一种利用废CRT屏玻璃制备微晶泡沫玻璃的方法

技术领域

本发明涉及一种微晶泡沫玻璃及其制备方法，特别是利用废CRT屏玻璃为主要原料制备微晶泡沫玻璃及其制备方法。

背景技术

微晶泡沫玻璃是一种在玻璃相基体中均匀分布着大量气孔和针状纳米级微晶体的新材料。由于玻璃与晶体网络连结在一起，形成了玻晶交织结构，所以微晶泡沫玻璃比普通泡沫玻璃强度要大得多。同时微晶泡沫玻璃中存在的大量不连通气孔，使材料还具有轻质、保温、隔音及可加工等优异性能，被广泛应用于建筑承重墙、热油储罐、隔音材料等领域。根据 建筑材料工业“十二五”发展指导意见预测，到2015年，我国仅新型墙体材料和保温绝热材料的需求量就分别达到了5700亿块砖和1000万吨，市场十分广阔。

由于微晶泡沫玻璃的优异性能，近年来，对微晶泡沫玻璃的制备工艺、原料的选择、性能、应用及发泡温度确定等方面都有研究。吴义军等以石英、长石等非金属矿石为原料，经高温热处理制备出了微晶泡沫玻璃。沈琪等采用硅砂、纯碱、长石等为基础原料，加适量水压制成型，烘干后放入电阻炉中按一定的升温程序烧结制成了微晶泡沫玻璃墙体材料。其缺点是以化工原料作为主要原料，制造成本较高。陆金驰等利用煤粉炉渣为主要原料，与碳酸钙、碳酸镁和碳酸钠按一定比例混合均匀后装入坩埚中于1450 ℃烧结90min后水淬得到基础玻璃，然后采用粉末烧结技术制备微晶泡沫玻璃。由于其熔融温度较高，不仅对生产设备要求较高，且能耗高。其次，需要经过两次烧结过程，工艺复杂，大大增加了生产成本。

随着电子产业的快速发展以及社会对电子类消费产品需求的不断更新，电子产品被废弃和淘汰的速度越来越快，电子垃圾所带来的压力日益突出。其中危害较大且数量最多的当属阴极射线管玻璃，我国作为家用电器生产、消费的大国，已经进入了CRT显示器报废的高峰期，每年淘汰处理数千万台CRT电视机，CRT玻璃中含有等多种有毒有害物质，处理不善不仅占用大量土地，而且会造成严重的环境污染，因此如何提高CRT玻璃的综合利用率，提高CRT玻璃资源的附加值，是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中微晶泡沫玻璃中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用废CRT屏玻璃制备微晶泡沫玻璃的方法。本发明方法采用一步烧结制备工艺，工艺简单，周期短，成本低廉。

本发明以废CRT玻璃为主要原料，添加适量化学原料，采用粉末烧成法，通过一次发泡、析晶制备了微晶泡沫玻璃，本发明的技术方案具体如下。

本发明提供一种利用废CRT屏玻璃制备微晶泡沫玻璃的方法，具体步骤如下：

（1） 将屏锥分离后的CRT屏玻璃初破碎成2～5 cm 的碎块，先去除表面灰尘，表面荧光粉以及石墨，之后进行烘干、研磨，获得粒度为200~300目的原料玻璃粉；

（2）以质量百分数计，按照原料玻璃粉87-90%，发泡剂0.3-0.6%，晶核剂1-3%，助熔剂5-6%，稳泡剂3-4%分别计量，上述各组分的和满足100%；接着将称好的原料玻璃粉、发泡剂、晶核剂、助熔剂和稳泡剂加入混料机中混合均匀，得到混合料；

（3） 将步骤（2）制备的混合料装入模具，并压制成型置于烧结炉中，首先以6-8℃/分钟的升温速率从室温升至400℃下预热10-40分钟， 接着以13-16℃/分钟的升温速率自400℃升至850-1000℃并保温10-50分钟进行发泡、析晶，再以13-18℃/分钟的冷却速率冷却至600℃，并保温20-30℃分钟， 最后以0.5-1.5℃/分钟的速率缓慢退火至室温即得到微晶泡沫玻璃。

本发明中，步骤（1）中，用自来水清洗去除表面灰尘；用去离子水以及超声波清洗去除表面荧光粉以及石墨。

本发明中，步骤（2）中，所述发泡剂、晶核剂、助熔剂、稳泡剂均过200目标准筛。

本发明中，步骤（2）中，所述发泡剂为石墨，所述晶核剂选自三氧化二铬、二氧化钛、五氧化二磷或氟化钙中的一种或两种，所述助熔剂为四硼酸钠或氟硅酸钠中的一种，所述稳泡剂为磷酸钠。

本发明中，步骤（3）中，所述的压制成型是在40-50KN压力下预压成型。

本发明中，制备得到的微晶泡沫玻璃体积密度为0.73-1.21g/cm³，导热系数为0.056-0.080w(m/k)^-1，抗压强度为5-11MPa。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、 由于本发明利用的主原料CRT屏玻璃具有软化温度低的特点，大大降低了所需烧结的发泡温度，因而可以降低能耗，节约生产成本，还能改善制备的工作环境。

2、 由于本发明采用一次烧结即可完成发泡、析晶过程制备出微晶泡沫玻璃，因而大大简化了生产工艺，缩短了上产周期，进一步节约了生产成本。

3、 本发明采用的基础原料为固体废弃物——废CRT玻璃，因此不仅可以进一步降低生产成本，还同时有利于废物利用，在解决废弃CRT玻璃占用土地、污染环境等问题的同时，也为制备微晶泡沫玻璃找到了十分廉价的原料，应用前景广阔。

4、 通过本发明制备得到的微晶泡沫玻璃机械强度高，体积密度小，保温隔热效果良好。

附图说明

图1是本发明实施例的微晶泡沫玻璃工艺流程。

图2是本发明实施例1的微晶泡沫玻璃在X射线衍射仪检测的衍射照片。

图3是本发明实施例1的微晶泡沫玻璃在扫描电子镜下的微观形貌图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。

如图1所示是本发明实施例的微晶泡沫玻璃工艺流程。

实施例1

先将屏锥分离后的CRT屏玻璃初破碎成2～5 cm 的碎块，然后利用自来水清洗去除表面灰尘，去离子水+超声波清洗去除表面荧光粉以及石墨等，再进行烘干、研磨获得粒度为200~300目原料玻璃粉。然后，按废玻璃88.5%，石墨0.5%，三氧化二铬2%，氟硅酸钠5%，磷酸钠4%的重量比分别计量，加入混料机中混合均匀。将制备的混合料装入模具，并在50KN的压力下压制成型置于烧结炉中，以7℃/分钟的升温速率从室温升至400下预热30分钟。再以13℃/分钟的升温速率自400℃升至900℃并保温30分钟进行发泡、析晶后，以13℃/分钟的冷却速率冷却至600℃，并保温25℃分钟，最后以1℃/分钟的速率缓慢退火至室温即得到微晶泡沫玻璃。图2是本发明实施例1的微晶泡沫玻璃在X射线衍射仪检测的衍射照片。图3是本发明实施例1的微晶泡沫玻璃在扫描电子镜下的微观形貌图。本发明实施例中材料的性能数据均严格按照泡沫玻璃绝热制品国家标准（JC/T647-2005）的要求进行测量。

该微晶泡沫玻璃的体积密度为0.73g/cm³，导热系数为0.068w(m/k)^-1 ，抗压强度为10MPa。

实施例2

先将屏锥分离后的CRT屏玻璃初破碎成2～5 cm 的碎块，然后利用自来水清洗去除表面灰尘，去离子水+超声波清洗去除表面荧光粉以及石墨等，再进行烘干，最后研磨获得粒度为200~300目原料玻璃粉。然后，按废玻璃88.5%，石墨0.5%，三氧化二铬2%，四硼酸钠5%，磷酸钠4%的重量比分别计量，加入混料机中混合均匀。将制备的混合料装入模具，并在40KN的压力下压制成型置于烧结炉中，以8℃/分钟的升温速率从室温升至400下预热20分钟。再以14℃/分钟的升温速率自400℃升至900℃并保温30分钟进行发泡、析晶后，以14℃/分钟的冷却速率冷却至600℃，并保温20℃分钟，最后以0.5℃/分钟的速率缓慢退火至室温即得到微晶泡沫玻璃。该微晶泡沫玻璃的体积密度为0.86g/cm³，导热系数为0.079w(m/k)^-1 ，抗压强度为9MPa。

实施例3

先将屏锥分离后的CRT屏玻璃初破碎成2～5 cm 的碎块，然后利用自来水清洗去除表面灰尘，去离子水+超声波清洗去除表面荧光粉以及石墨等，再进行烘干，最后研磨获得粒度为200~300目原料玻璃粉。然后，按废玻璃88.6%，石墨0.4%，五氧化二磷和氟化钙各1%，氟硅酸钠5%，磷酸钠4%的重量比分别计量，加入混料机中混合均匀。将制备的混合料装入模具，并在40KN的压力下压制成型置于烧结炉中，以7℃/分钟的升温速率从室温升至400下预热30分钟。再以16℃/分钟的升温速率自400℃升至950℃并保温30分钟进行发泡、析晶后，以14℃/分钟的冷却速率冷却至600℃，并保温25℃分钟，最后以1℃/分钟的速率缓慢退火至室温即得到微晶泡沫玻璃。

该微晶泡沫玻璃的体积密度为1.20g/cm³，导热系数为0.058w(m/k)^-1 ，抗压强度为11MPa。

实施例4

先将屏锥分离后的CRT屏玻璃初破碎成2～5 cm 的碎块，然后利用自来水清洗去除表面灰尘，去离子水+超声波清洗去除表面荧光粉以及石墨等，再进行烘干，最后研磨获得粒度为200~300目原料玻璃粉。然后，按废玻璃88.6%，石墨0.3%，五氧化二磷和三氧化二铬各1%，氟硅酸钠6%，磷酸钠3%的重量比分别计量，加入混料机中混合均匀。将制备的混合料装入模具，并在40KN的压力下压制成型置于烧结炉中，以6℃/分钟的升温速率从室温升至400℃下预热30分钟。再以15℃/分钟的升温速率自400℃升至950℃并保温30分钟进行发泡、析晶后，以18℃/分钟的冷却速率冷却至600℃，并保温25℃分钟，最后以1℃/分钟的速率缓慢退火至室温即得到微晶泡沫玻璃。

该微晶泡沫玻璃的体积密度为0.84g/cm³，导热系数为0.069w(m/k)^-1 ，抗压强度为8MPa。

实施例5

先将屏锥分离后的CRT屏玻璃初破碎成2～5 cm 的碎块，然后利用自来水清洗去除表面灰尘，去离子水+超声波清洗去除表面荧光粉以及石墨等，再进行烘干，最后研磨获得粒度为200~300目原料玻璃粉。然后，按废玻璃88.4%，石墨0.6%，二氧化钛2%、三氧化二铬1%，氟硅酸钠5%，磷酸钠3%的重量比分别计量，加入混料机中混合均匀。将制备的混合料装入模具，并在30KN的压力下压制成型置于烧结炉中，以8℃/分钟的升温

速率从室温升至400下预热40分钟。再以13℃/分钟的升温速率自400℃升至920℃并保温30分钟进行发泡、析晶后，以15℃/分钟的冷却速率冷却至600℃，并保温30℃分钟，最后以1.5℃/分钟的速率缓慢退火至室温即得到微晶泡沫玻璃。

该微晶泡沫玻璃的体积密度为0.80g/cm³，导热系数为0.056w(m/k)^-1，抗压强度为8.5MPa。