專利名稱：浮石泡沫玻璃保溫材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種泡沫玻璃保溫材料，用于建筑保溫、吸音、裝飾及工業(yè)保溫、保冷工程等方面。
目前制造泡沫玻璃均用玻璃粉(硅酸鈉碎玻璃)為原料，玻璃粉是由工業(yè)碎玻璃和日用碎玻璃所得到的，也有用礦物原料經二次加工，水淬后經過烘干及粉碎、研磨來代替部分玻璃粉，再進行高溫焙燒(1000-1200℃)左右后制得泡沫玻璃制品。生產這種泡沫玻璃制品的原材料來源較窄、工藝較繁瑣，生產成本比較高，應用范圍較小，只能應用于較特殊工業(yè)保溫工程上。且價格昂貴(2600-2800元/M3)，推廣使用受限制，生產量低?，F有生產泡沫玻璃的生產流程如下圖(見下頁)。
本發(fā)明的目的在于提出一種利用天然礦物浮石熔巖作為原料，特別是利用浮石熔巖破碎后的浮石砂粉作為焙燒浮石泡沫玻璃的材料生產浮石泡沫玻璃，該浮石泡沫玻璃具有生產工藝簡單，成本低廉，原材料來源豐富等優(yōu)點，解決已有利用玻璃粉制造泡沫玻璃存在的成本高，工藝復雜，原材料來源困難等問題，該浮石泡沫玻璃可廣泛用于建筑、構筑物的保溫、保冷等行業(yè)。
本發(fā)明的主要技術內容是，該浮石泡沫玻璃保溫材料是以浮石砂粉或火山灰(粉)為主要原料，同時加入浮石砂粉或火山灰粉總量的20～30％助熔劑，3-9％改性劑，2-5％發(fā)泡劑，1-3％穩(wěn)定劑，經850℃焙燒后自然冷卻制得板狀或塊狀物。
加入助熔劑、改性劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑的最佳重量比分別是浮石砂粉或火山灰粉重量的27％、8％、1.8％、0.9％。
發(fā)泡劑可采用碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鎂等，硝酸鉀、硝酸鈉等，硼酸、硼砂、碳黑、碳化硅、氧化硅、水玻璃等，改性劑為硅酸鈉，穩(wěn)定劑為磷酸鈉，助溶劑為長石、方解石、白石。
浮石泡沫玻璃保溫材料的配方中所用浮石砂粉或火山灰(粉)的成份范圍是SiO250～70％Al2O312％～13％Fe2O31.3％～4.5％MnO0.06％～0.15％MgO4.2％～7.4％CaO5.8％～7.0％K2O4.3％～5.7％燒失量1.22％～2.25％該浮石泡沫保溫材料的生產工藝流程為
首先將浮石砂粉或火山灰粉加入助熔劑，干燥后磨粉為80-110目；然后加入改性劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑混合攪拌用強制式攪拌機或球磨機攪拌2-4小時，速度為1250轉/分，拌后的混合料成可塑體；然后裝入內壁涂有脫模劑(高嶺土、耐火土)的耐熱鑄鐵或不銹鋼板制成可拆卸板式組合結構的模具里，進行焙燒發(fā)泡；焙燒可在馬沸式電爐或馬沸混式煤氣爐、油爐、天然氣爐內進行，爐內溫差在10-20℃；焙燒分為加熱、發(fā)泡、穩(wěn)定、退火四個階段；加熱階段不宜太快，防止坯料內外溫差過大，但也不宜過慢，否則產生“死溫”，使坯料成死體物品。升溫速度為6-8℃/分，窯爐內環(huán)境要求還原成中性，不宜形成氧化環(huán)境。
發(fā)泡溫度為750-850℃。650-750℃為快速升溫階段，升溫速度為7-10℃/分，由于發(fā)泡劑并不是在發(fā)泡溫度時才分解或反應，而是在更低的溫度已開始部分分解和反應，因此該溫度范圍不宜停留時間過長，否則分解或反應生成的氣體，將從尚未形成玻璃相的坯體的空隙中逸出，這樣得到泡沫氣相很少，容量大。只有快速升溫，發(fā)泡劑產生大量氣體的同時使浮石粉也開始形成轉化的玻璃相，在這種情況下，氣體為轉化的浮石粉玻璃質卻包裹而不能逸出，可以得到孔小多密的浮石泡沫玻璃。當溫度升到發(fā)泡溫度時，需要恒溫45-60分鐘，使氣相充分產生，發(fā)泡完善。
穩(wěn)定階段又稱為快速冷卻階段，即850-620℃區(qū)間，以15-20℃/分的冷卻速度，將浮石泡沫玻璃冷卻，其目的在于使玻璃質冷卻固化，形成的泡沫穩(wěn)定，從620-400℃之間，降溫速度可以稍慢，一般為5-7℃/分。
退火階段對浮石泡沫玻璃的強度影響很大，因為浮石泡沫玻璃為多孔材料，導熱性能差，所以退火速度要慢，溫度在400-260℃之間時，降溫速度為0.7-1℃/分，260℃以下在退火窯內自然冷卻到室溫或制冷冷卻。
本發(fā)明的技術效果在于，該浮石玻璃保溫材料是以浮石砂或火山灰粉為重要原料制成的，因此具有材料廣泛易得，成本低，價格便宜的優(yōu)點，可廣泛應用建筑業(yè)和保溫、保冷的構筑業(yè)中。另外生產浮石玻璃保溫材料的工藝方法比已有的生產泡沫玻璃保溫材料的工藝方法簡單，容易生產制造。另外，用該方法生產的浮石泡沫玻璃保溫材料保溫性能好，抗壓強度高。其性能為容重290～313kg/m2，抗壓強度2.5～3.5MPa(容量310～313kg/m2)，導熱系數0.058～0.061W/m·k(容量300～313kg/m3)，15次循環(huán)凍融后重量損失為0％～1.5％，使用溫度-200～+600℃。
實現本發(fā)明的實施例為1、采用天然浮石熔巖礦物的廢料浮石砂粉(黑龍江省克東浮石砂)，其成份為Al2O311.9％SiO50.45％CaO5.80％Fe2O31.28％Na2O3.24％ MgO4.21％燒失量1.22％(上述均為重量百分比)通過80目篩，另加27％的助熔劑，8％的改性劑，1.8％的發(fā)泡劑，0.9％的穩(wěn)定劑進行混拌4小時，配合料裝在耐火模具中，裝料量為模具窯量的30％。裝完料的模具送入窯中，以6℃/分的升溫速度加熱到750℃，再以8℃/分的升溫速度升溫到850℃，在850℃下恒溫40分鐘，然后以15℃/分的冷卻速度降溫到620℃，再以5℃/分的冷卻速度降到400℃，在400～260℃區(qū)間以1℃/分的冷卻速度進行退火，最后在退火窯中自然冷卻到室溫，脫模。
實施例2采用天然浮石熔巖礦物的廢料浮石砂粉的成分為(長白山浮石)Al2O38.90％ SiO271.08％CaO2.77％ Fe2O33.17％Na2O9.36％ MgO0.93％K2O3.78％燒失量2.25％(上述均為重量百分比)通過110目篩，另加浮石砂粉重量的29％的助熔劑，8％的改性劑，2.5％的發(fā)泡劑，1.3％的穩(wěn)定劑進行混合攪拌3.5小時，然后裝入耐火的模具中，裝料量為模具容重的25％。并把模具送入窯爐中，以6℃/分的升溫速度加熱750℃，再以8℃/分的升溫速度，升溫到850℃，在850℃下恒溫30分鐘然后以15℃/分的冷卻速度降溫到620℃，再以5℃/分的冷卻速度降到400℃，在400～260℃區(qū)間以1℃/分的冷卻速度進行退火，最后在退火窯中自然冷卻到室溫，脫模。
采用上述配方方法得到的浮石泡沫玻璃保溫材料，其性能為容重320～450kg/m2，抗壓強度3～4MPa，抗折強度0.96～1.5MPa，導熱系數0.060～0.063W/m·k，吸水率為＜5～＜6％(24小時體積吸水率)，15次循環(huán)凍融合格(重量損失指標為1.5～2％)。使用溫度為-200～+600℃。
權利要求
1.一種浮石泡沫玻璃保溫材料，其特征在于該泡沫玻璃保溫材料是以浮石砂粉或火山灰(粉)為主要原料，同時加入浮石砂粉或火山灰粉重量的20～30％的助熔劑，3-9％的改性劑，2-5％發(fā)泡劑，1-3％穩(wěn)定劑，經750℃～850℃焙燒后自然冷卻制得板狀或塊狀物。
2.根據權利要求1所述浮石泡沫玻璃保溫材料，其特征在于，加入于助熔劑、改性劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑的最佳重量比分別是浮石砂粉或火山灰(粉)重量的27％、8％、1.8％、0.9％。
3.根據權利要求1所述浮石泡沫玻璃保溫材料，其特征在于發(fā)泡劑可采用碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鎂等，硝酸鉀、硝酸鈉等，硼酸、硼砂、碳黑、碳化硅、氧化硅、水玻璃等，助熔劑長石、方解石、白石，改性劑為硅酸鈉，穩(wěn)定劑磷酸鈉。
4.根據權利要求1所述浮石泡沫玻璃保溫材料，其特征在于浮石砂粉或火山灰(粉)的成份范圍是，SiO250～70％，Al2O312％～13％，Fe2O31.3％～4.5％，MnO0.06％～0.15％，MgO4.2％～7.4％，CaO5.8％～7.0％，K2O4.3％～5.7％，燒失量1.22％～2.25％。
5.權利要求1所述的浮石泡沫玻璃保溫材料的生產工藝為首先將浮石砂粉或火山灰(粉)加入助熔劑，干燥后磨粉為80-110目；然后加入改性劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑混合攪拌用強制攪拌機或球磨機攪拌2-4小時，速度為1250轉/分，拌后的混合料成可塑體；然后裝入內壁涂有脫模劑(高嶺土、耐火土)的耐熱鑄鐵或不銹鋼板制成可卸桿板式組合結構的模具里，進行焙燒發(fā)泡；焙燒可在馬沸式電爐或馬沸混式煤氣爐、油爐、天然氣爐內進行，爐內溫差在10-20℃；焙燒分為加熱、發(fā)泡、穩(wěn)定、退火四個階段；加熱階段升溫速度為6-8℃/分，窯爐內環(huán)境要求還原成中性，不宜形成氧化環(huán)境；發(fā)泡階段溫度為750-850℃，650-750℃快速升溫階段升溫速度為7-10℃/分，達到發(fā)泡溫度后恒溫45-60分鐘；穩(wěn)定階段又稱為快速冷卻階段，850-620℃區(qū)間，以15-20℃/分的冷卻速度冷卻，從620-400℃之間，降溫速度為5-7℃/分；退火階段退火速度要慢，溫度在400-260℃之間時降溫速度為0.7-1℃/分，260℃以下在退火窯內自然冷卻到室溫或制冷冷卻。
全文摘要
一種浮石泡沫玻璃保溫材料，是以浮石砂粉或火山灰(粉)為主要原料，同時加入浮石砂粉或火山灰粉重量的20-30％助熔劑，3-9％的改性劑，2-5％發(fā)泡劑，1-3％穩(wěn)定劑，經750℃焙燒后自然冷卻制得，該泡沫玻璃保溫材料，具有原材料廣泛易得，生產工藝簡單，成本低廉等優(yōu)點，而且該泡沫玻璃保溫材料保溫性能好，抗壓強度高。
文檔編號C03C11/00GK1164520SQ9710474
公開日1997年11月12日 申請日期1997年3月28日 優(yōu)先權日1997年3月28日
發(fā)明者劉學慧, 楊文錄, 吳東平, 董長山 申請人:大慶油田管理局油田建設設計研究院