一种陶化泡沫玻璃颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃陶瓷材料技术领域，具体涉及一种陶化泡沫玻璃颗粒及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的迅猛发展，各行各业对电力的需求日益增涨。按照电力的来源区分，发 电的来源主要有水力、火力、风力、地热、光热等方式。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废 物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为 ：5102^1203、？60、？620 3、0&0、1^02等;粉煤灰是 我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年 增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气;若排入水系会造成河流淤塞，而其 中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
[0003] 玻璃不但广泛应用于房屋建设和人民的日常生活之中，而且发展成为科研生产以 及尖端技术所不可缺少的新材料。同时不可避免地要产生许多玻璃废弃物、形成大量的废 玻璃。拿玻璃厂来说，在正常生产情况下，从平板玻璃原片上切下来的边角玻璃约占玻璃生 产总量的15%_25%，还有相当一部分废玻璃是定期停产产生的废玻璃，约占玻璃生产总量 的5%_10%。生产非正常情况下有余熔窑作业温度偶尔波动或原料质量和配合料均匀度突 然变化及操作失误等造成的生产不稳定生成的废玻璃及玻璃制品在运输和使用过程中的 损耗，其数量则难以估计。玻璃废丝是玻璃纤维工业生产过程中必然产生的一种玻璃废渣， 产生量一般占玻纤产量的15%左右。人们日常生活中丢弃的玻璃包装瓶罐及打碎的玻璃窗 碎片等也是产生废玻璃的来源之一。废玻璃类物质，其化学性质稳定，不腐烂、不燃烧、不能 降解，大量废玻璃既给人们的生产和生活带来了不便，又对环境产生了负荷。因此，如何开 展废玻璃资源化成了一个当今亟待解决的问题。
[0004] 陶化玻璃又称玻璃陶瓷，是一种含有玻璃相和微晶相的多晶固体材料，它兼备了 陶瓷和玻璃的特点。目前对玻璃陶瓷的研究很多，出现了不同种类的玻璃陶瓷。由于种类的 繁杂，关于玻璃陶瓷的分类方法也有所不同。一般情况下按照微晶化原理进行分类，可以分 为光敏玻璃陶瓷和热敏玻璃陶瓷;按照外观来分，可以分为透明玻璃陶瓷和不透明玻璃陶 瓷;按照性能来区分，可以分为耐高温、耐腐蚀、耐热冲击性、高强度等玻璃陶瓷;如果按照 基础玻璃的组分来分类，可以分为硅酸盐系统、硼硅盐系统、铝硅盐系统、硼酸盐和磷酸盐 系统玻璃陶瓷。玻璃陶瓷由于内部结构兼具了微晶相与玻璃相，使得它具有许多优良的性 能。具体表现在:玻璃陶瓷的机械强度高，具有优良的力学性能;热稳定性好，具有优良的热 学性能;耐酸碱腐烛强，具有优良的化学性能;并具有优良的电磁性能和生物兼容性等。甚 至玻璃陶瓷某些特性超过了普通的有机材料、金属材料和无机非金属材料。目前玻璃陶瓷 用粉煤灰作为其原料之一，但是通过目前的原料配比及制作工艺所获得的玻璃陶瓷无法满 足变电工程所需的低吸水率、低导热系数，具备防火阻燃功能和较高渗水渗油速率的陶化 玻璃材料。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种陶化泡沫玻璃颗粒，通过控 制原料之间的配比，获得一种满足变电工程所需的陶化玻璃材料。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0007] -种陶化泡沫玻璃颗粒，其是通过以质量百分数计的以下原料制备而成：
[0008] 粉煤灰：50%-60%，
[0009] 粘土 ：15%_20%，
[0010] 废旧玻璃:20%_30%，
[0011] 改性添加剂:3%-6%。
[0012] 作为进一步的方案，本发明所述的陶化泡沫玻璃颗粒是通过以质量百分数计的以 下原料制备而成：
[0013] 粉煤灰:52%-55%，
[0014] 粘土 ：16%_18%，
[0015] 废旧玻璃:22%-28%，
[0016] 改性添加剂:3%_5%。
[0017]具体的，上述方案中所采用的改性添加剂为三氧化二铝。
[0018] 本发明的另一目的在于提供一种陶化泡沫玻璃颗粒的制备方法，通过该制备方法 达到提高陶化泡沫玻璃的闭孔率、降低其吸水率和导热系数，并满足变电工程所需的陶化 玻璃材料对防火隔热的要求。具体方案如下。
[0019] -种陶化泡沫玻璃颗粒的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0020] 1)研磨并造粒:将上述粉煤灰、粘土、废旧玻璃以及改性添加剂按比例用球磨机内 磨成100-200目，喷洒占原料总重量10-20%的雾化水，混合料制成粒径为15-25_的球形颗 粒的生料球；
[0021] 2)烧成:将上述生料球送入回转窑，以3-8°C/min的速率从室温升至180-220 °C，保 持 30-60min;然后以 3-8°C/min 的速率升至 1150-1250°(：，保持30-601^11;然后再以3-8°(：/ min的速率降至室温，即成。
[0022] 作为进一步的方案，上述步骤1)中雾化水的用量占原料总重量的15%。
[0023] 作为进一步的方案，上述步骤2)中，第一次升温是以5°C/min的速度从室温升温至 200°C ;第二次升温是以5°C/min的速度从200°C升温至1200°C ;降温的速度为5°C/min。
[0024] 本发明的有益效果在于：
[0025] 1.本发明所述的陶化泡沫玻璃颗粒通过调整原料的配比，尤其是通过控制粉煤灰 与粘土的比例实现控制陶化泡沫玻璃颗粒的晶相和堆积密度;实现将陶化类泡沫玻璃颗粒 的堆积密度控制在280-350kg/m 3;
[0026] 2.本发明所述的制备方法中，通过控制生料球的粒径、升温速度和烧成温度，得到 闭孔率高、吸水率和导热系数低，且防火等级为A1，表面较为致密光滑的陶化泡沫玻璃颗 粒，以达到变电站油坑阻燃层填充物具备较快渗油渗水速率和阻燃隔热能力的要求；
[0027] 3.本发明所述的陶化泡沫玻璃颗粒可用于变电站油坑阻燃层结构，可显著提高阻 燃层的阻燃防火能力；
[0028] 4.本发明所述的陶化泡沫玻璃颗粒还可用于对渗透、阻燃等有相应技术要求的其 它工业或民用建筑工程。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0030] 本发明所述的陶化泡沫玻璃颗粒，其是通过以质量百分数计的以下原料制备而 成：
[0031] 粉煤灰：50%-60%，
[0032] 粘土 ：15%_20%，
[0033]废旧玻璃：20%_30%，
[0034] 改性添加剂:3%_6%。
[0035] 作为进一步的方案，本发明所述的陶化泡沫玻璃颗粒是通过以质量百分数计的以 下原料制备而成：
[0036] 粉煤灰：52%-55%，
[0037] 粘土 ：16%_18%，
[0038] 废旧玻璃：22%-28%，
[0039] 改性添加剂:3%_5%。
[0040] 优选的，上述方案中所采用的改性添加剂为三氧化二铝，但并不限于上述一种。
[0041] 要得到表面致密光滑的陶化泡沫玻璃颗粒，必须控制陶化泡沫玻璃颗粒的堆积密 度和熔体的流动性，避免溶体在加热过程中出现严重拉丝现象。在本发明的研究中发现，通 过控制原料的配比，尤其是控制粉煤灰与粘土之间的可以有效控制产品的堆积密度和熔体 的流动性，避免拉丝。由于玻璃陶瓷的制备是经过核化和晶化两个阶段，当基础玻璃进入到 成核阶段的时候，晶核逐渐形成;原料中废旧玻璃的用量是控制晶体相的主要因素。因此， 在本发明中，原料的用量分别为：52%-55%粉煤灰，16%-18%粘土，22%-28%废旧玻璃， 3 %-5 %改性添加剂。
[0042] 本发明的另一目的在于提供一种陶化泡沫玻璃颗粒的制备方法，通过该制备方法 达到提高陶化玻璃的闭孔率、降低其吸水率和导热系数，并满足变电工程所需的陶化玻璃 材料对防火隔热的要求。具体方案如下。
[0043] -种陶化泡沫玻璃颗粒的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0044] 1)研磨并造粒:将上述粉煤灰、粘土、废旧玻璃以及改性添加剂按比例用球磨机内 磨成100-200目，喷洒占原料总重量10-20%的雾化水，混合料制成粒径为15-25_的球形颗 粒的生料球；
[0045] 2)烧成:将上述生料球送入回转窑，以3-8°C/min的速率从室温升至180-220 °C，保 持 30-60min;然后以 3-8°C/min 的速率升至 1150-1250°(：，保持30-601^11;然后再以3-8°(：/ min的速率降至室温，即成。
[0046] 作为进一步的方案，上述步骤1)中雾化水的用量占原料总重量的15%。