CN103395983B - 一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的方法，温度为1400~1500℃、黏度为10^2.5~10^3.3Pa.s的铝硅酸盐玻璃液流出高炉时，向熔融的铝硅酸盐玻璃液内吹制压力为0.1MPa~1MPa的压缩空气，将铝硅酸盐玻璃液吹向玻璃空心微球收集器，形成中空的直径5~10mm的铝硅酸盐玻璃空心微球。本发明的有益效果：成球方法及装置简单、成本低、成球效率高。

Description

一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的方法

技术领域

本发明属于高温隔热材料领域，涉及一种轻质混凝土骨料用铝硅酸盐玻璃空心微球的制备装置与制备方法。

背景技术

轻质混凝土是由轻质骨料配制而成的表观密度在1.95g/cm³以下的混凝土，也称轻骨料混凝土，具有保温隔热性能好、耐火性能好、自重轻、隔音性能好等诸多特性，作为保温轻质混凝土、结构保温轻质混凝土、结构轻质混凝土而广泛用于冶金、建材、机械、石化、轻工等行业。

轻质混凝土的骨料来源可分为天然轻骨料（如浮石、火山渣及其轻砂）、工业废料轻骨料（如粉煤灰、陶粒、矿渣珠、自燃煤矸石及其轻砂）、人造轻骨料（如粘土陶粒、页岩陶粒、沸石岩轻骨料、膨胀珍珠岩等）。市场上轻质骨料主要以珍珠岩、蛭石、陶粒等为主，而传统的轻质骨料吸水率较大而影响了其导热系数，限制了其使用范围。

空心玻璃微球作为轻质混凝土的骨料，可以克服传统的膨胀珍珠岩吸水率大、浆料收缩率大、后期强度低和开裂等问题，同时也可以弥补常规的聚苯颗粒易燃、防火性能较差和高温条件下会产生有害气体等缺点，是一种理想的优质新型轻质骨料，具有广阔的应用领域和前景。

发明内容

本发明的目的就是提供一种简单实用的制备铝硅酸盐玻璃空心微球方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

A、一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的方法，其特征在于包括以下步骤：

温度为1400~1500℃、黏度为10^2.5~10^3.3Pa.s的铝硅酸盐玻璃液流出高炉时，向熔融的铝硅酸盐玻璃液内吹制压力为0.1MPa~1MPa的压缩空气，将铝硅酸盐玻璃液吹向玻璃空心微球收集器，形成中空的玻璃微球。

在上述技术方案的基础上，还有以下进一步优化的技术方案：

向高温炉中通入还原性或非氧化性气体，使得熔融玻璃液处于还原性气氛或非氧化气氛中，还原性或非氧化性气体为氢气和氮气的混合气，且氢气与氮气的流量比为1：80~1：150；

所述的熔融的铝硅酸盐玻璃液，其成份组成为：SiO₂59~65wt.%，Al₂O₃12~16wt.%，MgO3.4~4.5wt.%，CaO0.5~1.5wt.%，Li₂O6~8.5wt.%，Na₂O7~8.5wt.%。

B、一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的装置，包括高温炉1，其特征在于，高温炉1内两侧分别安置硅钼棒2、中间位置设置刚玉坩埚3，高温炉1顶部设有加料器4通往刚玉坩埚3，刚玉坩埚3底部设有刚玉导液管5并通向下方设置的玻璃散料收集器8，刚玉导液管5中部一侧设有吹气管6a及其相连的空气压缩机6，刚玉导液管5与吹气管6a对应的一侧设有微球导管7a，微球导管7a与微球收集器7相连，高温炉1设有还原性气体管道11并通向刚玉坩埚3。除了空气压缩机6，其它部件均为刚玉材质。

在上述技术方案的基础上，还有以下进一步优化的技术方案：

刚玉导液管5与微球导管7a之间的夹角a大小为120°~150°；

加料器4及刚玉坩埚3的底部分别设有控制原料投放与玻璃液流出的阀门，材质为刚玉或碳化硅。

本发明充分利用了玻璃液的表面张力使其收缩并成为球形的原理，通过特定的铝硅酸盐玻璃原料组成，如原料中Li₂O的含量较高，就是利用了Li₂O对玻璃的助熔性的同时，还可以增加玻璃液的表面张力的功效；而通入还原性或非氧化性气体的作用也是为了使玻璃液的表面张力增加到一个理想的汇聚成球形的范围，同时通过控制导液管5与收集器7导管之间的夹角为特定的值，使得在出料口的玻璃液处于有利于收缩成球形的温度条件与黏度条件，进而在空气吹制时，由表面张力与玻璃液自身重力与空气吹力的综合作用下，使玻璃液汇聚成中空的球状。

本发明的有益效果：成球方法及装置较为简单、成本低、成球效率高。

附图说明

图1为本发明的制备铝硅酸盐玻璃空心微球的装置结构示意图。

图2为采用本发明提出的装置与方法制备的铝硅酸盐玻璃空心微球的放大图片。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明加以阐述。

实施例1

一、制备铝硅酸盐玻璃空心微球的装置，如图1所示，高温炉1内两侧分别安置硅钼棒2、中间位置设置刚玉坩埚3，高温炉1顶部设有加料器4通往刚玉坩埚3，刚玉坩埚3底部设有刚玉导液管5并通向下方设置的玻璃散料收集器8，刚玉导液管5中部一侧设有吹气管6a及其相连的空气压缩机6，刚玉导液管5与吹气管6a对应的一侧设有微球导管7a，微球导管7a与微球收集器7相连，高温炉1设有还原性气体管道11并通向刚玉坩埚3。除了空气压缩机6，其它部件均为刚玉材质。刚玉导液管5与微球导管7a之间的夹角a大小为120°~150°；加料器4及刚玉坩埚3的底部分别设有控制原料投放与玻璃液流出的阀门，材质为刚玉或碳化硅。

二、制备铝硅酸盐玻璃空心微球，按以下步骤进行：

1、按照以下的玻璃组成进行铝硅酸盐玻璃配合料的配制：SiO₂62wt.%，Al₂O₃14wt.%，ZrO₂2.5%，MgO3.8wt.%，CaO1.2wt.%，Li₂O7.5wt.%，Na₂O7.5wt.%，SnO₂1wt.%，CeO₂0.5wt.%，配制800克，并将其充分混合均匀。

2、由加料器4投入300克的配合料，然后将阀门10关闭，打开高温炉1对混合料进行加热，通过调节硅钼棒2的电压与电流，使熔制温度为1610℃，并保温3个小时用于铝硅酸盐玻璃液的澄清与均化；整个过程通入氢气和氮气的混合气，氢气5sccm，氮气为500sccm，以保持炉中的还原性气氛。

3、打开阀门9使玻璃液由导液管5流出，同时打开空气压缩机6，调节气压为0.5MPa，调节微球收集器7与导液管5之间的夹角a为135°，进行玻璃空心微球的收集。

4、散落的玻璃料通过收集器8收集并可重复利用，由投料器4投入再次熔制。

5、由此制备得到的铝硅酸盐玻璃空心微球的直径在5~8mm的占微球总量的75%左右，如图2所示。

实施例2

采用实施例1的装置，制备铝硅酸盐玻璃空心微球，按以下步骤进行：

1、按照以下的玻璃组成进行铝硅酸盐玻璃配合料的配制：SiO₂60wt.%，Al₂O₃16wt.%，ZrO₂2.5%，MgO3.8wt.%，CaO1.2wt.%，Li₂O8.5wt.%，Na₂O6.5wt.%，SnO₂1wt.%，CeO₂0.5wt.%，配制800克，并将其充分混合均匀。

2、由加料器4投入300克的配合料，然后将阀门10关闭，打开高温炉1对混合料进行加热，通过调节硅钼棒2的电压与电流，使熔制温度为1610℃，并保温3个小时用于铝硅酸盐玻璃液的澄清与均化；整个过程通入氢气和氮气的混合气，氢气5sccm，氮气为500sccm，以保持炉中的还原性气氛。

3、打开阀门9使玻璃液由导液管5流出，同时打开空气压缩机6，调节气压为0.5MPa，调节微球收集器7与导液管5之间的夹角a为150°，进行玻璃空心微球的收集。

4、散落的玻璃料通过收集器8收集并可重复利用，由投料器4投入再次熔制。

5、由此制备得到的铝硅酸盐玻璃空心微球的直径在3~5mm的占微球总量的75%左右。图2为微球放大图。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对上述实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的装置，包括高温炉（1），其特征在于，高温炉（1）内两侧分别安置硅钼棒（2）、中间位置设置刚玉坩埚（3），高温炉（1）顶部设有加料器（4）通往刚玉坩埚（3），刚玉坩埚（3）底部设有刚玉导液管（5）并通向下方设置的玻璃散料收集器（8），刚玉导液管（5）中部一侧设有吹气管（6a）及与吹气管相连的空气压缩机（6），刚玉导液管（5）与吹气管（6a）对应的另一侧设有微球导管（7a），微球导管（7a）与微球收集器（7）相连，高温炉（1）设有还原性气体管道（11）并通向刚玉坩埚（3）；

刚玉导液管（5）与微球导管（7a）之间的夹角a大小为120°~150°。

2.根据权利要求1所述的一种制备铝硅酸盐玻璃空心微球的装置，其特征在于，加料器（4）的底部及刚玉坩埚（3）的底部分别设有控制原料投放与玻璃液流出的阀门。