泡沫玻璃及其生产工艺特点

2017-07-20

四川水泥 2017年6期

(合肥水泥研究设计院安徽合肥 230051)

泡沫玻璃及其生产工艺特点

张惠平

(合肥水泥研究设计院安徽合肥 230051)

泡沫玻璃就是玻璃内部充满无数微小开孔或闭孔气泡的—种玻璃，又称多孔玻璃。该种玻璃气孔直径大小约为0.5～5 mm，也有的小到几个微米。正是因为玻璃内部含有无数微小气孔，使该种玻璃的性质不同于一般玻璃。这种玻璃具有良好的隔热、吸声、难燃等特点，并可制成块状或颗粒状，广泛用作建筑工程、冷冻装置、热工设备的保温材料。

泡沫玻璃性能；生产工艺特点；应用实例；用途

1 概述

泡沫玻璃按其用途可分为隔热泡沫玻璃和吸声泡沫玻璃。根据其所用原料的不同，可分为石英泡沫玻璃、钠钙硅泡沫玻璃和熔岩、废渣泡沫玻璃。根据泡沫玻璃形成温度的高低，又可分为高温发泡型泡沫玻璃和低温发泡型泡沫玻璃。也有按形状划分，可分为块状泡沫玻璃和颗粒状泡沫玻璃。

泡沫玻璃的主要性能：体积密度为120～500 kg／m3；导热系数为0.035～0.14 W／(m·K)；吸声系数0.3～0.34(声频100～250 H z)；抗压强度为0．7～8 MPa；使用温度为 240～420 ℃。

2 泡沫玻璃的生产工艺特点

根据泡沫玻璃生产过程中模具与毛坯在退火方面的差别，可以将泡沫玻璃的生产工艺分为“两步法”和“一步法”。目前绝大多数工厂是采用“两步法”生产工艺。

“两步法“生产工艺是将泡沫玻璃配合料在发泡窑中发泡后，在发泡窑外将模具脱除，脱模后的毛坯再送入退火窑中进行退火。该生产工艺的优点是其发泡和退火过程相互独立，互不干扰，便于工艺参数的调节，并能及时观察和判断泡沫玻璃的发泡质量状况，然后立即调整发泡温度和发泡时间，很灵活地生产出不同密度、不同品种的泡沫玻璃，同时可最大限度地减少模具的投入量。

“一步法”是将泡沫玻璃配合料在同一模具和同一座窑炉中进行发泡和退火，并获得泡沫玻璃产品，它占用大量模具，并且带模退火不利于毛坯合格率，毛坯开裂情况较多。

2.1所用原料及其处理工艺

泡沫玻璃所用原料有基础原料和发泡剂。基础原料一般为各种废玻璃(包括废玻璃纤维丝)。为了特殊需要，也可采用特定组成的玻璃，例如石英玻璃。发泡剂是可在某一温度范围内产生气体使玻璃发泡的原料。发泡剂的种类很多，比较常用的有以下几类：⑴碳酸盐化合物，如石灰石、碳酸镁、白云石；⑵碳及碳化物，如活性碳、碳化硅、碳化钛。

所选发泡剂的种类不同，产生气体的温度不同，其发泡温度不同。

发泡剂的掺入量一般为玻璃粉的0．2～5% ，然后放入搅拌装置中进行混合。混合均匀程度将影响泡沫玻璃的质量。

将废玻璃和发泡剂进行粉碎，所用粉碎设备为球磨机，使其成为粉末状。玻璃粉的粒度在 60~ 250μm，一般不超过 500μm，发泡剂的粒度要比玻璃粉小得多，这对于获得均匀而量大的微小气孔是十分重要的。发泡剂的颗粒越细，产生的泡沫玻璃的气孔就越小。

玻璃风选及输送：用铲车将废玻璃送入喂料斗，经电磁振动给料机皮带机喂入□2.2x12m烘干机，经烘干机风选后由皮带机送入碎玻璃堆棚储存，玻璃风选及输送工艺流程见图1。

玻璃粉磨：将粒度符合要求的碎玻璃、粘接剂和发泡剂进行配料，经皮带机送入□2.8x9m管磨机粉磨，由磨尾选粉及收尘系统收尘，成品玻璃粉经螺旋输送机送入玻璃粉储存及输送车间，碎玻璃配料、粉磨工艺流程见图2。

玻璃粉储存及输送：来自磨房玻璃粉经提升机送入玻璃粉中间仓储存，储存在中间仓玻璃粉经螺旋输送机、提升机等送入窑头储存仓，经计量后喂入发泡窑模具内发泡。玻璃粉储存及输送工艺流程见图2

2.2发泡工艺

混合均匀的配合料放入模具中进行烧结发泡。所用模具材料一般为耐热钢板。为使脱模方便，模具做成组合可拆卸式。为防止制品与模具粘接，可在模具壁上涂一层耐高温泥浆( 例如：氧化铝泥浆或高岭土泥浆)。混合料铺在模具底部，厚度视产品体积膨胀比例而定。一般占模具高度的20%左右。接着将盛有配合料的模具送入辊道窑中烧结发泡。发泡经过三个阶段，即预热、发泡和稳定，各阶段所需温度和时间视具体配方由实验确定。(混合料层厚度一般为 0．1～0．5 m 左右)。在隧道窑的出口处进行切割，即成泡沫玻璃砌块。

2.3泡沫玻璃的退火

泡沫玻璃在烧结发泡过程中，在内部产生一定的应力。为了消除应力，增加泡沫玻璃的强度，需对泡沫玻璃制品进行退火。退火温度～般控制在 530~ 570℃之间。保温一段时间后，进行缓慢冷却，冷却速度一般控制在1℃／min左右。

图1 玻璃风选及输送

图2 碎玻璃和发泡剂配料粉磨及窑头计量喂料

3 应用实例

江苏德和绝热科技有限公司18万立方泡沫玻璃项目：用碳黑作发泡剂生产泡沫玻璃的具体工艺如下：基础原料为普通玻璃粉，约占 99.8%，粒度小于325目，碳黑粉为0.2%。将装有配合料的模具送入隧道窑中，升温到800～900℃左右，保温90～120分钟，使玻璃粉与碳化硅粉烧结及发泡。为消除因急冷而产生的应力，将脱膜后泡沫玻璃快速冷却530～570℃以下，经过22～26小时缓慢冷却到常温。