一种基于抛光砖废渣制备玻璃棉的方法

摘要

本发明公开了一种基于抛光砖废渣制备玻璃棉的方法，属于玻璃棉制备技术领域。本发明将抛光砖废渣、蒸馏水及碳酸钠混合球磨后煅烧，随后收集煅烧物与硫酸溶液、十二烷基苯磺酸钠加热反应，再用氢氧化钠溶液调节pH后过滤、洗涤处理，经烘干后碾磨得玻璃棉基料，再将其与石英砂、氧化硼、天青石等球磨熔制成玻璃液，最后放入离心机中旋转形成玻璃纤维并加热纤维化，即可得玻璃棉，本发明制得的玻璃棉具有较好的隔热保温性能，同时防火等级高（A级），剥离强度较高，安装时无需工件固定，提高工作效率的同时改善了建筑工艺，有效延长了玻璃棉制品的使用寿命，具有广阔的应用前景。

权利要求

1.一种基于抛光砖废渣制备玻璃棉的方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，取40～45份抛光砖废渣、19～22份蒸馏水及12～14份碳酸钠放入球磨机中，以200r/min球磨40～50min，收集球磨混合物，并将球磨混合物放入煅烧炉中，设定温度为1000～1200℃，煅烧1～2h，随炉冷却至室温，收集煅烧物；

（2）将上述煅烧物与其质量45～55%的摩尔浓度为1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，对容器加热至50～60℃，预热20～30min，随后向容器中加入上述煅烧物质量3～5%的十二烷基苯磺酸钠，加热至90～105℃，以120r/min搅拌反应1～3h；

（3）在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，使用质量分数15%氢氧化钠溶液调节pH至7.2～7.6，再静置8～10h，进行过滤，使用去离子水洗涤滤渣至洗涤后的滤液呈中性，将洗涤后的滤渣放入80℃烘箱中干燥3～5h，收集干燥物，并将干燥物放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得玻璃棉基料；

（4）按重量份数计，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，放入球磨机中球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，再将过筛颗粒放入窑炉中，设定温度为1800～2100℃，熔制3～5h，得玻璃液，并将玻璃液放入离心机中，以600～620m/s旋转形成玻璃纤维，随后将玻璃纤维在1800℃、680m/s的气流下加热纤维化，即可得玻璃棉。

说明书

一种基于抛光砖废渣制备玻璃棉的方法

技术领域

[0001] 本发明公开了一种基于抛光砖废渣制备玻璃棉的方法，属于玻璃棉制备技术领域。

背景技术

[0002] 玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维。玻璃棉板作为一种高效的保温材料，与有机聚苯乙烯、聚氨酯等泡沫保温材料相比，具有遇火不燃，不具备火焰点火性和传播性；容重轻、导热系数低、防火无毒；化学性能稳定、使用周期长等优点，因此，被广泛应用于建筑、航天等领域。

[0003] 目前制备的玻璃棉主要采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料，配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃，在融化状态下，借助外力吹制式甩成絮状细纤维，纤维和纤维之间为立体交叉，互相缠绕在一起，呈现出许多细小的间隙，从而制备得玻璃棉。然而，现有方法制备的玻璃棉直径不均匀，固化后的玻璃棉弹性差，玻璃棉层厚度不均匀，严重影响了玻璃棉制品的质量，以及玻璃棉制品的成品率，且这类玻璃棉在用作建筑材料时剥离强度很低，需用工件进一步固定，从而影响建筑工艺和材料寿命，导致玻璃棉的吸音隔热性能无法满足使用需求。

[0004] 抛光砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光砖废渣，这种抛光砖废渣主要为二氧化硅、长石等硅酸盐组成，因其不宜作为种植的土壤，堆放于室外风干后呈分散状态，风吹后极易扬尘，造成严重的环境污染，而抛光砖废渣的填埋，不但耗费人力、物力，还会污染地下水质，造成土壤板结，破坏生态平衡。因此，抛光砖废渣的回收利用成为一大难题，虽有许多将抛光砖废渣烧制陶瓷砖、制备硅酸盐水泥、制备微晶玻璃的回收利用技术与工艺见诸报道，但均存在工艺复杂、成本高、易造成二次污染的问题，而利用抛光砖废渣作为保温材料的方法至今鲜有报道。

发明内容

[0005] 本发明主要解决的技术问题：针对现有技术制备的玻璃棉固化后的玻璃棉弹性差，且在用作建筑材料时剥离强度低，影响建筑工艺和材料寿命的缺陷，提供一种以抛光砖废料作为原料，在高温下与碳酸钠反应，形成硅酸钠，再通过硫酸降低抛光砖废渣中的铝含量，以十二烷基苯磺酸钠进行改性，增加制备后玻璃棉的柔顺及弹性，在碱性环境下除杂及结晶，提高原料的剥离强度，再与石英砂等混合，制得玻璃棉的方法，本发明将抛光砖废渣、蒸馏水及碳酸钠混合球磨后煅烧，随后收集煅烧物与硫酸溶液、十二烷基苯磺酸钠加热反应，再用氢氧化钠溶液调节pH后过滤、洗涤处理，经烘干后碾磨得玻璃棉基料，再将其与石英砂、氧化硼、天青石等球磨熔制成玻璃液，最后放入离心机中旋转形成玻璃纤维并加热纤维化，即可得玻璃棉，本发明制得的玻璃棉具有较好的隔热保温性能，同时防火等级高（A级），剥离强度较高，安装时无需工件固定，提高工作效率的同时改善了建筑工艺，有效延长了玻璃棉制品的使用寿命，具有广阔的应用前景。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0007] （1）按重量份数计，取40～45份抛光砖废渣、19～22份蒸馏水及12～14份碳酸钠放入球磨机中，以200r/min球磨40～50min，收集球磨混合物，并将球磨混合物放入煅烧炉中，设定温度为1000～1200℃，煅烧1～2h，随炉冷却至室温，收集煅烧物；

[0008] （2）将上述煅烧物与其质量45～55%的摩尔浓度为1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，对容器加热至50～60℃，预热20～30min，随后向容器中加入上述煅烧物质量3～5%的十二烷基苯磺酸钠，加热至90～105℃，以120r/min搅拌反应1～3h；

[0009] （3）在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，使用质量分数15%氢氧化钠溶液调节pH至7.2～7.6，再静置8～10h，进行过滤，使用去离子水洗涤滤渣至洗涤后的滤液呈中性，将洗涤后的滤渣放入80℃烘箱中干燥3～5h，收集干燥物，并将干燥物放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得玻璃棉基料；

[0010] （4）按重量份数计，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，放入球磨机中球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，再将过筛颗粒放入窑炉中，设定温度为1800～2100℃，熔制3～5h，得玻璃液，并将玻璃液放入离心机中，以600～620m/s旋转形成玻璃纤维，随后将玻璃纤维在1800℃、680m/s的气流下加热纤维化，即可得玻璃棉。

[0011] 本发明的应用方法是：首先用壁纸刀将本发明制得的玻璃棉剪裁成高260～290cm，宽120～140cm，厚60～80cm的玻璃棉板，随后在预定的墙体中间位置放两个用于固定玻璃棉的装置，再按贴面向内、边与边对齐方法将玻璃棉固定在墙体上，最后处理好接缝位置，并将固定装置的多余部分去掉即可。经检测，本发明制得的玻璃棉具有较好的保温性能，材料热导率低，仅为0.014～0.016W/(m·K)，同时玻璃棉防火性能优异，防火等级为A级，玻璃棉制品剥离强度80～100N/m，使用时无需工件固定，有效延长了其使用寿命，使用年限相比传统玻璃棉延长了3～5年。

[0012] 本发明的有益效果是：

[0013] （1）本发明制得的玻璃棉剥离强度高，能有效固定在墙面，无需使用其他工件固定，且玻璃棉防火性能好，成品率高，是一种理想的建筑保温材料；

[0014] （2）本发明制得的玻璃棉材质轻柔、易于裁剪，任意裁剪面均整齐一致，有效提高了安装效率，节省人工费用，同时玻璃棉保温性能优异，能确保长期有效的起到保温作用。

具体实施方式

[0015] 首先按重量份数计，取40～45份抛光砖废渣、19～22份蒸馏水及12～14份碳酸钠放入球磨机中，以200r/min球磨40～50min，收集球磨混合物，并将球磨混合物放入煅烧炉中，设定温度为1000～1200℃，煅烧1～2h，随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后将上述煅烧物与其质量45～55%的摩尔浓度为1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，对容器加热至50～60℃，预热20～30min，随后向容器中加入上述煅烧物质量3～5%的十二烷基苯磺酸钠，加热至90～105℃，以120r/min搅拌反应1～3h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，使用质量分数15%氢氧化钠溶液调节pH至7.2～7.6，再静置8～10h，进行过滤，使用去离子水洗涤滤渣至洗涤后的滤液呈中性，将洗涤后的滤渣放入80℃烘箱中干燥3～5h，收集干燥物，并将干燥物放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得玻璃棉基料；最后按重量份数计，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，放入球磨机中球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，再将过筛颗粒放入窑炉中，设定温度为1800～2100℃，熔制3～5h，得玻璃液，并将玻璃液放入离心机中，以600～620m/s旋转形成玻璃纤维，随后将玻璃纤维在1800℃、680m/s的气流下加热纤维化，即可得玻璃棉。

[0016] 实例1

[0017] 首先按重量份数计，取40份抛光砖废渣、19份蒸馏水及12份碳酸钠放入球磨机中，以200r/min球磨40min，收集球磨混合物，并将球磨混合物放入煅烧炉中，设定温度为1000℃，煅烧1h，随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后将上述煅烧物与其质量45%的质量分数为1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，对容器加热至50℃，预热20min，随后向容器中加入上述煅烧物质量3%的十二烷基苯磺酸钠，加热至90℃，以120r/min搅拌反应1h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，使用质量分数15%氢氧化钠溶液调节pH至7.2，再静置8h，进行过滤，使用去离子水洗涤滤渣至洗涤后的滤液呈中性，将洗涤后的滤渣放入80℃烘箱中干燥3h，收集干燥物，并将干燥物放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得玻璃棉基料；最后按重量份数计，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，放入球磨机中球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，再将过筛颗粒放入窑炉中，设定温度为1800℃，熔制3h，得玻璃液，并将玻璃液放入离心机中，以600m/s旋转形成玻璃纤维，随后将玻璃纤维在1800℃、680m/s的气流下加热纤维化，即可得玻璃棉。

[0018] 本实例操作简便，使用时，首先用壁纸刀将本发明制得的玻璃棉剪裁成高260cm，宽120cm，厚60cm的玻璃棉板，随后在预定的墙体中间位置放两个用于固定玻璃棉的装置，再按贴面向内、边与边对齐方法将玻璃棉固定在墙体上，最后处理好接缝位置，并将固定装置的多余部分去掉即可。经检测，本发明制得的玻璃棉具有较好的保温性能，材料热导率低，仅为0.014W/(m·K)，同时玻璃棉防火性能优异，防火等级为A级，玻璃棉制品剥离强度80N/m，使用时无需工件固定，有效延长了其使用寿命，使用年限相比传统玻璃棉延长了3年。

[0019] 实例2

[0020] 首先按重量份数计，取43份抛光砖废渣、20份蒸馏水及13份碳酸钠放入球磨机中，以200r/min球磨45min，收集球磨混合物，并将球磨混合物放入煅烧炉中，设定温度为1100℃，煅烧1h，随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后将上述煅烧物与其质量50%的摩尔浓度为1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，对容器加热至55℃，预热25min，随后向容器中加入上述煅烧物质量4%的十二烷基苯磺酸钠，加热至97℃，以120r/min搅拌反应2h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，使用质量分数15%氢氧化钠溶液调节pH至7.4，再静置9h，进行过滤，使用去离子水洗涤滤渣至洗涤后的滤液呈中性，将洗涤后的滤渣放入80℃烘箱中干燥4h，收集干燥物，并将干燥物放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得玻璃棉基料；最后按重量份数计，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，放入球磨机中球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，再将过筛颗粒放入窑炉中，设定温度为1950℃，熔制4h，得玻璃液，并将玻璃液放入离心机中，以610m/s旋转形成玻璃纤维，随后将玻璃纤维在1800℃、680m/s的气流下加热纤维化，即可得玻璃棉。

[0021] 本实例操作简便，使用时，首先用壁纸刀将本发明制得的玻璃棉剪裁成高285cm，宽130cm，厚70cm的玻璃棉板，随后在预定的墙体中间位置放两个用于固定玻璃棉的装置，再按贴面向内、边与边对齐方法将玻璃棉固定在墙体上，最后处理好接缝位置，并将固定装置的多余部分去掉即可。经检测，本发明制得的玻璃棉具有较好的保温性能，材料热导率低，仅为0.015W/(m·K)，同时玻璃棉防火性能优异，防火等级为A级，玻璃棉制品剥离强度90N/m，使用时无需工件固定，有效延长了其使用寿命，使用年限相比传统玻璃棉延长了4年。

[0022] 实例3

[0023] 首先按重量份数计，取45份抛光砖废渣、22份蒸馏水及14份碳酸钠放入球磨机中，以200r/min球磨50min，收集球磨混合物，并将球磨混合物放入煅烧炉中，设定温度为1200℃，煅烧2h，随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后将上述煅烧物与其质量55%的摩尔浓度为1.2mol/L硫酸溶液放入容器中，对容器加热至60℃，预热30min，随后向容器中加入上述煅烧物质量5%的十二烷基苯磺酸钠，加热至105℃，以120r/min搅拌反应3h；在上述搅拌结束后，自然冷却至室温，使用质量分数15%氢氧化钠溶液调节pH至7.6，再静置10h，进行过滤，使用去离子水洗涤滤渣至洗涤后的滤液呈中性，将洗涤后的滤渣放入80℃烘箱中干燥5h，收集干燥物，并将干燥物放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得玻璃棉基料；最后按重量份数计，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，放入球磨机中球磨，过400目筛，收集过筛颗粒，再将过筛颗粒放入窑炉中，设定温度为2100℃，熔制5h，得玻璃液，并将玻璃液放入离心机中，以620m/s旋转形成玻璃纤维，随后将玻璃纤维在1800℃、680m/s的气流下加热纤维化，即可得玻璃棉。

[0024] 本实例操作简便，使用时，首先用壁纸刀将本发明制得的玻璃棉剪裁成高290cm，宽140cm，厚80cm的玻璃棉板，随后在预定的墙体中间位置放两个用于固定玻璃棉的装置，再按贴面向内、边与边对齐方法将玻璃棉固定在墙体上，最后处理好接缝位置，并将固定装置的多余部分去掉即可。经检测，本发明制得的玻璃棉具有较好的保温性能，材料热导率低，仅为0.016W/(m·K)，同时玻璃棉防火性能优异，防火等级为A级，玻璃棉制品剥离强度100N/m，使用时无需工件固定，有效延长了其使用寿命，使用年限相比传统玻璃棉延长了5年。