DOC《以高炉渣为原料制取泡沫玻璃对吸声的影响》

以高炉渣为原料制取泡沫玻璃对吸声的影响 马岩美,周扬民,罗思义,黄国涛,仪垂杰 (青岛理工大学 机械工程学院,山东青岛 266525) 摘要:以高炉渣为主要原料制备吸声泡沫玻璃,考察玻璃厚度、空腔、边缝以及开口气孔率对吸声性能的影响.

结果表明,在低频区域,厚度、空腔深度和开口气孔率的增加都能提高吸声系数.但厚度超过150 mm后对吸声系数提高意义不大.吸声系数只在500~3

000 Hz频率范围内随边缝的增加而提高,其他频率范围内,吸声系数变化不大. 关键词:高炉渣;

泡沫玻璃;

吸声 中图分类号:TB34 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2015)03-0000-00 Effect of Foam Glass from Blast Furnace Slag on Sound Absorption MA Yan-mei, ZHOU Yang-min, LUO Si-yi, HUANG Guo-tao, YI Chui-jie (School of Mechanical Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao 266525, Shandong, China) Abstract: Sound-absorbing foam glass was prepared from blast furnace slag. The effects of glass thickness, depth of cavity, side seam and opening porosity on absorption properties were investigated. The results show that increasing of thickness, depth of cavity, and opening porosity can improve sound absorption coefficient at low frequency, but the thickness exceeding

150 mm has little effect on absorption coefficient. Sound absorption coefficient rises with increasing of side seam only within the frequency range of 500~3

000 Hz. Key words: blast furnace slag;

foam glass;

sound absorption 高炉炼铁的能耗约占钢铁工业总能耗的60%[1].高炉渣是高炉炼铁的主要副产品,生产1 t铁水大约可以副产290 kg的高炉渣[2-3].目前,我国钢铁渣堆置量约3亿t,每年新产生约0.1亿t[2],其大量堆放不仅占用土地,还会污染环境.因此高效回收高炉渣的热能、提高高炉渣的附加值是十分必要的. 泡沫玻璃(foam glass)是一种内部充满许多相通或不通气孔的无机非金属玻璃材料,其气孔率[4]达到80%~95%,大部分气泡直径为1~3 mm.泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、助溶剂、改性剂和促进剂等经粉碎均匀混合后形成混合料,再经预热、熔融、发泡、退火等工艺制成[5].可以分为保温和吸声[6]两类,应用不同种类的发泡剂可以制成吸音和隔热两种不同的泡沫玻璃[7]. 吸音泡沫玻璃的开口孔和联通孔占气孔总量的40%~60%[8],因其内部有大量微小的连通的孔隙,声波沿着这些孔隙可以深入材料内部并通过不同的机理被衰减,从而达到吸声[9-13]的效果. 以高炉渣为主要原料制备绝热、吸声、防潮、防火、抗腐蚀的泡沫玻璃既可以达到废弃固体材料再利用,又可以保护环境并获得一定的经济效益.

1 试验原料与流程 矿渣种类不同,成分含量也有差别[14].各氧化物表现出不同的酸碱性,对制取泡沫玻璃的贡献不同,所以需要对高炉渣进行调质.本试验原料为青岛钢铁控股集团有限责任公司的高炉炼铁废渣,主要成分(%):SiO2 72.

26、Al2O3 1.

30、MgO 4.

03、Fe2O3 0.

20、CaO 8.

13、其他14.08. 其他主要原料有碎玻璃,发泡剂采用碳酸铵、碳酸氢铵与碳酸氢钠等碳酸盐. 制取泡沫玻璃的工艺流程如图1所示. 收稿日期:2014-10-10 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50934010) 作者简介:马岩美(1989-),女,山东滨州人,硕士研究生. 图1 制备泡沫玻璃的工艺流程图 Fig.1 Process flow diagram for preparation of foam glass 调质电炉:用于高炉渣干渣的熔融、升温,可向调制电炉加入适量的硅石粉或者玄武岩粉,使得熔融态高炉渣的化学组分达到既定要求. 氧气瓶:向中间渣罐喷射氧气,氧气与煤粉充分混匀硫化,再喷入中间渣罐底部,实现煤粉的富氧强化燃烧,产生巨大热量代替调质电炉耗电升温. 空压机泵:向四辊离心机提供风冷动力,同时为煤粉的喷吹提供动力. 煤粉喷吹罐:煤粉贮存罐,在一定压力下,煤粉通过该罐先与氧气混合,再喷入中间渣罐,以获得最节能的高炉渣加热方式,是本试验平台研究的最核心环节. 泡沫玻璃成型器:达到合适高炉渣成分后,熔融渣转入泡沫玻璃成型器,进行发泡成型. 废玻璃经球磨机粉碎,粒度要适中,粒度过粗,膨胀性差,形成粗大的泡沫玻璃,粒度过细,膨胀性好,但是与发泡剂混合不均匀,一般要求玻璃粉的粒度[5]为-0.074 mm.经磨好的玻璃粉与适量融态高炉渣一起放入图1调质电炉中进行熔炼. 吸声泡沫玻璃产品的主要性能指标[15-17]:密度180~240 kg/m3;