本發明公開了一種基于拋光磚廢渣制備玻璃棉的方法，屬于玻璃棉制備技術領域。
背景技術：
玻璃棉屬于玻璃纖維中的一個類別，是一種人造無機纖維。玻璃棉板作為一種高效的保溫材料，與有機聚苯乙烯、聚氨酯等泡沫保溫材料相比，具有遇火不燃，不具備火焰點火性和傳播性；容重輕、導熱系數低、防火無毒；化學性能穩定、使用周期長等優點，因此，被廣泛應用于建筑、航天等領域。
目前制備的玻璃棉主要采用石英砂、石灰石、白云石等天然礦石為主要原料，配合一些純堿、硼砂等化工原料熔成玻璃，在融化狀態下，借助外力吹制式甩成絮狀細纖維，纖維和纖維之間為立體交叉，互相纏繞在一起，呈現出許多細小的間隙，從而制備得玻璃棉。然而，現有方法制備的玻璃棉直徑不均勻，固化后的玻璃棉彈性差，玻璃棉層厚度不均勻，嚴重影響了玻璃棉制品的質量，以及玻璃棉制品的成品率，且這類玻璃棉在用作建筑材料時剝離強度很低，需用工件進一步固定，從而影響建筑工藝和材料壽命，導致玻璃棉的吸音隔熱性能無法滿足使用需求。
拋光磚在研磨、拋光的過程中會產生大量的拋光磚廢渣，這種拋光磚廢渣主要為二氧化硅、長石等硅酸鹽組成，因其不宜作為種植的土壤，堆放于室外風干后呈分散狀態，風吹后極易揚塵，造成嚴重的環境污染，而拋光磚廢渣的填埋，不但耗費人力、物力，還會污染地下水質，造成土壤板結，破壞生態平衡。因此，拋光磚廢渣的回收利用成為一大難題，雖有許多將拋光磚廢渣燒制陶瓷磚、制備硅酸鹽水泥、制備微晶玻璃的回收利用技術與工藝見諸報道，但均存在工藝復雜、成本高、易造成二次污染的問題，而利用拋光磚廢渣作為保溫材料的方法至今鮮有報道。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對現有技術制備的玻璃棉固化后的玻璃棉彈性差，且在用作建筑材料時剝離強度低，影響建筑工藝和材料壽命的缺陷，提供一種以拋光磚廢料作為原料，在高溫下與碳酸鈉反應，形成硅酸鈉，再通過硫酸降低拋光磚廢渣中的鋁含量，以十二烷基苯磺酸鈉進行改性，增加制備后玻璃棉的柔順及彈性，在堿性環境下除雜及結晶，提高原料的剝離強度，再與石英砂等混合，制得玻璃棉的方法，本發明將拋光磚廢渣、蒸餾水及碳酸鈉混合球磨后煅燒，隨后收集煅燒物與硫酸溶液、十二烷基苯磺酸鈉加熱反應，再用氫氧化鈉溶液調節pH后過濾、洗滌處理，經烘干后碾磨得玻璃棉基料，再將其與石英砂、氧化硼、天青石等球磨熔制成玻璃液，最后放入離心機中旋轉形成玻璃纖維并加熱纖維化，即可得玻璃棉，本發明制得的玻璃棉具有較好的隔熱保溫性能，同時防火等級高（A級），剝離強度較高，安裝時無需工件固定，提高工作效率的同時改善了建筑工藝，有效延長了玻璃棉制品的使用壽命，具有廣闊的應用前景。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：
（1）按重量份數計，取40～45份拋光磚廢渣、19～22份蒸餾水及12～14份碳酸鈉放入球磨機中，以200r/min球磨40～50min，收集球磨混合物，并將球磨混合物放入煅燒爐中，設定溫度為1000～1200℃，煅燒1～2h，隨爐冷卻至室溫，收集煅燒物；
（2）將上述煅燒物與其質量45～55%的質量分數為1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，對容器加熱至50～60℃，預熱20～30min，隨后向容器中加入上述煅燒物質量3～5%的十二烷基苯磺酸鈉，加熱至90～105℃，以120r/min攪拌反應1～3h；
（3）在上述攪拌結束后，自然冷卻至室溫，使用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節pH至7.2～7.6，再靜置8～10h，進行過濾，使用去離子水洗滌濾渣至洗滌后的濾液呈中性，將洗滌后的濾渣放入80℃烘箱中干燥3～5h，收集干燥物，并將干燥物放入碾磨機中碾磨，過400目篩，得玻璃棉基料；
（4）按重量份數計，取70～75份上述玻璃棉基料、27～32份石英砂、16～21份氧化硼、8～11份天青石、4～6份碳化硅及6～8份硼砂，放入球磨機中球磨，過400目篩，收集過篩顆粒，再將過篩顆粒放入窯爐中，設定溫度為1800～2100℃，熔制3～5h，得玻璃液，并將玻璃液放入離心機中，以600～620m/s旋轉形成玻璃纖維，隨后將玻璃纖維在1800℃、680m/s的氣流下加熱纖維化，即可得玻璃棉。
本發明的應用方法是：首先用壁紙刀將本發明制得的玻璃棉剪裁成高260～290cm，寬120～140cm，厚60～80cm的玻璃棉板，隨后在預定的墻體中間位置放兩個用于固定玻璃棉的裝置，再按貼面向內、邊與邊對齊方法將玻璃棉固定在墻體上，最后處理好接縫位置，并將固定裝置的多余部分去掉即可。經檢測，本發明制得的玻璃棉具有較好的保溫性能，材料熱導率低，僅為0.014～0.016W/(m·K)，同時玻璃棉防火性能優異，防火等級為A級，玻璃棉制品剝離強度80～100N/m，使用時無需工件固定，有效延長了其使用壽命，使用年限相比傳統玻璃棉延長了3～5年。
本發明的有益效果是：
（1）本發明制得的玻璃棉剝離強度高，能有效固定在墻面，無需使用其他工件固定，且玻璃棉防火性能好，成品率高，是一種理想的建筑保溫材料；
（2）本發明制得的玻璃棉材質輕柔、易于裁剪，任意裁剪面均整齊一致，有效提高了安裝效率，節省人工費用，同時玻璃棉保溫性能優異，能確保長期有效的起到保溫作用。
具體實施方式
首先按重量份數計，取40～45份拋光磚廢渣、19～22份蒸餾水及12～14份碳酸鈉放入球磨機中，以200r/min球磨40～50min，收集球磨混合物，并將球磨混合物放入煅燒爐中，設定溫度為1000～1200℃，煅燒1～2h，隨爐冷卻至室溫，收集煅燒物；隨后將上述煅燒物與其質量45～55%的質量分數為1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，對容器加熱至50～60℃，預熱20～30min，隨后向容器中加入上述煅燒物質量3～5%的十二烷基苯磺酸鈉，加熱至90～105℃，以120r/min攪拌反應1～3h；在上述攪拌結束后，自然冷卻至室溫，使用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節pH至7.2～7.6，再靜置8～10h，進行過濾，使用去離子水洗滌濾渣至洗滌后的濾液呈中性，將洗滌后的濾渣放入80℃烘箱中干燥3～5h，收集干燥物，并將干燥物放入碾磨機中碾磨，過400目篩，得玻璃棉基料；最后按重量份數計，取70～75份上述玻璃棉基料、27～32份石英砂、16～21份氧化硼、8～11份天青石、4～6份碳化硅及6～8份硼砂，放入球磨機中球磨，過400目篩，收集過篩顆粒，再將過篩顆粒放入窯爐中，設定溫度為1800～2100℃，熔制3～5h，得玻璃液，并將玻璃液放入離心機中，以600～620m/s旋轉形成玻璃纖維，隨后將玻璃纖維在1800℃、680m/s的氣流下加熱纖維化，即可得玻璃棉。
實例1
首先按重量份數計，取40份拋光磚廢渣、19份蒸餾水及12份碳酸鈉放入球磨機中，以200r/min球磨40min，收集球磨混合物，并將球磨混合物放入煅燒爐中，設定溫度為1000℃，煅燒1h，隨爐冷卻至室溫，收集煅燒物；隨后將上述煅燒物與其質量45%的質量分數為1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，對容器加熱至50℃，預熱20min，隨后向容器中加入上述煅燒物質量3%的十二烷基苯磺酸鈉，加熱至90℃，以120r/min攪拌反應1h；在上述攪拌結束后，自然冷卻至室溫，使用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節pH至7.2，再靜置8h，進行過濾，使用去離子水洗滌濾渣至洗滌后的濾液呈中性，將洗滌后的濾渣放入80℃烘箱中干燥3h，收集干燥物，并將干燥物放入碾磨機中碾磨，過400目篩，得玻璃棉基料；最后按重量份數計，取70份上述玻璃棉基料、27份石英砂、16份氧化硼、8份天青石、4份碳化硅及6份硼砂，放入球磨機中球磨，過400目篩，收集過篩顆粒，再將過篩顆粒放入窯爐中，設定溫度為1800℃，熔制3h，得玻璃液，并將玻璃液放入離心機中，以600m/s旋轉形成玻璃纖維，隨后將玻璃纖維在1800℃、680m/s的氣流下加熱纖維化，即可得玻璃棉。
本實例操作簡便，使用時，首先用壁紙刀將本發明制得的玻璃棉剪裁成高260cm，寬120cm，厚60cm的玻璃棉板，隨后在預定的墻體中間位置放兩個用于固定玻璃棉的裝置，再按貼面向內、邊與邊對齊方法將玻璃棉固定在墻體上，最后處理好接縫位置，并將固定裝置的多余部分去掉即可。經檢測，本發明制得的玻璃棉具有較好的保溫性能，材料熱導率低，僅為0.014W/(m·K)，同時玻璃棉防火性能優異，防火等級為A級，玻璃棉制品剝離強度80N/m，使用時無需工件固定，有效延長了其使用壽命，使用年限相比傳統玻璃棉延長了3年。
實例2
首先按重量份數計，取43份拋光磚廢渣、20份蒸餾水及13份碳酸鈉放入球磨機中，以200r/min球磨45min，收集球磨混合物，并將球磨混合物放入煅燒爐中，設定溫度為1100℃，煅燒1h，隨爐冷卻至室溫，收集煅燒物；隨后將上述煅燒物與其質量50%的質量分數為1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，對容器加熱至55℃，預熱25min，隨后向容器中加入上述煅燒物質量4%的十二烷基苯磺酸鈉，加熱至97℃，以120r/min攪拌反應2h；在上述攪拌結束后，自然冷卻至室溫，使用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節pH至7.4，再靜置9h，進行過濾，使用去離子水洗滌濾渣至洗滌后的濾液呈中性，將洗滌后的濾渣放入80℃烘箱中干燥4h，收集干燥物，并將干燥物放入碾磨機中碾磨，過400目篩，得玻璃棉基料；最后按重量份數計，取73份上述玻璃棉基料、30份石英砂、18份氧化硼、9份天青石、5份碳化硅及7份硼砂，放入球磨機中球磨，過400目篩，收集過篩顆粒，再將過篩顆粒放入窯爐中，設定溫度為1950℃，熔制4h，得玻璃液，并將玻璃液放入離心機中，以610m/s旋轉形成玻璃纖維，隨后將玻璃纖維在1800℃、680m/s的氣流下加熱纖維化，即可得玻璃棉。
本實例操作簡便，使用時，首先用壁紙刀將本發明制得的玻璃棉剪裁成高285cm，寬130cm，厚70cm的玻璃棉板，隨后在預定的墻體中間位置放兩個用于固定玻璃棉的裝置，再按貼面向內、邊與邊對齊方法將玻璃棉固定在墻體上，最后處理好接縫位置，并將固定裝置的多余部分去掉即可。經檢測，本發明制得的玻璃棉具有較好的保溫性能，材料熱導率低，僅為0.015W/(m·K)，同時玻璃棉防火性能優異，防火等級為A級，玻璃棉制品剝離強度90N/m，使用時無需工件固定，有效延長了其使用壽命，使用年限相比傳統玻璃棉延長了4年。
實例3
首先按重量份數計，取45份拋光磚廢渣、22份蒸餾水及14份碳酸鈉放入球磨機中，以200r/min球磨50min，收集球磨混合物，并將球磨混合物放入煅燒爐中，設定溫度為1200℃，煅燒2h，隨爐冷卻至室溫，收集煅燒物；隨后將上述煅燒物與其質量55%的質量分數為1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，對容器加熱至60℃，預熱30min，隨后向容器中加入上述煅燒物質量5%的十二烷基苯磺酸鈉，加熱至105℃，以120r/min攪拌反應3h；在上述攪拌結束后，自然冷卻至室溫，使用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節pH至7.6，再靜置10h，進行過濾，使用去離子水洗滌濾渣至洗滌后的濾液呈中性，將洗滌后的濾渣放入80℃烘箱中干燥5h，收集干燥物，并將干燥物放入碾磨機中碾磨，過400目篩，得玻璃棉基料；最后按重量份數計，取75份上述玻璃棉基料、32份石英砂、21份氧化硼、11份天青石、6份碳化硅及8份硼砂，放入球磨機中球磨，過400目篩，收集過篩顆粒，再將過篩顆粒放入窯爐中，設定溫度為2100℃，熔制5h，得玻璃液，并將玻璃液放入離心機中，以620m/s旋轉形成玻璃纖維，隨后將玻璃纖維在1800℃、680m/s的氣流下加熱纖維化，即可得玻璃棉。
本實例操作簡便，使用時，首先用壁紙刀將本發明制得的玻璃棉剪裁成高290cm，寬140cm，厚80cm的玻璃棉板，隨后在預定的墻體中間位置放兩個用于固定玻璃棉的裝置，再按貼面向內、邊與邊對齊方法將玻璃棉固定在墻體上，最后處理好接縫位置，并將固定裝置的多余部分去掉即可。經檢測，本發明制得的玻璃棉具有較好的保溫性能，材料熱導率低，僅為0.016W/(m·K)，同時玻璃棉防火性能優異，防火等級為A級，玻璃棉制品剝離強度100N/m，使用時無需工件固定，有效延長了其使用壽命，使用年限相比傳統玻璃棉延長了5年。