專利名稱：利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法
技術領域：
本發明涉及一種泡沫玻璃及其制備方法，特別涉及一種利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法。
背景技術：
熒光燈省電節能，其發光效率是白熾燈泡的7～10倍，因此得到了廣泛的應用，但每年產生的大量廢舊熒光燈也給環境治理帶來了很大壓力。據中國照明協會統計，我國每年的熒光燈產量約為8億支，每年消耗的熒光燈數量為4億多支。如果對廢舊熒光燈不加處理或處理不當，有害成分汞就會通過皮膚、呼吸或食物進入人體，對人類健康產生極大的危害。
對于作為“危險固體廢物”的廢舊熒光燈的處理處置，目前國內主要采用與廢電池、廢家電甚至醫療垃圾等“危險固體廢物”配合焚燒處理。
1999年8月，宜興市和橋鎮的宜興市蘇南固廢處理綜合利用廠建成了江蘇省首座含汞處理裝置，同時配套建成了廢水和廢氣凈化系統，可年處理1500噸含汞燈管。破碎后的廢舊燈管經過兩道工序脫汞和兩級漂洗，金屬汞和硫酸汞被全部回收利用，清洗后的玻璃也變成再加工的原料。酸洗和漂洗廢水經處理后循環利用。但目前，由于各種原因，該廠每年含汞燈管的集中處理量仍不足500噸，僅為處理能力的1/3。
發明內容
本發明的目的在于提供一種有效地降低泡沫玻璃的生產成本，保護環境，變廢為寶的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93～98wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.2～0.5wt％的炭黑，0～5wt％的硼砂和1.8～5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層5～10毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為30～60毫米，再在配合料上鋪一層5～10毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為10～12℃/min升溫至400℃后，保溫20～30min；發泡階段，升溫速度為15～20℃/min；穩泡階段，溫度范圍770～820℃，恒溫時間為20～30min；冷卻階段，冷卻速度為15～25℃/min，冷卻至500～550℃，恒溫時間20～30min；退火階段，降溫速度為1～2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
本發明利用廢舊的熒光燈管為主要原料生產泡沫玻璃，不僅變廢為寶而且保護了環境，按照本發明的制備方法制得的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數小、比重小。
具體實施例方式
實施例1，首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.5wt％的炭黑，3wt％的硼砂和3.5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層5毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為60毫米，再在配合料上鋪一層10毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫30min；發泡階段，升溫速度為18℃/min；穩泡階段，溫度范圍800℃，恒溫時間為30min；冷卻階段，冷卻速度為25℃/min，冷卻至540℃，恒溫時間30min；退火階段，降溫速度為1℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
實施例2，首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將98wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.2wt％的炭黑和1.8wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層8毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為45毫米，再在配合料上鋪一層5毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫25min；發泡階段，升溫速度為16℃/min；穩泡階段，溫度范圍790℃，恒溫時間為25min；冷卻階段，冷卻速度為18℃/min，冷卻至500℃，恒溫時間25min；退火階段，降溫速度為2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
實施例3，首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.2wt％的炭黑，5wt％的硼砂和1.8wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層10毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為32毫米，再在配合料上鋪一層8毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫20min；發泡階段，升溫速度為20℃/min；穩泡階段，溫度范圍810℃，恒溫時間為20min；冷卻階段，冷卻速度為23℃/min，冷卻至510℃，恒溫時間20min；退火階段，降溫速度為1℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
實施例4，首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93.6wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.4wt％的炭黑，1wt％的硼砂和5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層7毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為50毫米，再在配合料上鋪一層6毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫27min；發泡階段，升溫速度為15℃/min；穩泡階段，溫度范圍780℃，恒溫時間為27min；冷卻階段，冷卻速度為20℃/min，冷卻至550℃，恒溫時間27min；退火階段，降溫速度為2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
實施例5，首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將95wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.3wt％的炭黑，2wt％的硼砂和2.7wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層9毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為30毫米，再在配合料上鋪一層9毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫23min；發泡階段，升溫速度為17℃/min；穩泡階段，溫度范圍820℃，恒溫時間為23min；冷卻階段，冷卻速度為15℃/min，冷卻至520℃，恒溫時間23min；退火階段，降溫速度為1℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
實施例6，首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將96wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.4wt％的炭黑，0.6wt％的硼砂和3wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層6毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為56毫米，再在配合料上鋪一層7毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫29min；發泡階段，升溫速度為19℃/min；穩泡階段，溫度范圍770℃，恒溫時間為29min；冷卻階段，冷卻速度為21℃/min，冷卻至530℃，恒溫時間29min；退火階段，降溫速度為2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
本發明利用廢舊熒光燈玻璃為生產泡沫玻璃，并且其玻璃料性相對較長，在軟化點以上溫度具有較好粘性，結構韌性好，適合生產低密度，高強度的泡沫玻璃絕熱材料，氣泡結構有利于形成閉孔結構，有效地降低了泡沫玻璃材料的吸水率。
本發明采用的發泡劑為普通炭黑，含炭量在73～96wt％，900℃燒失率為35％。加入硼砂助劑作用是為有效提高泡沫玻璃發泡溫度，改善泡沫玻璃性能，增加閉孔結構，另外硼砂起到較好的助熔作用，增強玻璃熔體低溫粘性，增強韌性，有效降低發泡溫度。加入高錳酸鉀的作用是為了有效提高泡沫玻璃發泡效果，另外高錳酸鉀在高溫下可與汞蒸汽進行反應。在配合料上下層均鋪一層5～10毫米的普通平板玻璃粉，目的一方面提高了所制備泡沫玻璃的強度，另一方面，阻止了在加熱過程中配合料中汞的揮發。
本發明適合生產板塊狀產品，但是對于其燒成制度要求較高，具體到燒成曲線大致分為四個階段(1)升溫預熱階段，升溫速度為10～12℃/min，至在400℃后保溫20～30min，目的在于使配合料充分預熱，減少由于升溫速度過快，導致配合料整體溫差；在400℃下恒溫可以避免在配合料軟化前炭黑就已經燃燒；(2)發泡穩泡階段，發泡過程中升溫速度為15～20℃/min，快速升溫可以避免發泡劑在高溫下從配合料中逸出，根據本發明所用原料劑助劑，其發泡溫度范圍770～820℃，恒溫時間為20～30min；目的是讓配合料在發泡溫度下充分發成均勻的泡沫玻璃。(3)快速降溫階段，目的在于使發泡的熔融玻璃快速冷卻，使之泡孔結構固定下來。領卻速度為15～25℃/min，冷卻至500～550℃，恒溫時間20～30min；恒溫作用主要考慮使塊狀體內外溫度均勻，為進入退火階段做好準備；(4)緩慢降溫退火階段，降溫速度為1～2℃/min，該階段主要作用在于解除因快速降溫帶來的熱應力，使泡沫玻璃制品具有良好的機械性能。
應用本發明生產的泡沫玻璃，具有重量輕、吸水率低、強度好。并且膨脹系數低，抗熱震好，具有絕熱效果、阻燃效果，泡沫玻璃作為新型建筑材料用途十分廣泛。本發明不產生固體排放物，切割下來的泡沫玻璃邊角料可以重復循環利用。其作為絕熱材料，可用于屋頂及外墻保溫，可有效地降低采暖和制冷費用。另外該品種泡沫玻璃是熱電廠大煙囪內壁的防腐保溫隔熱優良材料。再者該種泡沫玻璃還可以用于深冷和低溫管道、設備、容器與儲罐的外表保冷；中溫和高溫管道、設備的外保溫；油和熱瀝青儲罐的外保溫；石油化工、硫化生產過程的保溫；用于隧道工程和地下工程的疏水隔潮領域；因此，該種泡沫玻璃具有廣泛應用前景。
本發明是采用模具生產的泡沫玻璃制品，將配合料加入耐熱鋼模具中，模具尺寸為l×b×h＝560×450×130，包括上下層的平板玻璃粉，鋪料厚度30～60mm，展平。
按照本發明的生產方法生產的泡沫玻璃密度達到小于0.3g·cm-3，吸水率小于0.5vol％，平均泡徑1～3mm，抗折強度達到0.8Mpa。
權利要求
1.利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟1)首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；2)然后將93～98wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.2～0.5wt％的炭黑，0～5wt％的硼砂和1.8～5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；3)在耐熱鋼模具中鋪一層5～10毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為30～60毫米，再在配合料上鋪一層5～10毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；4)預熱階段，升溫速度為10～12℃/min升溫至400℃后，保溫20～30min；5)發泡階段，升溫速度為15～20℃/min；6)穩泡階段，溫度范圍770～820℃，恒溫時間為20～30min；7)冷卻階段，冷卻速度為15～25℃/min，冷卻至500～550℃，恒溫時間20～30min；8)退火階段，降溫速度為1～2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
2.根據權利要求1所述的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.5wt％的炭黑，3wt％的硼砂和3.5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層5毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為60毫米，再在配合料上鋪一層10毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫30min；發泡階段，升溫速度為18℃/min；穩泡階段，溫度范圍800℃，恒溫時間為30min；冷卻階段，冷卻速度為25℃/min，冷卻至540℃，恒溫時間30min；退火階段，降溫速度為1℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
3.根據權利要求1所述的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將98wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.2wt％的炭黑和1.8wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層8毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為45毫米，再在配合料上鋪一層5毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫25min；發泡階段，升溫速度為16℃/min；穩泡階段，溫度范圍790℃，恒溫時間為25min；冷卻階段，冷卻速度為18℃/min，冷卻至500℃，恒溫時間25min；退火階段，降溫速度為2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
4.根據權利要求1所述的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.2wt％的炭黑，5wt％的硼砂和1.8wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層10毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為32毫米，再在配合料上鋪一層8毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫20min；發泡階段，升溫速度為20℃/min；穩泡階段，溫度范圍810℃，恒溫時間為20min；冷卻階段，冷卻速度為23℃/min，冷卻至510℃，恒溫時間20min；退火階段，降溫速度為1℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
5.根據權利要求1所述的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93.6wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.4wt％的炭黑，1wt％的硼砂和5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層7毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為50毫米，再在配合料上鋪一層6毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫27min；發泡階段，升溫速度為15℃/min；穩泡階段，溫度范圍780℃，恒溫時間為27min；冷卻階段，冷卻速度為20℃/min，冷卻至550℃，恒溫時間27min；退火階段，降溫速度為2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
6.根據權利要求1所述的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將95wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.3wt％的炭黑，2wt％的硼砂和2.7wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層9毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為30毫米，再在配合料上鋪一層9毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫23min；發泡階段，升溫速度為17℃/min；穩泡階段，溫度范圍820℃，恒溫時間為23min；冷卻階段，冷卻速度為15℃/min，冷卻至520℃，恒溫時間23min；退火階段，降溫速度為1℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
7.根據權利要求1所述的利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，其特征在于首先將廢舊熒光燈管玻璃清洗干凈，烘干，破碎去除兩端接線柱后粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將96wt％的粒度小于20毫米的熒光燈玻璃，0.4wt％的炭黑，0.6wt％的硼砂和3wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中鋪一層6毫米厚粒度為200目的玻璃粉，將上述球磨后粒徑為200目的配合料加入到模具中鋪設厚度為56毫米，再在配合料上鋪一層7毫米厚的粒度為200目玻璃粉，按照以下燒成制度燒成；預熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫29min；發泡階段，升溫速度為19℃/min；穩泡階段，溫度范圍770℃，恒溫時間為29min；冷卻階段，冷卻速度為21℃/min，冷卻至530℃，恒溫時間29min；退火階段，降溫速度為2℃/min，退火至100℃以下得泡沫玻璃。
全文摘要
利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法，首先將廢舊熒光燈管粉磨成粒度小于20毫米的顆粒；然后將93～98wt％的熒光燈玻璃，0.2～0.5wt％的炭黑，0～5wt％的硼砂和1.8～5wt％的高錳酸鉀放入球磨罐中球磨得到配合料；在耐熱鋼模具中以400℃預熱20～30min；在770～820℃下發泡、穩泡20～30min；在500～550℃，恒溫冷卻20～30min；在100℃下退火得泡沫玻璃。本發明利用廢舊的熒光燈管為主要原料生產泡沫玻璃，不僅變廢為寶而且保護了環境，按照本發明的制備方法制得的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數小、比重小。
文檔編號C03C6/00GK1861537SQ20061004291
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月1日 優先權日2006年6月1日
發明者郭宏偉, 劉新年, 高淑雅, 高檔妮 申請人:陜西科技大學