摘 要

根据矿物原料主要的化学成分和矿物组成，电解锰渣含有CaO、MgO、Al₂O₃及SiO₂等可用于制备玻璃陶瓷等成分，特别是其挥发量大，故经过一定的处理可作为泡沫玻璃的发泡剂和促进剂，而废玻璃本身就是可提供玻璃相的泡沫玻璃制备的主体原料。以废弃玻璃和电解锰渣为原料制备泡沫玻璃，不仅能节约原料，还能变废为宝，达到资源综合利用、减少环境污染的目的。

本论文选用普通玻璃碎渣和电解锰矿渣废料，添加适量碳酸钠、SiC、玄武岩等，采用高温发泡工艺，对泡沫玻璃不同烧结制度（升温速率、发泡温度和时间等）进行探究，以获得气孔分布均匀的泡沫玻璃。研究表明：当废玻璃用量达到69.6%，电解锰渣掺量为23.2%，加入适量的SiC和碳酸钠，升温速率为5℃/min，发泡温度为890℃，发泡时间为30min，可得到较为理想的泡沫玻璃。对不同含量玻璃粉的泡沫玻璃进行研究后发现，玻璃粉含量在69.6%时烧制的泡沫玻璃发泡充分均匀，而随着玻璃粉含量的减少，泡沫玻璃中气泡直径变大，而且出现大量的串孔，直至样品整体被破坏；对不同烧结温度的泡沫玻璃进行研究后发现，烧结温度在880℃～900℃比较合适，烧结温度过高泡沫玻璃孔径过大，烧结温度过低泡沫玻璃发泡不充分，烧制出的样品为致密烧结体；对保温时间不同的泡沫玻璃分析后发现，保温时间为30min比较合适，过长会导致样品发泡严重，样品损坏，保温时间过短泡沫玻璃发泡不充分，烧制出的样品为致密烧结体。

关键词： 废弃玻璃；电解锰渣；泡沫玻璃

ABSTRACT

In this experiment, ordinary glass slag and electrolytic manganese slag waste, adding appropriate sodium carbonate, SiC, basalt, etc., using high temperature foaming process, the foam glass different sintering system (heating rate, foaming temperature and time, etc.) to explore To obtain a uniform distribution of the pores of the foam glass.

The results show that when the dosage of waste glass is 69.6%, the amount of electrolytic manganese slag is 23.2%, the appropriate amount of SiC and sodium carbonate are added, the heating rate is 5℃/ min, the foaming temperature is 890 ℃, the foaming time is 30min, Get the ideal foam glass. The foam glass with different content of glass powder was studied. It was found that the foamed glass foam was completely uniform when the glass powder content was 69.6%. The less the glass powder content was, the worse the foam was, the more serious the damage was. Temperature of the foam glass study found that the sintering temperature of 880℃~ 900℃more appropriate sintering temperature is too high foam glass pore size is too large, the sintering temperature is too low foam glass foam is not sufficient, the firing of the sample is dense sintered body ; The insulation time of different foam glass analysis found that the holding time of 30min more appropriate, too long will lead to serious sample foam, the sample is damaged, the insulation time is too short foam glass foam is not sufficient, the firing of the sample for the dense sintering body.

Keywords: Waste glass; Electrolytic manganese residue; Foam glass

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电解锰矿渣资源化现状分析 1

1.2.1 电解锰矿渣的来源及污染现状 1

1.2.2 电解锰渣理化特性研究 2

1.2.3 电解锰矿渣资源化途径 2

1.3 泡沫玻璃材料简介 3

1.3.1泡沫玻璃的概念 3

1.3.2 泡沫玻璃的制备工艺 4

1.3.3 泡沫玻璃材料发展历程 4

1.3.4 泡沫玻璃的发展趋势 5

1.4 选题的目的及意义 6

第2章 实验原料与方法 7

2.1 实验原材料 7

2.1.1 玻璃原料的准备 7

2.1.2 电解锰渣材料的准备 7

2.1.3 其它材料的准备 9

2.2 实验仪器 9

2.3 试样的制备 10

2.3.1 制备方法 10

2.3.2 制备过程 10

2.4 试样性能检测与表征 12

第3章 泡沫玻璃结构及性能分析 14

3.1 不同含量玻璃粉的泡沫玻璃性能分析 14

3.2 不同烧结温度的泡沫玻璃性能分析 15

3.2.1 不同烧结温度的泡沫玻璃理化性能分析 15

3.2.2 不同烧结温度的配合料的XRD分析 16

3.2.3 不同烧结温度的配合料的TG-DSC分析 16

3.3 不同保温时间泡沫玻璃性能分析 18

3.3.1 不同保温时间泡沫玻璃理化性能分析 18

3.3.2 不同保温时间的配合料的XRD分析 19

3.3.3 不同保温时间的配合料的TG-DSC分析 20

第4章 结论 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 引言

废弃玻璃主要含硅酸钠、二氧化硅、硅酸钙等成分，它的存在既给人们的生产和生活带来了不便，又对环境造成了污染。据估计，我国每年产生的废玻璃达320万吨，占城市生活垃圾的2%左右。随着建筑设计中大量玻璃窗的使用，以及电子产品中玻璃板用量的增加，未来废弃玻璃的总量还会继续增加。目前，除了玻璃厂中废玻璃直接回收利用外，生活中的废玻璃仍然未能很好利用，堆积在垃圾场的废玻璃既占用了大量的土地，又造成了生态环境的破坏以及资源能源的浪费^[1]。如何合理利用废弃玻璃资源，提高其回收利用率，成为了全球关注的热点，也是现代科技工作者必须面临和解决的一个问题。

电解锰渣主要含锰、可溶性盐及其他固态矿物成分，其中含硫酸盐、氨氮、硒、锰离子的浓度较高，属于一般工业废弃物。电解锰行业作为典型的湿法冶金行业，是一个高能耗、高污染、高排放的“三高”行业，它在促进各地经济快速发展的同时引起了废水、废渣等多种严重的环境问题，其中电解锰渣的大量堆放与污染最为突出，因此也制约了电解锰产业的健康、有序和可持续发展^[2]。因此，锰渣的综合利用不但可以消除环境污染，而且还能够创造巨大的经济效益，是可持续发展的有效途径。

泡沫玻璃是一种人工制造的多孔材料，内部充满无数微小均匀连通或封闭气孔的玻璃材料。它具有机械强度高、导热系数小、热工性能稳定、热膨胀系数低、不燃烧、不变形、使用寿命长、工作温度范围宽、耐腐蚀性能强、不具放射性、不吸水、不透湿、不受虫害、易加工可锯切、施工极其方便等优点，是一种性能良好的保温隔热和吸声的节能环保材料，也是一种轻质的高强建筑材料和装饰材料^[3]。