[发明专利]利用含氟硅酸的硅渣制备空心玻璃微珠的方法

说明书

本发明公开的利用含氟硅酸的硅渣制备空心玻璃微珠的方法，先将硅渣与碱土金属氧化物原料混合干燥，再配入碱金属氧化物原料、三氧化二铝原料、三氧化二硼原料、五氧化二磷原料和硫酸盐原料，混合均匀，然后送入玻璃熔窑熔融成玻璃液，玻璃液经水淬、干燥和粉碎，再送入高温球化炉窑进行二次熔融和中空球化，球化粉体经过水力浮选和干燥，获得完全玻璃化、高闭孔率、高漂浮率的空心玻璃微珠。该方法既解决含氟硅酸硅渣固废利用问题，又能降低空心玻璃微珠的生产成本，稳定产品质量。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种利用含氟硅酸的硅渣制备空心玻璃微珠的方法。

背景技术

空心玻璃微珠是一种无机中空微粒粉体材料，每一个微粒都呈空心圆球状，空腔含有微量惰性气体或处于微真空状态。空心玻璃微珠粒径范围在2～250um之间，真密度0.12～0.8g/cm³，堆积密度为0.07～0.7g/cm³，壁厚为其直径的8～10％(1～2um)。空心玻璃微珠耐受高温，软化点≥615℃，热膨胀系数8.8～108.8(60～440℃)，介电常数1.2～8.6MHz，导热系数0.030～0.035w/m.k。空心玻璃微珠具有比重小、堆积系数大、抗压强度高、同向性好、吸油率低、隔热、隔音、电绝缘、耐腐蚀、化学稳定性高、流动性好等特点，作为功能性填料应用于塑料制品、电线电缆、橡胶制品、保温涂料、隔热陶瓷、轻质混凝土、轻质高分子材料等制品中，可以提高制品强度、改善制品使用性能、减小制品重量、节约能源消耗。在建材、机械、电子、轻工、汽车、船舶、航空航天和石油开采等工业领域具有广泛的应用前景。

空心玻璃微珠可以通过两种方法获得，一种是浮选粉煤灰中含有少量的空心玻璃微珠，产品杂质多、色度重、粒径大、粒径均匀性差、抗压强度低、品种单一、应用范围窄，生产中会大量排放废渣，污染严重。另一种是人工合成，是利用纯度较高的无机矿物质和无机盐人工合成的白色空心微粒，外形规整均匀、粒度范围小、抗压强度高，可以改变工艺参数制取多种差异化品种，来满足各种行业的不同需求。

空心玻璃微珠呈非晶质玻璃相，主要成分是二氧化硅，占总成分的55～80％。二氧化硅可以采用晶质二氧化硅为原料，如：石英砂；也可以采用无定型非晶质二氧化硅或硅化合物为原料，如：白炭黑、硅胶、硅酸钠。生产空心玻璃微珠与生产普通玻璃对硅源的要求一样，不论采用晶质二氧化硅，还是采用非晶质二氧化硅，对二氧化硅的纯度都有较高要求，二氧化硅质纯度不能小于98.5％，否则对空心玻璃微珠的质量指标稳定性和生产控制难度造成严重影响。

采用石英砂类晶质二氧化硅作为生产空心玻璃微珠的硅源，一般采用粉末法工艺形式，将原料配合物送入熔窑，在1350～1600℃状态下熔融，然后冷却和超细粉碎，获得微米级非晶质玻璃粉体，再送入高温球化炉将不规则粉体微粒二次熔融、成球和膨化，再经过水力浮选，得到封闭中空圆球形微米级颗粒。这种工艺模式，优点就是所有空心玻璃微珠都能呈现非晶质玻璃化，抗压强度高，粉体不易吸潮；缺点就是烧制温度高，能耗高。中国专利CN102320743B公开了一种铝硅酸盐高强度空心玻璃微珠及其制备方法，是一种典型的以晶质石英砂为硅源的生产空心玻璃微珠的方法，含有60～75％石英砂的配合料投入电熔坩埚中熔制，熔制温度1400～1600℃，然后再将熔制好的玻璃液水淬，经干燥和研磨，得到要求粒径的粉体，再送入球化炉在1250～1450℃状态下球化，球化粉体经水力浮选，获得封闭中空的空心玻璃微珠。