一種熔巖泡沫玻璃的製造方法
2023-05-11 13:12:26 9
專利名稱：一種熔巖泡沫玻璃的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種保溫材料的加工製造方法。
目前製造泡沫玻璃的方法是將原材料按一定配比充分粉碎混合後填充到模具中，然後送至燒結爐中加熱發泡成型後慢慢冷卻成為製品。作為發泡劑的碳黑、碳酸鈣、白雲石、芝硝等，是在加熱過程中與空氣中的氧結合或通過自身的熱分解產生氣體，使因加熱而軟化了的玻璃發泡的。至於發泡成型用的模具，一般可採用耐熱金屬材料或耐火材料。如果發泡溫度超過800℃，對金屬材料的耐熱性要求升高，模具造價就高，而且在高溫下模具的強度顯著降低，使用壽命明顯縮短。因此，考慮到模具的壽命和燃料的費用問題，最好能在低溫下發泡成型。
對於泡沫玻璃，因原料不同，可分為兩大類一類是以碎玻璃為骨料;另一類是以酸性火山玻璃質巖漿為骨料;也有兩者混合而成，但都存在著以下不足。
1.以碎玻璃為骨料的泡沫玻璃，主要採用平板玻璃和瓶罐玻璃等軟化點較低的鈉鈣玻璃，而發泡劑通常用碳黑，燒結溫度在800℃以上，一般為820-860℃，用碳黑做發泡劑的缺點是，碳黑易在玻璃軟化之前(約500℃)，粉末狀的配合料中即有一部分碳黑同空氣接觸而氧化，產生的氣體將從尚未成玻璃相的固體粉料的空隙中逸出，致使製品因氣相減少而使容重增大，而且發泡不均。因此必須採用某些方法阻止這種發泡劑的損失，如日本特公昭3623719、特公昭3623868專利中所介紹的方法，把含碳黑髮泡劑的玻璃粉料經700℃燒結處理後，使軟化的玻璃將碳黑包裹起來，再重新粉碎混合均勻，加熱發泡;或在碳粉氧化損失溫度範圍內快速升溫，每分鐘升溫35℃以上，使玻璃迅速燒結緻密，防止碳黑與空氣接觸氧化。但是任何方法都不能完全阻止碳粉的損失，還使得生產工藝變得複雜化，成本相應提高。因此，以碳黑為發泡劑的泡沫玻璃不可避免地存在著發泡不均的現象。另外，在800℃以上的溫度發泡，對金屬模具的耐熱性能要求比較高，而且使模具的使用壽命縮短，成本有所升高，因此有待進一步降低燒結溫度。
2.以酸性火山玻璃質巖石為骨料的泡沫玻璃，主要採用珍珠巖、黑曜巖、響巖等尾礦粉並以芝硝為發泡劑，發泡溫度在1000℃以上。這種方法的缺點是燒結溫度過高，如中國CN1030565A專利所介紹的，發泡溫度為1100-1120℃，這樣對模具的要求相當高，燃料消耗大，窯爐的造價升高，使成本大為提高。目前生產泡沫玻璃的方法趨向於採用低溫發泡工藝，對於金屬模具而言，發泡溫度的降低意味著模具造價的降低和使用壽命的延長，因此是非常重要的。
本發明的目的在於，提供一種以珍珠巖為骨料，以碳酸鈣為發泡劑的泡沫玻璃製造方法;經過混料→烘乾→裝模→燒成→冷卻等工藝過程，從而使燒成溫度降低，並廣泛利用自然資源中;達到降低產品成本，提高合格率，簡化工序的目的。
本發明的目的是通過以下技術措施來實現的a、其工藝過程為將珍珠巖粉碎到80-100目，再與200-300目的碳酸鈣充分混合，然後加入燒鹼、硼砂、磷酸鈉、五氧化二釩或氫氧化鉀的水溶液攪拌均勻，再浸泡12小時，然後烘乾，再重新粉碎至50目裝模，經650-780℃爐窯中燒成後脫模;
b、其原料的重量配比為珍珠巖或膨脹珍珠巖 100(份)燒鹼 15-40(份)硼砂 1-10(份)磷酸鈉 1-5(份)五氧化二釩 0.005-1(份)或氫氧化鉀5-15(份)碳酸鈣 0.5-5(份)水 50-150(份)。
所述珍珠巖也可採用開採珍珠巖礦中過細的尾粉，其成分範圍是SiO268-75%;Al2O39.0-14%;Fe2O30.9-4%;CaO1.0-2.0%;K2O·Na2O4-10%;MgO0.4-1.0%;結晶水4-6%。
所述燒成工藝的溫度控制是粉料入窯溫度為200℃，然後以每分鐘2-5℃的速度緩慢升溫，達到燒結溫度後保溫1-3小時，再以每分鐘0.5-1.0℃的速度降溫至40-70℃出窯;其裝模工藝中，裝模量為30%體積百分比。
本發明的優點與積極效果是1.以膨脹珍珠巖石為骨料，也可採用開採珍珠巖礦過細的尾粉或膨脹珍珠巖生產中的廢料，這樣可以廣泛地利用自然資源。
2.以碳酸鈣為發泡劑，防止了以碳黑作發泡劑時製品發泡不均的缺點，使產品合格率提高，生產工藝簡單。
3.進一步降低了發泡溫度，與碎玻璃工藝製造的泡沫玻璃相比，最高燒成溫度可降低40-150℃，這樣用鑄鐵或一般普通碳素鋼製作的模具即可使用，而且大大地延長了模具和窯爐的使用壽命並使燃料消耗降低，從而極大地降低了產品成本。
4.利用本發明生產的產品氣孔微小、均勻，以閉口氣孔為主，不吸水、不燃燒、易加工、隔音保溫保冷性能好，容量小、強度高，是理想的保溫、保冷材料，可廣泛適用於石油、化工工程的隔熱保冷及建築工程的防潮保溫，具有極大的節能效果。
如下圖1為本發明工藝流程方框圖;
圖2為本發明燒成工藝的溫度與時間曲線圖。
下面將結合附圖，對本發明的技術特徵通過實施例作進一步詳細的描述如圖1所示，珍珠巖要粉碎到80-100目，如採用原礦細粉或膨脹珍珠巖廢料可不用粉碎。碳酸鈣要求粒度在200-300目，它的粒度越小，分散得越均勻，則發泡亦越均勻。其他添加劑均直接溶於水，然後與粉料混合，浸泡十二小時。烘乾可採用窯爐廢氣加熱，然後裝模，送隧道窯內燒結，按一定的升溫速度升溫、保溫、冷卻，出爐後脫模即為製品。其中燒鹼為助熔劑，加入量過少，燒成溫度過高，加入量過多，成本升高，故以15-40份為宜，這樣可使發泡溫度在650-780℃範圍內。硼砂為析晶防止劑，防止泡沫玻璃在冷卻過程中析晶。五氧化二釩或氫氧化鉀為表面活性劑，它可降低玻璃的表面張力，使氣孔為閉口氣孔。磷酸鈉為發泡穩定劑。碳酸鈣為發泡劑，其用量過多易析晶，用量過少易發泡不均，僅在0.5-5份之間為宜。
如圖2所示，燒成溫度的預熱階段，即從入窯的起始溫度200℃到燒成溫度範圍內，升溫速度為每分鐘2-5℃，升溫速度慢的情況下，保溫時間可相應縮短;升溫速度快的情況下，保溫時間應相應延長。根據升溫速度不同，保溫時間在1-3小時範圍之內。冷卻速度為每分鐘0.5-1℃。因發泡後的泡沫玻璃體本身即為保溫材料，導熱係數很小(0.03-0.05W/m.K)，所以冷卻速度必須放慢，否則會引起製品的爆裂。
下面舉例說明實施例一將100份珍珠巖、15份燒鹼、10份硼砂、5份磷酸鈉、0.005份五氧化二釩或5份氫氧化鉀、0.5份碳酸鈣、50份水製成配合料，烘乾、粉碎、裝模，然後送入連續式遂道窯中，以每分鐘2℃的速度升溫，至780℃，保溫1小時，然後以每分鐘1℃的速度降溫，至70℃出爐，脫模即為製品。此例生產的泡沫玻璃容量為0.47g/cm3，吸水率小於0.2%，抗壓強度為3.20MPa，導熱係數為0.045W/m·K。
實施例二將100份膨脹珍珠巖、40份燒鹼、1份硼砂、1份磷酸鈉、1份五氧化二釩或15份氫氧化鉀、5份碳酸鈣、150份水製成配合料，烘乾，粉碎、裝模，然後送入燒結爐中，以每分鐘5℃的速度升溫，從200℃升至650℃，然後保溫3小時，再以0.5℃/min的速度降溫至40℃，出爐，脫模即為製品。本例所得產品之容重為0.15g/cm3，吸水率小於0.2%，抗壓強度為2.10MPa，導熱係數為0.03W/m·K。
用本方法製得的產品其特點是，氣孔為封閉氣孔，不吸水，絕熱性能好，容量小，耐高溫，強度高，是保溫保冷的高級材料。
權利要求
1.一種熔巖泡沫玻璃的製造方法，a、其工藝過程為將珍珠巖粉碎到80-100目，再與200-300目的碳酸鈣充分混合，然後加入燒鹼、硼砂、磷酸鈉、五氧化二釩或氫氧化鉀的水溶液攪拌均勻，再浸泡12小時，然後烘乾，再重新粉碎至50目裝模，經650-780℃爐窯中燒成後脫模；b、其原料的重量配比為珍珠巖或膨脹珍珠巖 100(份)燒鹼 15-40(份)硼砂 1-10(份)磷酸鈉 1-5(份)五氧化二釩0.005-1(份)或氫氧化鉀5-15(份)碳酸鈣0.5-5(份)水50-150(份)。
2.如權利要求1所述熔巖泡沫玻璃的製造方法，其特徵在於所述珍珠巖也可採用開採珍珠巖礦中過細的尾粉，其成分範圍是SiO268-75%;Al2O39.0-14%;Fe2O30.9-4%;CaO 1.0-2.0%;K2O·Na2O 4-10%;MgO 0.4-1.0%;結晶水 4-6%。
3.如權利要求1或2所述熔巖泡沫玻璃的製造方法，其特徵在於所述燒成工藝的溫度控制是粉料入窯溫度為200℃，然後以每分鐘2-5℃的速度緩慢升溫，達到燒結溫度後保溫1-3小時，再以每分鐘0.5-1.0℃的速度降溫至40-70℃出窯;其裝模工藝中，裝模量為30%體積百分比。
全文摘要
本發明涉及一種保溫材料的加工製造方法。提供一種以珍珠巖為骨料，以碳酸鈣為發泡劑的泡沫玻璃製造方法；經過混料→烘乾→裝模→燒成→冷卻等工藝過程，從而使燒成溫度降低，並廣泛利用自然資源；達到降低產品成本，提高合格率，簡化工序的目的。用本方法製得的產品其特點是，氣孔為封閉氣孔，不吸水，絕熱性能好，容量小，耐高溫，強度高，是保溫保冷的高級材料。
文檔編號C03C11/00GK1076671SQ93110149
公開日1993年9月29日 申請日期1993年3月6日 優先權日1993年3月6日
發明者李長志, 楊柯南, 李長玉 申請人:李長志, 楊柯南, 李長玉