據泡沫玻璃生產過程中模具與毛坯在退火方面的差別，可以將泡沫玻璃的生產工藝分為“兩步法”和“一步法”。目前絕大多數工廠是采用“兩步法”生產工藝。

“兩步法“生產工藝是將泡沫玻璃配合料在發泡窯中發泡后，在發泡窯外將模具脫除，脫模后的毛坯再送入退火窯中進行退火。該生產工藝的優點是其發泡和退火過程相互獨立，互不干擾，便于工藝參數的調節，并能及時觀察和判斷泡沫玻璃的發泡質量狀況，然后立即調整發泡溫度和發泡時間，很靈活地生產出不同密度、不同品種的泡沫玻璃，同時可最大限度地減少模具的投入量。

“一步法”是將泡沫玻璃配合料在同一模具和同一座窯爐中進行發泡和退火，并獲得泡沫玻璃產品，它占用大量模具，并且帶模退火不利于毛坯合格率，毛坯開裂情況較多。

2.1所用原料及其處理工藝

泡沫玻璃所用原料有基礎原料和發泡劑。基礎原料一般為各種廢玻璃(包括廢玻璃纖維絲)。為了特殊需要，也可采用特定組成的玻璃，例如石英玻璃。發泡劑是可在某一溫度范圍內產生氣體使玻璃發泡的原料。發泡劑的種類很多，比較常用的有以下幾類 ：⑴碳酸鹽化合物，如石灰石 、碳酸鎂、白云石 ；⑵碳及碳化物，如活性碳 、碳化硅 、碳化鈦。

所選發泡劑的種類不同，產生氣體的溫度不同，其發泡溫度不同。

發泡劑的摻入量一般為玻璃粉的0．2～5% ，然后放入攪拌裝置中進行混合。混合均勻程度將影響泡沫玻璃的質量。

將廢玻璃和發泡劑進行粉碎 ，所用粉碎設備為球磨機 ，使其成為粉末狀。玻璃粉的粒度在 60~ 250μm，一般不超過 500μm，發泡劑的粒度要比玻璃粉小得多，這對于獲得均勻而量大的微小氣孔是十分重要的。發泡劑的顆粒越細 ，產生的泡沫玻璃的氣孔就越小。

玻璃風選及輸送：用鏟車將廢玻璃送入喂料斗，經電磁振動給料機皮帶機喂入□2.2x12m烘干機，經烘干機風選后由皮帶機送入碎玻璃堆棚儲存，玻璃風選及輸送工藝流程見圖1。

玻璃粉磨：將粒度符合要求的碎玻璃、粘接劑和發泡劑進行配料，經皮帶機送入□2.8x9m管磨機粉磨，由磨尾選粉及收塵系統收塵，成品玻璃粉經螺旋輸送機送入玻璃粉儲存及輸送車間，碎玻璃配料、粉磨工藝流程見圖2。

玻璃粉儲存及輸送：來自磨房玻璃粉經提升機送入玻璃粉中間倉儲存，儲存在中間倉玻璃粉經螺旋輸送機、提升機等送入窯頭儲存倉，經計量后喂入發泡窯模具內發泡。玻璃粉儲存及輸送工藝流程見圖2

2.2發泡工藝

混合均勻的配合料放入模具中進行燒結發泡。所用模具材料一般為耐熱鋼板。為使脫模方便，模具做成組合可拆卸式。為防止制品與模具粘接，可在模具壁上涂一層耐高溫泥漿( 例如：氧化鋁泥漿或高嶺土泥漿)。混合料鋪在模具底部，厚度視產品體積膨脹比例而定 。一般占模具高度的20%左右 。接著將盛有配合料的模具送入輥道窯中燒結發泡。發泡經過三個階段，即預熱、發泡和穩定，各階段所需溫度和時間視具體配方由實驗確定。(混合料層厚度一般為 0．1～0．5 m 左右)。在隧道窯的出口處進行切割，即成泡沫玻璃砌塊。

2.3泡沫玻璃的退火

泡沫玻璃在燒結發泡過程中，在內部產生一定的應力。為了消除應力，增加泡沫玻璃的強度，需對泡沫玻璃制品進行退火。退火溫度～般控制在 530~ 570℃之間。保溫一段時間后，進行緩慢冷卻，冷卻速度一般控制在1℃／min左右。

圖1 玻璃風選及輸送

圖2 碎玻璃和發泡劑配料粉磨及窯頭計量喂料

3 應用實例

江蘇德和絕熱科技有限公司18萬立方泡沫玻璃項目：用碳黑作發泡劑生產泡沫玻璃的具體工藝如下：基礎原料為普通玻璃粉，約占 99.8%，粒度小于325目，碳黑粉為0.2%。將裝有配合料的模具送入隧道窯中，升溫到800～900℃左右，保溫90～120分鐘，使玻璃粉與碳化硅粉燒結及發泡。為消除因急冷而產生的應力，將脫膜后泡沫玻璃快速冷卻530～570℃以下，經過22～26小時緩慢冷卻到常溫。

4 結束語

綜上所述，泡沫玻璃是一種性能優良的保溫隔熱材料，它有著廣泛的用途。隨著我國對建筑節能的重視，泡沫玻璃作為一種性能優良的保溫隔熱防火材料，必將得到巨大的發展機會。

國內外泡沫玻璃發展概況和生產工藝 [J] 田英良等 玻璃與搪瓷 2010年02期

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1007-6344（2017）06-0011-01