一种利用赤泥制备泡沫微晶玻璃的方法技术

本发明专利技术涉及一种泡沫微晶玻璃的制备方法，尤指一种利用赤泥制备泡沫微晶玻璃的方法。其目的在于提供一种利用工业固体废弃物赤泥、能耗较低、性能优良的泡沫微晶玻璃的制备方法。本发明专利技术的制备方案如下：（1）将工业废渣、助熔剂、发泡剂、稳泡剂按重量比混合均匀成配合料；（2）将混合好的配合料放入球磨机中粉磨；（3）将粉磨好的配合料装入磨具压制成型；（4）压制好的样品放入反应炉中进行烧制。本发明专利技术的有益效果为：解决我国铝工业废渣排量大、难处理的难题，提高工业废弃物的综合利用水平，有利于我国建筑材料的可持续发展，并且能显著提高社会经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种利用赤泥制备泡沫微晶玻璃的方法
本专利技术涉及一种泡沫微晶玻璃，尤指一种利用氧化铝生产过程中产生的工业废弃物赤泥制备的泡沫微晶玻璃，目的在于大量利用工业固体废弃物赤泥，制备出具有优良的物理力学性能和稳定的化学性能的泡沫微晶玻璃。
技术介绍
赤泥是生产氧化铝的过程中产生的工业废渣，每生产1吨氧化铝就会产生0.8~1.5吨主要成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3等的赤泥，2015年赤泥累计堆存量已达到3.5亿吨。使用传统堆场堆放法不但占用土地资源而且需要一定的基建费用，如不能对这些赤泥进行充分利用、有效回收，会给环境带来较大危害。氧化铝生产过程中使用了大量的烧碱，使赤泥呈强碱性，从而影响了赤泥的资源化利用。赤泥中的碱向地下渗透会造成土壤和地下水的污染，极高的含碱量还使赤泥对生物、金属和硅质材料产生强烈的腐蚀，裸露的赤泥形成的粉尘随风飞扬会污染大气。因此随着赤泥积累量的不断增加，拓宽赤泥的应用领域，最大限度的降低赤泥的危害已经迫在眉睫。目前赤泥只少量应用于回收有价金属，制备建筑材料、新型路基材料、工业催化剂和土壤改良等方面，大部分赤泥露天堆积占用土地、污染环境。纵观全球，赤泥的利用率只有15%左右，因此扩大赤泥的应用范围，提高赤泥的回收利用率势在必行，利用赤泥制备泡沫微晶玻璃是资源化利用赤泥的新途径。泡沫微晶玻璃是在基础玻璃组分加入发泡剂、稳泡剂等制成配合料，通过烧制工艺制成的新型多孔微晶玻璃材料。具有隔热、吸声、防潮、防火、轻质高强等优良性能，可以应用于建筑物的天花板、内隔墙，压缩机、风机房的隔音和吸音墙，特殊条件下工作的复合隔热系统，石油化工、硫化生产过程等领域。泡沫微晶玻璃以粘土为主要原料，其生产会破坏耕地，严重危害环境。赤泥中金属氧化物含量丰富，特别是铁元素含量较高，本身还带有颗粒分散性好、比表面积大等多孔材料的特征。利用赤泥制备微晶泡沫玻璃，可以减少对粘土的使用，从而节省耕地，保护环境，并且赤泥的使用可以减少其露天堆积量，减轻其对环境的危害。因此利用赤泥制备泡沫微晶玻璃具有可持续发展性，符合国家发展规划要求，这在土地资源日益匮乏、环境问题日益突出的当今社会，具有非常重要的经济和生态效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是大宗量、资源化利用赤泥，降低赤泥大量露天堆积对土地的占用以及对土壤、地下水和大气等的危害，通过清洁的生产工艺，制备出轻质保温、强度较高的泡沫微晶玻璃。为了达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术提供一种利用赤泥生产泡沫微晶玻璃的方法，所述方法包括下述原料，所述百分比为质量百分比，工业废渣50%~70%、助熔剂20%~40%、发泡剂3%~15%、稳泡剂4%~10%。所述工业废渣为赤泥和粉煤灰，且赤泥和粉煤灰的质量比为1:7~3。所述方法包括下述主要步骤：（1）将工业废渣、助熔剂、发泡剂、稳泡剂按重量比混合均匀成配合料；（2）将混合好的配合料放入球磨机中粉磨；（3）将粉磨好的配合料装入磨具压制成型；（4）压制好的样品放入反应炉中进行烧制。本专利技术所得微晶玻璃晶相包含镁铁尖晶石、霞石及莫来石中的一种或多种。配合料中的发泡剂为碳黑、二氧化锰、碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、白云石中的至少一种。配合料中的稳泡剂为磷酸钠、三氧化二锑、硫酸钠、氧化锌中的至少一种。进一步的，上述步骤（2）中，混合均匀的配合料放入球磨机中粉磨1.5~3小时，赤泥的尺寸为2~10μm，粉煤灰尺寸为10~45μm。进一步的，上述步骤（3）中，粉磨好的配合料是用16~24MPa的压力制得的半径为20~30mm，厚度为5~10mm的圆柱形样品。进一步的，上述步骤（4）中压制好的样品在反应炉中的烧制温度为800~950℃，烧制保温时间为10~35分钟。本专利技术利用赤泥生产泡沫微晶玻璃的方法，具有原料来源丰富，成本低廉，生产工艺简单等特点，整个生产过程没有废弃物排放，具有非常重要的经济和生态效益。制得的泡沫微晶玻璃性能优良，通过调整赤泥含量以及生产工艺，可以调节气孔尺寸及结构均匀性，达到轻质保温、强度较高的目的。本专利技术利用赤泥生产泡沫微晶玻璃可以降低赤泥大量露天堆积对土地的占用以及对土壤、地下水和大气等的危害。并且，赤泥的加入会促进玻璃析晶，结晶会由于热膨胀系数的不协调影响气泡结构的完整性，会在发泡过程中增加气泡聚集。基础组分中赤泥的含量会显著影响样品的尺寸、气孔的形状和分布。本专利技术采用碳黑、二氧化锰、碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、白云石中的至少一种作为发泡剂，玻璃熔化过程中产生的气体在固化的微晶玻璃中形成孔泡。泡沫微晶玻璃中的气体一般来源于混料时混在配合料中的空气，发泡剂与配合料发生化学反应产生的气体以及发泡剂自身分解释放的气体，可见气体主要来源于发泡剂。在玻璃熔制过程中水分和可燃杂质随着温度升高不断消失。随后配合料开始软化，粉料颗粒间气体首先形成连通孔，较大气孔缓慢上升并在上升的过程中不断汇聚周围气泡导致自身长大，最终突破熔体表面张力的束缚溢出。最后发泡剂开始分解，释放出大量微小气泡，小气泡亦逐渐上升、汇聚、长大，当温度快速下降时试样迅速固化，气体也被固化在玻璃中形成均匀泡孔。本专利技术采用磷酸三钠、三氧化二锑、硫酸钠、氧化锌中的至少一种作为稳泡剂，提高气泡稳定性。稳泡剂也可称为改性剂，加入适量稳泡剂可以改善泡沫微晶玻璃的性能，提高玻璃液粘度，增大发泡温度范围，有利于气泡的稳定，减少连通孔，提高制品的绝热性能、力学强度和成品率。生产泡沫微晶玻璃时，体系内相界面的表面积增大使得表面自由能增加，导致气泡易破裂使小气泡形成大气泡上升至体系表面而后消失，或使发泡过大、气泡不均匀，加入一定量稳泡剂可以降低表面张力，防止气泡破裂。从经济利益考虑，本专利技术还在粉料中添加助熔剂，促进玻璃熔制过程的加速。有效的助溶剂为氟化合物、硼化合物、钡化合物和硝酸盐等。本实验选择硼化合物作为助熔剂，由硼化合物引入的B2O3起助熔的作用，它在玻璃中的作用比较特殊，它是玻璃形成氧化物，能单独生成玻璃是典型的玻璃形成体，同时又是实用玻璃中常见的重要组分。它既能提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械性能，又有良好的助熔性。本专利技术采用工艺简单的“一步粉末烧结法”，以赤泥和粉煤灰为原料并加入添加剂，制备了性能优异的泡沫微晶玻璃。泡沫微晶玻璃的生产工艺分为一步烧结法和两步烧结法。两步烧结法制备泡沫微晶玻璃，第一步是将原料与其他添加剂混合均匀，按照一定的温度制度烧制得到泡沫玻璃，第二步是将得到的泡沫玻璃再次热处理,使玻璃中能够形成晶核并长大，得到泡沫微晶玻璃。一步烧结法是将原料与其他添加剂混合均匀，经过一次烧结就可获得泡沫微晶玻璃。一步烧结法工艺简单，生产成本低廉，可以实现新材料制备和工业固体废弃物回收利用的完美结合。与现有技术相比，本专利技术所提供的利用赤泥生产泡沫微晶玻璃的方法具有下述特点：（1）本专利技术以赤泥和粉煤灰为主要原材料，添加适量发泡剂、稳泡剂和助熔剂，制备出性能优良的泡沫微晶玻璃。大量使用赤泥，为工业生产氧化铝产生的大量赤泥的处理提供了一种新思路，从而减少赤泥露天堆积过程中高碱度的污水渗入地下或排入地表使水体PH值升高造成的严重水污染，提高了产品的附加值，能够实现经济效益和环境效益的双赢；（2）本专利技术采用一步烧结法，制备工艺简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用赤泥生产泡沫微晶玻璃的方法，其特征是，所述泡沫微晶玻璃是由以下方法加工得到的：1）将工业废渣、助熔剂、发泡剂、稳泡剂按重量比混合均匀成配合料；2）将混合好的配合料放入球磨机中粉磨；3）将粉磨好的配合料装入磨具中压制成型；4）压制好的样品放入反应炉中进行烧制。

【技术特征摘要】
1.一种用赤泥生产泡沫微晶玻璃的方法，其特征是，所述泡沫微晶玻璃是由以下方法加工得到的：1）将工业废渣、助熔剂、发泡剂、稳泡剂按重量比混合均匀成配合料；2）将混合好的配合料放入球磨机中粉磨；3）将粉磨好的配合料装入磨具中压制成型；4）压制好的样品放入反应炉中进行烧制。2.根据权利要求1所述的用赤泥生产泡沫微晶玻璃的方法，其特征在于，所述泡沫微晶玻璃的配合料由以下质量百分比的组分组成：工业废渣50%~70%、助熔剂20%~40%、发泡剂3%~15%、稳泡剂4%~10%。3.根据权利要求2所述的赤泥泡沫微晶玻璃的配合料，其特征在于，工业废渣为赤泥和粉煤灰，且赤泥和粉煤灰的质量比为1:7~3。4.根据权利要求3所述的配合料中工业废渣的组成，其特征在于，所述赤泥为高钙赤泥，赤泥中CaO含量为10%~15%。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继玲，岳云龙，康俊峰，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37