CN100360442C - 一种空心微珠的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空心微珠的制备方法，该方法包括将铁矿尾矿粉放入烘干设备中烘干后去除三氧化二铝和氧化钙、氧化镁小颗粒杂质的分选步骤和将经去杂后的铁矿尾矿粉送入封闭的加热设备中进行熔炼的步骤，其熔炼温度在1900℃至2160℃之间，且使尾矿粉经高温气化后能自动进入一个封闭的腔体内，再经冷却后形成中空微珠。本发明将尾矿粉制成空心微珠不仅可以解决市场对其需求，而且还能解决环境污染问题，且该种空心微珠表面相对光滑和相当好的强度。

Description

一种空心微珠的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备空心微珠的方法，尤其是涉及一种主料是二氧化硅的空心微珠的制备方法。
背景技术：
现有的空心微珠大多来源于热电厂所排放的粉煤灰废弃物中，其中可以漂浮在水面上的空心微珠被称之为漂珠。该种空心微珠或漂珠是在高于1200℃的高温下处于熔融态气化物排放在大气中时因温度骤降，瞬间凝结成玻璃态在表面张力骤升而收缩形成的中空微珠，在此高温下，微珠空心中的气体很稀薄或处于真空，所以，该种空心微珠或漂珠的导热系数较低，是一种极好的隔热材料。
在传统技术中，获取空心微珠的方法主要是从热电厂所排放的粉煤灰中分选出来的产物。如中国专利1010286号授权公告的名称为“从粉煤灰中分选空心玻璃微珠的方法”给出的是一种湿法分选空心微珠的方法。在该方法中需要用旋流器和悬浮床等设备分选空心微珠，虽然该种方法相对简单，且不需要大的设备投资，但，由于粉煤灰中含有粉末状的氧化钙和氧化镁，以及铁的氧化物等许多杂质，这些杂质通常会粘结在空心微珠的表面，致使微珠带有极性以形成磁团聚，在这种情况下，即使采用大压力的水流冲刷也不能消除所述磁团聚的现象，故该种分选方法不能保证空心微珠的质量及数量。为此，中国专利1036342号公开的名称为“粉煤灰空心玻璃微珠分选法”就是针对这个问题提出的改进方案。该专利中提出在湿法分选的基础上再附加有热风分选、磁选和电选的步骤。但，仅对一个电厂而言，由于其所排放的粉煤灰的数量有限，且在有限的粉煤灰中的空心微珠的含量并不高，而相邻电厂通常相距较远，所以，将上述各种设备组装在一个电厂附近，其投资成本较高。
随着空心微珠或漂珠应用领域或适用范围的扩大，仅靠在粉煤灰中提取是远不能满足人们的需求，据有关人士透露，在市场上特别是漂珠销售的价格相当高，其主要原因是漂珠不能满足市场需求。此外，由于粉煤灰中的空心微珠或漂珠在形成的过程中大多依赖于三氧化二铝来降低粉煤灰的熔点，并在形成微珠的场合，氧化钙和氧化镁等颗粒更小的物料也伴随在其中，所以，该种空心微珠形成后，其外表面粘结有向外突出的刺，致使空心微珠带有极性，故在使用时通常要经过研磨或通过气溶胶法进行表面处理，以提高其表面活性。
在现有技术中仅在中国专利86108520号公开的名称为“实心透明玻璃粒子的加工方法”中出现了用高温烧结的方式加工微珠的方法，但，该方法所制取的实心透明玻璃微珠，而不是空心微珠或漂珠。到目前为止，在现有技术中还没有发现用熔炼的方式制取空心微珠或漂珠的任何启示。
发明内容：
本发明的任务是提供一种利用废弃的铁矿尾矿粉制备空心微珠的方法，以解决现有空心微珠的资源不足及质量问题。
本发明所提出的空心微珠的制备方法，包括分选和熔炼两个步骤。其中分选是将铁矿尾矿粉放入烘干设备中烘干再去除三氧化二铝和氧化钙、氧化镁小颗粒杂质；而熔炼是将经过烘干和去杂后的铁矿尾矿粉送入封闭的加热设备中进行熔炼，其熔炼温度在1900℃至2160℃之间，且使尾矿粉经高温气化后能自动进入一个封闭的腔体内，再经冷却后形成中空微珠。由于熔炼铁矿尾矿粉是在一个封闭的设备中进行，在熔炼过程中，设备内的氧气和其它可燃气体被消耗，而其内残留的是氮气等惰性气体，所以，气化的尾矿粉在冷却后所形成的空心微珠内真空或含有惰性气体；另外，在分选过程中，将尾矿粉内相对小颗粒的三氧化二铝和氧化钙、氧化镁等去除后，其主要成分是二氧化硅，而二氧化硅在对其加热的温度为1900℃时就应该气化，在通常情况下，其加热温度不超过2160℃。可见，用该方法获得的空心微珠的外壁基本上是由二氧化硅构成，而二氧化硅具有相当好的耐磨、耐腐蚀等物理特性。
在所述分选步骤中，其铁矿尾矿粉颗粒的直径选择在0.2μm至300μm之间，其风选时的送风速度在每秒1.5米至2米之间。
在所述熔炼步骤中，经熔炼气化后的尾矿粉在进入腔体内的过程中采用自然逐渐冷却的方式使其形成空心微珠。
在所述分选的去杂步骤中是采用风选的方式去除尾矿粉中的三氧化二铝和氧化钙、氧化镁小颗粒杂质。
本发明所提出的空心微珠的制备方法采用原料是被废弃的铁矿尾矿粉，而该种尾矿粉数量相当大，是现有技术中无法解决的污染问题，所以，本发明将尾矿粉制成空心微珠不仅可以解决市场对其需求，而且还能解决环境污染问题；另外，用该种原料和方法制取的空心微珠表面相对光滑，其微珠含二氧化硅的成份在95％以上，具有相当好的强度，且没有极性，适合于应用在建筑、化工、橡胶等场合。
具体实施方式：
取直径在0.2mm至1mm之间的铁矿尾矿粉并将其送入烘干炉内烘干，然后对烘干后的尾矿粉用风选的方式去除三氧化二铝和氧化钙、氧化镁等小颗粒杂质或者灰尘，且在风选时，其风速在每秒1.5米至2米之间；将经过风选后的铁矿尾矿粉送入封闭的加热设备中进行熔炼，且使加热设备内的熔炼温度在1900℃，当尾矿粉内的主料二氧化硅逐渐气化后顺着加热设备固有的排烟道流入与该排烟道相通的封闭的腔体内，由于该腔体通常是自然温度，而自然温度远远低于熔炼温度，故气态的二氧化硅在此温度下能迅速凝聚形成空心微珠。因加热设备和腔体均是封闭的容器，在熔炼尾矿粉时，所述容器内缺少氧和氢等可燃气体，所以，上述方式形成的空心微珠的空心内真空或者含有惰性气体。
此外，所述熔炼尾矿粉的温度应该在1900℃以上，如加热设备内的温度可设置在1950℃或2000℃或2050℃或2100℃或2160℃。

Claims (4)

1、一种空心微珠的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
分选：将铁矿尾矿粉放入烘干设备中烘干后去除三氧化二铝和氧化钙、氧化镁小颗粒杂质；
熔炼：将经过烘干和去杂后的铁矿尾矿粉送入封闭的加热设备中进行熔炼，其熔炼温度在1900℃至2160℃之间，且使尾矿粉经高温气化后能自动进入一个封闭的腔体内，再经冷却后形成中空微珠。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述分选步骤中是采用风选的方式去除尾矿粉中的三氧化二铝和氧化钙、氧化镁小颗粒杂质。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在所述分选步骤中，其铁矿尾矿粉颗粒的直径选择在0.2μm至300μm之间，其风选时的送风速度在每秒1.5米至2米之间。
4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述熔炼步骤中，经熔炼气化后的铁矿尾矿粉在进入腔体内的过程中采用自然逐渐冷却的方式使其形成空心微珠。
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