利用銅尾礦生產泡沫玻璃的方法

專利名稱：利用銅尾礦生產泡沫玻璃的方法
技術領域：
本發明涉及一種泡沫玻璃的制造方法，特別涉及一種利用銅尾礦生產 泡沫玻璃的制備方法。
背景技術：
銅尾礦是銅礦生產企業在選取有用成分后排放的一種固體礦物廢料。 目前，關于充分回收和利用銅尾礦還沒有科學合理的方法，大都將其用作 鋪路和深埋的方法進行處理。國內的銅礦企業較多，每年產生的尾礦如果 處理不當將給環境造成很大的污染。既污染環境，又浪費資源。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠有效降低泡沫玻璃的生產成本，保護 環境，變廢為寶的利用銅尾礦生產泡沫玻璃的方法，按本發明的生產方法 得到的泡沫玻璃結構強度好、吸水率低、導熱系數小且比重小。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是
1) 將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；
2) 將廢玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；
3) 按質量分數將40 60%的銅尾礦，35 55%的廢玻璃，0.2 0.5% 的炭黑，0 5%的氟硅酸鈉，0 5%的磷酸鈉放入到球磨罐中球磨至200目 以下；
4) 將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將模具移入發泡爐 中加熱；預熱階段，自室溫以10 12°C/min的升溫速度升至400°C，保溫20 30min;
發泡階段，升溫速度為15 2(TC/min升至850 950°C; 穩泡階段，在850 950。C恒溫下保溫30 60min;
5) 快速冷卻階段，冷卻速度為15 25'C/min，冷卻至500 550°C ， 恒溫30 60min;
6) 退火階段，降溫速度為l 2°C/min，退火至50°C以下得泡沫玻璃。 本發明制備泡沬玻璃所用的銅尾礦化學組成為Si02:45.5wt%;
A1203:14.45wt%;CaO: 10.1 wt%;MgO:3.1 wt%;Fe203:13.12wt%;Ti02:4.1 %;其 他9.63wt0/0。
由于本發明使用的銅尾礦中Si02含量較高，屬于硅酸鹽材料，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，所以本發明利用工業廢料銅尾礦為 原料，添加少量添加劑，制備了泡沫玻璃。本發明不但有利于廢物利用， 保護環境，而且制得的泡沫玻璃結構強度高、吸水率低、密度小、導熱系 數低。本發明可以有效地降低泡沫玻璃的生產成本，保護環境，變廢為寶， 具有明顯的經濟效益和環保效益。生產的泡沫玻璃性能密度小于0.8g， cm-3，吸水率小于1. 5vol%，平均泡徑l 3mm，抗折強度可達到2. OMPa。
具體實施例方式
實施例l，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將57%的銅尾礦， 35%的廢玻璃，0.4%的炭黑，2.6°/。的氟硅酸鈉，5%的磷酸鈉放入到球磨罐 中球磨至200目以下；采用的氟硅酸鈉和磷酸鈉作為添加劑，其作用是為
了有效降低泡沫玻璃發泡溫度，改善泡沫玻璃性能，增加閉孔結構，另外 還可以增強玻璃熔體低溫粘性，增強韌性，起到穩泡作用。然后將上述球 磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將模具移入發泡爐中加熱；自室溫以
10°C/min的升溫速度升至40(TC，保溫20min后，再以20°C/min的升溫 速度升至92(TC后保溫30rain;快速冷卻階段，冷卻速度為20°C/min，冷 卻至50(TC，恒溫30min;退火階段，降溫速度為l°C/min，退火至50°C 以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均勻，密度為0.8g，cnf3，吸水率 為1. 5vol%，平均泡徑1. 5mm，抗折強度達到1. 8 MPa。
實施例2，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將51%的銅尾礦， 42%的廢玻璃，0.5%的炭黑，5%的氟硅酸鈉，1,5%的磷酸鈉放入到球磨罐 中球磨至200目以下；將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將模 具移入發泡爐中加熱；自室溫以lrC/min的升溫速度升至400'C，保溫 23min后；再以18°C/min的升溫速度升至90(TC后保溫40min;快速冷卻 階段，冷卻速度為2CTC/min，冷卻至55(TC，恒溫40min;退火階段，降 溫速度為1.5"C/min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結 構均勻，密度為0. 7g'cm—3,吸水率為1. OvoP/。，平均泡徑1.4mm，抗折強 度達到1. 7 MPa。
實施例3，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將50%的銅尾礦， 45°/0的廢玻璃，0.2%的炭黑，2.5%的氟硅酸鈉，2.3。/。的磷酸鈉放入到球磨 罐中球磨至200目以下；將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將 模具移入發泡爐中加熱；自室溫以12"C/min的升溫速度升至400°C，保溫
26min;再以15°C/min的升溫速度升至880。C后保溫52min;快速冷卻階 段，冷卻速度為18'C/min，冷卻至54CTC，恒溫50min;退火階段，降溫 速度為2XVmin，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均 勻，密度為0. 7g，cnT3，吸水率為0.8voP/c)，平均泡徑1. 5rara，抗折強度達 到2. 0 MPa。
實施例4，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將48%的銅尾礦， 47%的廢玻璃，0.4%的炭黑，1.5%的氟硅酸鈉，3. 1%的磷酸鈉放入到球磨 罐中球磨至200目以下；將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將 模具移入發泡爐中加熱；自室溫以irC/inin的升溫速度升至400。C，保溫 25min后；再以19°C/min的升溫速度升至85(TC后保溫60min;快速冷卻 階段，冷卻速度為24°C/min，冷卻至500。C，恒溫40min;退火階段，降 溫速度為1.5°C/min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結 構均勻，密度為0. 6g*cm—3，吸水率為0.5voW，平均泡徑1. 5mm，抗折強 度達到1. 7 MPa。
實施例5，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將40%的銅尾礦， 55%的廢玻璃，0.5%的炭黑和4. 5%的氟硅酸鈉放入到球磨罐中球磨至200
目以下；將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將模具移入發泡爐 中加熱；自室溫以12。C/min的升溫速度升至40(TC，保溫28min后；再以 16。C/min的升溫速度升至95(TC后保溫30niin;快速冷卻階段，冷卻速度 為20°C/min，冷卻至55(TC，恒溫30min;退火階段，降溫速度為rC/min， 退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均勻，密度為0.5g'
cm—3，吸水率為0. 5vol%，平均泡徑1. 5mm，抗折強度達到1. 5 MPa。
實施例6，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將44%的銅尾礦， 52%的廢玻璃，0.5%的炭黑，3. 5%的磷酸鈉放入到球磨罐中球磨至200目 以下；將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將模具移入發泡爐中 加熱；自室溫以lrC/min的升溫速度升至400°C，保溫20min后；再以 16°C/min的升溫速度升至85(TC后保溫40min;快速冷卻階段，冷卻速度 為20。C/min，冷卻至520°C，恒溫40min;退火階段，降溫速度為1. 5'C /min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。所形成的泡沫玻璃結構均勻，密度為 0.6g*cra—3，吸水率為O. 5vol%，平均泡徑1. 7mm，抗折強度達到1. 3 MPa。 實施例7，將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；將廢 玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；按質量分數將60%的銅尾礦， 35%的廢玻璃，0.3%的炭黑，2.8%的氟硅酸鈉，1.9%的磷酸鈉放入到球磨 罐中球磨至200目以下；將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將
模具移入發泡爐中加熱；自室溫以l(TC/niin的升溫速度升至40(rC，保溫 30min后；再以17'C/min升溫速度升至93(TC后保溫45min;快速冷卻階 段，冷卻速度為15°C/min，冷卻至510。C，恒溫60ndn;退火階段，降溫 速度為2'C/min，退火至5(TC以下得泡沫玻璃。
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(l)升溫預熱階段，升溫速度為10 12'C/min， 至40(TC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40(TC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'C/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 所用原料及助劑，其發泡溫度范圍850 95(TC，恒溫時間為30 60min; 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°C/min，冷卻至500 550°C，恒溫時間30 60min;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'C/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，該種泡沬玻璃具有廣泛應用前景。
權利要求
1、利用銅尾礦生產泡沫玻璃的方法，其特征在于1)將廢銅尾礦破碎后放入球磨罐中球磨至300目以下；2)將廢玻璃清洗干凈，烘干后球磨至300目以下；3)按質量分數將40～60％的銅尾礦，35～55％的廢玻璃，0.2～0.5％的炭黑，0～5％的氟硅酸鈉，0～5％的磷酸鈉放入到球磨罐中球磨至200目以下；4)將上述球磨后的配合料加入耐熱鋼模具中，再將模具移入發泡爐中加熱；預熱階段，自室溫以10～12℃/min的升溫速度升至400℃，保溫20～30min；發泡階段，升溫速度為15～20℃/min升至850～950℃；穩泡階段，在850～950℃恒溫下保溫30～60min；5)快速冷卻階段，冷卻速度為15～25℃/min，冷卻至500～550℃，恒溫30～60min；6)退火階段，降溫速度為1～2℃/min，退火至50℃以下得泡沫玻璃。
全文摘要
利用銅尾礦生產泡沫玻璃的方法，將銅尾礦，廢玻璃，炭黑，氟硅酸鈉和磷酸鈉放入到球磨罐中球磨至200目以下后加入耐熱鋼模具中，再將模具移入發泡爐中經過預熱、發泡、穩泡和退火得泡沫玻璃。本發明利用工業廢料銅尾礦為原料，添加少量添加劑，制備了泡沫玻璃。本發明不但有利于廢物利用，保護環境，而且制得的泡沫玻璃結構強度高、吸水率低、密度小、導熱系數低。本發明可以有效地降低泡沫玻璃的生產成本，保護環境，變廢為寶。生產的泡沫玻璃性能密度小于0.8g·cm^-3，吸水率小于1.5vol％，平均泡徑1～3mm，抗折強度可達到2.0MPa。
文檔編號C03C11/00GK101182124SQ200710019009
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月6日 優先權日2007年11月6日
發明者劉新年, 鍵 王, 王少龍, 趙彥釗, 郭宏偉, 陳云建, 高檔妮, 高淑雅 申請人:陜西科技大學