[发明专利]一种空心玻璃微珠的生产工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及生产一种轻质无机材料的生产工艺及其设备，更具体地说，本发明涉及一种空心玻璃微珠的生产工艺及其设备，属于新型无机材料领域。

背景技术

空心玻璃微珠是一种具有中空结构的球形玻璃质粉体，结构的特殊性决定了它具有密度低、热导率低、化学稳定性好、流动性好等特点，作为填充剂加到各种材料中，能起到降低密度、隔热、隔音的作用，被广泛运用于航空、汽车、建材、化工、农业、石油等工业领域。

根据原料的不同，目前空心玻璃微珠的生产工艺主要有两种：

专利CN 1990401A介绍了一种以硅酸钠为主要原料的制备工艺，先将含有硼的硅酸钠溶液进行喷雾干燥，得到直径为5-50μm的实心凝胶球，然后在400-600℃的高温炉中膨胀成型。由于该制备工艺以硅酸钠为原料，空心玻璃微珠中碱金属含量高，玻璃中的硅氧键断裂比例大。该种工艺制备的空心玻璃微珠抗压强度低、化学稳定性差，在要求高的行业中运用受到限制。

专利CN 101638293A公开了一种空心玻璃微珠的制备方法，它先将一定比例的玻璃原料熔融均化，然后经水淬、分集、空心球化、收集得到空心玻璃微珠。由于该种工艺需要预先制备玻璃，需要两次高温处理，能耗较高，且玻璃中含有一定比例的硼，使其制备成本偏高。同时对工艺的控制困难，特别是对SO₃含量、膨胀温度、时间及气氛的控制。

目前还不能通过上述两种生产工艺制备出高性能、低成本的空心玻璃微珠。

发明内容

本发明的目的就是利用玻璃质矿物为原料，解决背景资料中的产品抗压强度低、化学稳定性差，生产工艺复杂，难以控制的问题，提供一种新的生产工艺，生产具有高性能、低成本的空心玻璃微珠。

为达到上述目的，本发明采用的生产技术如下：

一种空心玻璃微珠的生产工艺，生产工艺步骤包括将玻璃质原矿破碎、粉磨、分选、干燥、高温膨胀、保温调质、冷却以及收集。

具体步骤包括：

A、将玻璃质原矿进行破碎、粉磨，分选出粒径为5-200μm的原料粉体；

B、将步骤A得到的原料粉体在300-750℃下进行干燥，干燥至结合水含量为0.1-2wt%；

C、原料通过气力输送进入空心玻璃微珠膨胀炉中，自上而下通过空心玻璃微珠膨胀炉的膨胀区、保温调质区，粉体依次在1000-1400℃下高温膨胀，在800-1150℃下保温调质，得到具有单一空心结构的空心玻璃微珠，随高温气流下行，然后与可控冷却风混合冷却成型；

D、步骤C得到的空心玻璃微珠，经收集组件收集得到高性能的空心玻璃微珠。

上述玻璃质原矿为珍珠岩、松脂岩、黑耀岩、火山灰或者硅藻土。

上述的高温膨胀采用燃气加热；保温调质采用电加热。

上述的可控冷却风的温度为室温，由风机不同功率来控制不同的风量，由此来控制高温膨胀以及保温调质的时间，制造出不同密度的空心玻璃微珠；在炉内负压气流作用下粉体垂直下行，避免了粉体粘壁。

一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于：包括依次连接的粉碎组件、分级机、烘干机、气力输送组件、膨胀炉以及收集组件。

上述的粉碎组件为破碎机和粉磨机依次连接。

上述的气力输送组件为风机、料仓、送粉器以及助燃空气管道；料仓位于送粉器上方，送粉器一侧连接风机，另一侧通过助燃空气管道与膨胀炉连接。

上述的膨胀炉为立式炉，内部从上至下依次为燃烧器、高温膨胀区和保温调质区。

粉体经送粉器进入助燃空气管道；助燃空气经风机进入助燃空气管道，将粉体送入膨胀炉中的燃烧器。粉体从炉体上部的燃烧器进入高温膨胀区，受热膨胀形成单一的空心结构，并随着高温气流下行进入电加热保温调质区，通过控制膨胀温度、保温调质温度和时间，调整空心玻璃微珠的结构，得到各种密度的高性能空心玻璃微珠。

上述的收集组件包括依次连接的沉降室、旋风收尘器、布袋收尘器以及尾部的用于收集的风机；冷却后的空心玻璃微珠在尾部风机的引力作用下，依次经过沉降室、旋风收尘器、布袋收尘器被全部收集。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明采用玻璃质矿物为原料，简化了生产工艺流程，解决了现有技术工艺控制困难的问题，生产出具有强度高、化学稳定性好、成本低的空心玻璃微珠。

2、容易通过对粉体粒径、含水量、膨胀温度、保温温度的控制，得到不同密度的高性能空心玻璃微珠，可满足不同行业对空心玻璃微珠的性能要求。

附图说明

图1是空心玻璃微珠生产工艺流程方框图。

图2是空心玻璃微珠生产设备示意图。

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