[發明專利]一種利用高鋁無堿無硼玻璃纖維廢絲制備的泡沫玻璃及其制造方法

有效

• 申請號: 201310324269.0
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103395998A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 李月明;謝志翔;王竹梅;沈宗洋;歐尚瑤;洪燕;宋福生
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷學院
• 主分類號: C03C11/00
• 分類號: C03C11/00
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司 44261
• 代理人: 李玉峰

技術領域

本發明涉及泡沫玻璃技術領域，尤其涉及一種利用無堿無硼且高鋁含量的玻璃纖維廢絲制備的泡沫玻璃及其制造方法。

背景技術

隨著我國國民經濟的發展，建筑行業的需求日益擴大并提高，建筑墻體材料處于更新換代的發展時期。泡沫玻璃與傳統材料和其它新型材料相比，在力學、熱學、聲學指標等方面均具有優異的性能，既具有保溫隔熱、防水防潮、防火、耐酸堿、密度小、機械強度高等一系列優越性能，又具有玻璃材料本身固有的永久性、安全性、可靠性、防化學腐蝕性和不受蟻鼠侵害等優點，可廣泛應用于中溫保溫隔熱、建筑內外墻的保溫隔熱、防水防潮工程、裝飾工程、石油化工、冷藏、地鐵和地下工程等領域。同時，生產泡沫玻璃的原料主要為廢棄玻璃、玻璃纖維廢絲、礦渣和粉煤灰等，這些廢棄物一般都被丟棄或只經簡單填埋處理，不僅浪費了大量的資源，而且給環境帶來了很大的危害。泡沫玻璃的制備和應用為消化這些固體廢棄物開辟了一條有效途徑，使社會資源得以再生利用，且較好地解決了固態垃圾對環境的污染問題。因此，泡沫玻璃這種新型的低成本綠色節能環保產品，必將在我國新型墻體材料的變革中發揮重要作用。

普通泡沫玻璃是利用碎玻璃為主要原料，通過添加發泡劑、穩泡劑、助熔劑等，經過均勻混合得到配合料，然后將配合料放入耐熱鋼模具中，經過預熱、燒結、發泡、退火等工藝，使之形成一種內部均勻多孔的玻璃材料。這類普通泡沫玻璃具有容重小、導熱系數低、吸水率低、耐酸堿、耐高溫等優良特性，但是其機械強度較低，目前市場上不同規格的泡沫玻璃抗折強度在0.1～1MPa，大大限制了其作為建筑材料的使用范圍。

玻璃纖維廢絲是玻璃纖維生產過程中產生的固體廢棄物，長期以來一直采用填埋的方法處理。現有技術里以中堿玻璃纖維（Na₂O＝11.04%）廢絲為主要原料，加入發泡劑焦炭、石灰石等制備了泡沫玻璃。然而，由于堿性氧化物在玻璃中屬于網絡外體，含量多則破壞了玻璃中的[SiO₄]四面體網絡結構，因此所制備的泡沫玻璃其抗壓和抗折強度仍然較低。

無堿無硼玻璃纖維是目前應用最廣泛的一種玻璃纖維，其每年產生的廢棄硬絲高達12萬噸。無堿無硼且高鋁玻璃纖維廢絲中Al₂O₃的百分含量在10%以上，遠大于普通玻璃和中堿玻璃纖維中的Al₂O₃含量（＜5%），利用玻璃纖維中的Al₂O₃，使Al³⁺形成[AlO₄]四面體，與[SiO₄]四面體組成統一的網絡結構，可以提高泡沫玻璃的化學穩定性、熱穩定性、機械強度。但是，無堿無硼且高含量Al₂O₃會導致材料的熔點很高，這對于泡沫玻璃的制備是個關鍵技術難題之一。同時，無硼還會致使玻璃纖維熔融時表面張力過大，不利于氣泡的穩定，這是制備泡沫玻璃的關鍵技術難題之二。由于其具有的高熔點，若采用焦炭、石灰石等中低溫發泡劑難以制備出合格的泡沫玻璃。為此，現有技術里采用高溫發泡劑SiC，通過與O₂反應產生CO₂氣體而形成氣泡（SiC+O₂=Si+CO₂↑），但發泡過程中空氣中的氧氣很難進入粉料中與SiC發生反應，為此加入了供氧劑Sb₂O₃，但由于Sb₂O₃的分解溫度高達1400℃，遠遠超過了玻璃粉的熔化溫度，因此并不能起到供氧作用，導致泡沫玻璃發泡不完全，氣泡壁太厚，使得材料的密度偏高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用高鋁無堿無硼玻璃纖維廢絲為主要原料制備的，具有密度低、抗壓抗折強度高、性能優異的高強度泡沫玻璃，以提高泡沫玻璃的質量，擴大適用范圍，并有效提高對工業廢棄物的綜合利用，降低對環境帶來的胃寒。本發明的另一目的在于提供一種生產工藝簡單、生產成本低的上述高強度泡沫玻璃的制造方法，以適合于工業化生產。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：