專利名稱：利用廢舊熒光燈管制備泡沫玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
熒光燈省電節(jié)能，其發(fā)光效率是白熾燈泡的7～10倍，因此得到了廣泛的應(yīng)用，但每年產(chǎn)生的大量廢舊熒光燈也給環(huán)境治理帶來(lái)了很大壓力。據(jù)中國(guó)照明協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年的熒光燈產(chǎn)量約為8億支，每年消耗的熒光燈數(shù)量為4億多支。如果對(duì)廢舊熒光燈不加處理或處理不當(dāng)，有害成分汞就會(huì)通過(guò)皮膚、呼吸或食物進(jìn)入人體，對(duì)人類健康產(chǎn)生極大的危害。
對(duì)于作為“危險(xiǎn)固體廢物”的廢舊熒光燈的處理處置，目前國(guó)內(nèi)主要采用與廢電池、廢家電甚至醫(yī)療垃圾等“危險(xiǎn)固體廢物”配合焚燒處理。
1999年8月，宜興市和橋鎮(zhèn)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(shí)配套建成了廢水和廢氣凈化系統(tǒng)，可年處理1500噸含汞燈管。破碎后的廢舊燈管經(jīng)過(guò)兩道工序脫汞和兩級(jí)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(jīng)處理后循環(huán)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種有效地降低泡沫玻璃的生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)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(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為10～12℃/min升溫至400℃后，保溫20～30min；發(fā)泡階段，升溫速度為15～20℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍770～820℃，恒溫時(shí)間為20～30min；冷卻階段，冷卻速度為15～25℃/min，冷卻至500～550℃，恒溫時(shí)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(fā)明利用廢舊的熒光燈管為主要原料生產(chǎn)泡沫玻璃，不僅變廢為寶而且保護(hù)了環(huán)境，按照本發(fā)明的制備方法制得的泡沫玻璃結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、吸水率低、導(dǎo)熱系數(shù)小、比重小。
具體實(shí)施例方式
實(shí)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫30min；發(fā)泡階段，升溫速度為18℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍800℃，恒溫時(shí)間為30min；冷卻階段，冷卻速度為25℃/min，冷卻至540℃，恒溫時(shí)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(shí)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫25min；發(fā)泡階段，升溫速度為16℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍790℃，恒溫時(shí)間為25min；冷卻階段，冷卻速度為18℃/min，冷卻至500℃，恒溫時(shí)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(shí)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫20min；發(fā)泡階段，升溫速度為20℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍810℃，恒溫時(shí)間為20min；冷卻階段，冷卻速度為23℃/min，冷卻至510℃，恒溫時(shí)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(shí)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫27min；發(fā)泡階段，升溫速度為15℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍780℃，恒溫時(shí)間為27min；冷卻階段，冷卻速度為20℃/min，冷卻至550℃，恒溫時(shí)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(shí)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫23min；發(fā)泡階段，升溫速度為17℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍820℃，恒溫時(shí)間為23min；冷卻階段，冷卻速度為15℃/min，冷卻至520℃，恒溫時(shí)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(shí)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫29min；發(fā)泡階段，升溫速度為19℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍770℃，恒溫時(shí)間為29min；冷卻階段，冷卻速度為21℃/min，冷卻至530℃，恒溫時(shí)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(fā)明利用廢舊熒光燈玻璃為生產(chǎn)泡沫玻璃，并且其玻璃料性相對(duì)較長(zhǎng)，在軟化點(diǎn)以上溫度具有較好粘性，結(jié)構(gòu)韌性好，適合生產(chǎn)低密度，高強(qiáng)度的泡沫玻璃絕熱材料，氣泡結(jié)構(gòu)有利于形成閉孔結(jié)構(gòu)，有效地降低了泡沫玻璃材料的吸水率。
本發(fā)明采用的發(fā)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(fā)泡溫度，改善泡沫玻璃性能，增加閉孔結(jié)構(gòu)，另外硼砂起到較好的助熔作用，增強(qiáng)玻璃熔體低溫粘性，增強(qiáng)韌性，有效降低發(fā)泡溫度。加入高錳酸鉀的作用是為了有效提高泡沫玻璃發(fā)泡效果，另外高錳酸鉀在高溫下可與汞蒸汽進(jìn)行反應(yīng)。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(qiáng)度，另一方面，阻止了在加熱過(guò)程中配合料中汞的揮發(fā)。
本發(fā)明適合生產(chǎn)板塊狀產(chǎn)品，但是對(duì)于其燒成制度要求較高，具體到燒成曲線大致分為四個(gè)階段(1)升溫預(yù)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(yù)熱，減少由于升溫速度過(guò)快，導(dǎo)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(jīng)燃燒；(2)發(fā)泡穩(wěn)泡階段，發(fā)泡過(guò)程中升溫速度為15～20℃/min，快速升溫可以避免發(fā)泡劑在高溫下從配合料中逸出，根據(jù)本發(fā)明所用原料劑助劑，其發(fā)泡溫度范圍770～820℃，恒溫時(shí)間為20～30min；目的是讓配合料在發(fā)泡溫度下充分發(fā)成均勻的泡沫玻璃。(3)快速降溫階段，目的在于使發(fā)泡的熔融玻璃快速冷卻，使之泡孔結(jié)構(gòu)固定下來(lái)。領(lǐng)卻速度為15～25℃/min，冷卻至500～550℃，恒溫時(shí)間20～30min；恒溫作用主要考慮使塊狀體內(nèi)外溫度均勻，為進(jìn)入退火階段做好準(zhǔn)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(lái)的熱應(yīng)力，使泡沫玻璃制品具有良好的機(jī)械性能。
應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)的泡沫玻璃，具有重量輕、吸水率低、強(qiáng)度好。并且膨脹系數(shù)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(fā)明不產(chǎn)生固體排放物，切割下來(lái)的泡沫玻璃邊角料可以重復(fù)循環(huán)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(fèi)用。另外該品種泡沫玻璃是熱電廠大煙囪內(nèi)壁的防腐保溫隔熱優(yōu)良材料。再者該種泡沫玻璃還可以用于深冷和低溫管道、設(shè)備、容器與儲(chǔ)罐的外表保冷；中溫和高溫管道、設(shè)備的外保溫；油和熱瀝青儲(chǔ)罐的外保溫；石油化工、硫化生產(chǎn)過(guò)程的保溫；用于隧道工程和地下工程的疏水隔潮領(lǐng)域；因此，該種泡沫玻璃具有廣泛應(yīng)用前景。
本發(fā)明是采用模具生產(chǎn)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(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的泡沫玻璃密度達(dá)到小于0.3g·cm-3，吸水率小于0.5vol％，平均泡徑1～3mm，抗折強(qiáng)度達(dá)到0.8Mpa。
權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為10～12℃/min升溫至400℃后，保溫20～30min；5)發(fā)泡階段，升溫速度為15～20℃/min；6)穩(wěn)泡階段，溫度范圍770～820℃，恒溫時(shí)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(shí)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(jù)權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫30min；發(fā)泡階段，升溫速度為18℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍800℃，恒溫時(shí)間為30min；冷卻階段，冷卻速度為25℃/min，冷卻至540℃，恒溫時(shí)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(jù)權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫25min；發(fā)泡階段，升溫速度為16℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍790℃，恒溫時(shí)間為25min；冷卻階段，冷卻速度為18℃/min，冷卻至500℃，恒溫時(shí)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(jù)權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫20min；發(fā)泡階段，升溫速度為20℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍810℃，恒溫時(shí)間為20min；冷卻階段，冷卻速度為23℃/min，冷卻至510℃，恒溫時(shí)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(jù)權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為12℃/min升溫至400℃后，保溫27min；發(fā)泡階段，升溫速度為15℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍780℃，恒溫時(shí)間為27min；冷卻階段，冷卻速度為20℃/min，冷卻至550℃，恒溫時(shí)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(jù)權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為11℃/min升溫至400℃后，保溫23min；發(fā)泡階段，升溫速度為17℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍820℃，恒溫時(shí)間為23min；冷卻階段，冷卻速度為15℃/min，冷卻至520℃，恒溫時(shí)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(jù)權(quán)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(shè)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(yù)熱階段，升溫速度為10℃/min升溫至400℃后，保溫29min；發(fā)泡階段，升溫速度為19℃/min；穩(wěn)泡階段，溫度范圍770℃，恒溫時(shí)間為29min；冷卻階段，冷卻速度為21℃/min，冷卻至530℃，恒溫時(shí)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(yù)熱20～30min；在770～820℃下發(fā)泡、穩(wěn)泡20～30min；在500～550℃，恒溫冷卻20～30min；在100℃下退火得泡沫玻璃。本發(fā)明利用廢舊的熒光燈管為主要原料生產(chǎn)泡沫玻璃，不僅變廢為寶而且保護(hù)了環(huán)境，按照本發(fā)明的制備方法制得的泡沫玻璃結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、吸水率低、導(dǎo)熱系數(shù)小、比重小。
文檔編號(hào)C03C6/00GK1861537SQ20061004291
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者郭宏偉, 劉新年, 高淑雅, 高檔妮 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)