具有低热膨胀系数的泡沫玻璃及相关方法技术

泡沫玻璃可以包括天然玻璃，其中所述泡沫玻璃包括基于泡沫玻璃重量计大于5%的氧化铝，并且热膨胀系数为4x10-6ppm/℃至6x10-6ppm/℃。用于制造泡沫玻璃的组合物可以包括天然玻璃，其包含基于所述组合物重量计至少5%的氧化铝，包括基于所述组合物重量计小于10%的苏打灰，并且包括基于所述组合物重量计至少5%的硼酸。用于制造泡沫玻璃的方法，包括将天然玻璃与硼混合以形成混合物，研磨所述混合物，在至少900℃的温度下熔融所述混合物，并使该熔融的混合物冷却，以使得所述泡沫玻璃包括基于泡沫玻璃重量计至少5%的氧化铝以及基于泡沫玻璃重量计至少5%的硼氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及泡沫玻璃及相关方法。具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
玻璃是一种熔合的无机产品，其在没有结晶的情况下被冷却至刚性状态。最常见的玻璃为硅酸盐玻璃。硅酸盐玻璃的基本结构单元为四个氧原子四面体结构地围绕硅原子。类似于结晶硅酸盐，根据玻璃组合物中的氧-硅比例硅酸盐玻璃中的SiO4四面体可以呈现不同的构型。某些玻璃为天然生成的，例如像珍珠岩，浮岩，黑曜岩，松脂岩，火山灰，和白砂。其它的玻璃、例如钠钙玻璃可以合成制备。例如，钠钙玻璃可以通过在熔炉中熔融包含硅氧化物(例如Si02)、铝氧化物(例如氧化铝(A1203))、钙氧化物(例如CaO)、钠氧化物(例如Na2O),并且有时包含镓氧化物(例如K2O)或锂氧化物(例如Li2O)的原料批料，并且随后令所获得的熔体冷却以生成无定形制品来制备。玻璃可以制成多种不同的形状，包括片或板，铸造形状，或纤维。主要种类的玻璃的制造方法之前已有所记载(例如Scholes, Modern GlassPractice,第七版，C.Greene, Boston, MA, CBI Publishing Company, Inc., 1974)。矿渣棉，岩石棉和矿棉是所制造纤维的通称，其中，纤维形成物质可以是矿渣、某些岩石或玻璃(Kujawa, Industrial Minerals and Rocks,第五版，Littleton, Col0.:Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc., pp.199-201 , 1983)。泡沫玻璃为一种具有大量的密封小微孔的轻质玻璃材料。基础玻璃组合物可以是类似于典型的窗玻璃，其典型地例如包含70-73的SiO2'1-3%的Α1203、0.1-0.5%的Fe2O3'13-15%的Na20,0-2% 的 K20,5-7% 的 CaO 和 3-5% 的 MgO (以重量计)。几种技术被用于制备泡沫玻璃。例如，通过从硼硅酸盐玻璃中浸出硼酸盐相，就可以获得具有非常细的孔(例如10至25Α)的富硅相(例如参见Elmer，美国专利US3，592，619)。通过浸出液而被困在细孔中的水分会导致所述细孔在例如1，3000C -1, 425°C下闪火加热(flash firing)该浸出的玻璃之后而膨胀。多孔玻璃颗粒的发泡和烧结通常可以同时发生。或者，发泡玻璃也可以通过将空气或其它气体吹入熔融玻璃中并使熔融玻璃冷却，并将气泡或微孔(cell) I困在固化的玻璃中而制得。然而，这些产品会具有在烟囱衬壁和结构应用中是不期望的结构特性，例如低抗压强度、低耐磨损性、和低的尺寸稳定性。此外，可能会需要提供具有热稳定性和低密度的陶瓷材料。例如，可能会需要提供具有低热膨胀系数的泡沫玻璃。这样的泡沫玻璃例如对于烟囱衬壁，管道系统，洗涤器的入口和出口以及用于FGD (烟气脱硫)应用的烟筒来说是所需要的。由于高热膨胀系数，常规的玻璃瓦板通常在烟 和烟筒内的快速温度变化过程中不能够快速地吸收和均匀地分布热量。所述的快速温度变化可能会导致烟囱衬壁瓦板在内部的温度变化相对于瓦板的外部过快，从而导致不均匀的膨胀，其反过来导致烟道瓦筒破裂和分裂。因此，就需要提供更加热稳定的泡沫玻璃，其具有例如低热膨胀系数(CTE)、低密度、尺寸稳定性、耐磨损和耐化学性、和/或高抗压强度的特性。 专利技术概述 在下文的说明中，特定的方面和实施方式将会变得显而易见。应当理解所述的方面和实施方式将具有它们最为广泛的含义，其可以在不具有这些方面和实施方式的一个或多个特征的情况下实施。因此，应当理解这些方面和实施方式仅为示例性的。本专利技术的一个方面涉及包括天然玻璃的低CTE泡沫玻璃，其中所述泡沫玻璃包括基于泡沫玻璃重量计大于5%的氧化招并且具有介于2xl(T6ppm/°C至6xl(T6ppm/°C之间的热膨胀系数(CTE)。例如，所述泡沫玻璃的热膨胀系数在50°C下可以是4.5X10_6ppm/°C至5.5x10 6ppm/°C。根据另一个方面，天然玻璃可以包括珍珠岩。例如，所述天然玻璃可以包括未膨胀的珍珠岩和/或膨胀的珍珠岩。根据另一个方面，所述天然玻璃可以选自浮岩，黑曜岩，松脂岩，火山灰和白砂。根据又一个方面，所述低CTE泡沫玻璃可以包括基于泡沫玻璃重量计1被％至7被％的钠氧化物(Na2O)。根据又一个方面，所述低CTE泡沫玻璃可以包括基于泡沫玻璃重量计5wt%至15wt%的硼氧化物(B203)。根据又一个方面，所述低CTE泡沫玻璃的密度可以为10 lb/ft3至50 lb/ft3。例如，所述泡沫玻璃的密度为 10 lb/ft3 至 40 lb/ft3、10 lb/ft3 至 30 lb/ft3、10 lb/ft3 至20 lb/ft3、或者 12 lb/ft3 至 15 lb/ft3。根据又一个方面，用于制备低CTE泡沫玻璃的组合物可以包括包含基于组合物重量计至少5%氧化铝的天然玻璃、基于组合物重量计小于10%的碱性化合物(例如苏打灰)、和基于组合物重量计至少5%的硼化合物(例如硼酸)。例如，基于组合物重量计，碱性化合物小于7%，例如小于5%或小于3%。在某些实施方式中，所述组合物可以不包括除了天然存在于天然玻璃中的之外的任何添加的碱性化合物。根据又一个方面，基于组合物重量计，硼化合物可以是8￥七％至25wt%，例如8\^%至20wt%, 10wt% 至 20wt%,或者 14wt% 至 18wt%。根据又一个方面，所述天然玻璃可以包括珍珠岩，例如膨胀的珍珠岩和/或未膨胀的珍珠岩。例如，所述组合物可以包括CU不大于2微米且CU不大于10微米的未膨胀的珍珠岩。例如，所述组合物可以包括d5(l不大于6微米的未膨胀的珍珠岩。例如，所述组合物可以包括d5(l不大于5微米的未膨胀的珍珠岩。 例如，所述组合物可以包括d1(l不大于1.5微米、d90不大于7微米且d5(l不大于3微米的未膨胀的珍珠岩。根据又一个方面，用于制造泡沫玻璃的方法可以包括将天然玻璃与含硼的组合物混合以形成混合物，研磨所述混合物，在至少900°C的温度下熔融所述混合物，和使该熔融的混合物冷却。根据所述方法的另一个方面，所述泡沫玻璃可以包括基于泡沫玻璃重量计至少5%的氧化铝，以及基于泡沫玻璃重量计至少5%的硼氧化物。根据另一个 方面，所述方法可以进一步包括将含碱的组分(例如苏打灰)与所述混合物混合，其中所述混合物可以包括基于混合物重量计0被％至10被％的含碱的组分。根据所述方法的又一个方面，含硼的组分可以包括硼酸。例如，所述混合物可以包括基于混合物重量计5被％至25wt%的硼酸。根据所述方法的另一个方面，天然玻璃可以包括未膨胀的珍珠岩。例如，所述未膨胀的珍珠岩可以具有不大于2微米的d1(l、不大于7微米的d9(l以及不大于3微米的d50。其它的目的和优点将部分根据下文的说明阐明，并且部分可以通过对所公开的实施方式的实施而获知。所述目的和优点可以通过在所提交的权利要求中所特别地指出的元素和组合的方式来认知和获得。应当理解上文的一般说明以及下文的详细说明均仅为示例性的和说明性的，不对要求保护的专利技术构成限定。 附图的简要i兑明 附图说明图1为泡沫玻璃的示例性实施方式的热膨胀系本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括天然玻璃的泡沫玻璃，其中，所述泡沫玻璃包括基于泡沫玻璃重量计大于5%的氧化铝，并且热膨胀系数为4x10‑6ppm/℃至6x10‑6ppm/℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B王，
申请(专利权)人：英默里斯筛选矿物公司，
类型：发明
国别省市：美国;US