CN105271647A - 利用废玻璃制备空心玻璃微珠的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用废玻璃制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：(a)将废玻璃与水、稳定剂、发泡剂混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料；(b)将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化；及(c)将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过漂浮法分离出空心玻璃微珠。根据本发明的制备方法采用废玻璃为主要原料，直接将浆料进行空心球化，工艺不存在玻璃粉末法高温熔融玻璃过程，同时省去了喷雾造粒法的将浆料造粒成前驱体的步骤，本发明工艺流程短，能耗低，大大降低了空心玻璃微珠制备成本，将有助于打破空心玻璃微珠由于成本高而受到应用限制的局面。
Description
技术领域
本发明涉及无机轻质填料制备技术领域，尤其涉及利用工业废玻璃制备空心玻璃微珠的制备方法。
背景技术
空心玻璃微珠是一种直径为数微米到数百微米的中空、内含惰性气体的人工制备的微小圆球状玻璃粉末。它属无机非金属材料，具有重量轻，体积大、导热系数低，抗压强度高，分散性、流动性、稳定性好的优点，还具有低吸油、绝缘、自润滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蚀、防辐射、无毒等一些普通材料不具备的优异性能，故其用途涉及许多领域，被誉为“复合材料之王”、“新时代的空间材料”、“魔粉”，是21世纪高端复合材料的主流品种，是近些年来在全世界特别是发达国家得到广泛应用的新型功能性工业填料。
目前国际上工业规模化制备空心玻璃微珠的方法主要有两种，一种以硅酸钠、硼酸作为主要原料，将含低熔点物质的溶液于一定温度下喷雾造粒前躯体，然后再空心球化的喷雾造粒法，也叫软化学法，国内代表专利申请为第201210056295.5号，第201310051104.0号，及第201210291045.X号专利申请等；另一种是即以特殊碎玻璃作为原料，先制备出既定组成的玻璃熔块，粉碎，再于高温下发泡成空心玻璃微珠的玻璃粉末法，国内代表专利申请为第200910185799.5号，及第201110292306.5号中国专利申请等。喷雾造粒法(软化学法)以化工产品为主要原料，其制备原料非常昂贵，导致制备的空心玻璃微珠的成本非常高，另外喷雾造粒法制备的空心玻璃微珠碱度高，化学稳定性差，强度低；而玻璃粉末法虽以矿物为主要原料，但需要两次高耗能过程，一个是制备玻璃粉末的熔化，一个是玻璃粉末的空心球化，导致空心玻璃微珠的成本也相应增加，另外如第200910185799.5号专利申请所述，其制备工艺步骤繁琐，增加了工艺控制的难度。
发明内容
鉴于目前空心玻璃微珠制备技术的上述缺点，本发明旨在提供一种以工业废玻璃为主要原料制备成浆料，然后将浆料直接进行空心球化的制备技术。
为了达成上述目的，提供了一种利用废玻璃制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：(a)将废玻璃与水、稳定剂、发泡剂混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料；(b)将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化；及(c)将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过漂浮法分离出空心玻璃微珠。
一些实施例中，所制备的空心玻璃微珠的密度0.3～0.6g/cm3，强度为10～60MPa，粒径为10μm－150μm。
一些实施例中，步骤(a)中，球磨后所述废玻璃粒径大小控制在小于1.5μm，且浆料固含量为30％-60％。
一些实施例中，所述稳定剂为水溶性无机或有机材料，且用量控制在浆料总重的2％以内。
一些实施例中，所述稳定剂为水玻璃，聚乙烯醇，聚氧乙烯，或甲基纤维素。
一些实施例中，所述发泡剂为水溶性无机或有机材料如，其含量控制在浆料中废玻璃重量的3％以内。
一些实施例中，所述发泡剂为硫酸钠，硫酸铵，尿素，碳酸钠中的一种或几种。
一些实施例中，空心球化温度为1300℃～1500℃。
根据本发明的制备方法采用废玻璃为主要原料，直接将浆料进行空心球化，工艺不存在玻璃粉末法高温熔融玻璃过程，同时省去了喷雾造粒法的将浆料造粒成前驱体的步骤，本发明工艺流程短，能耗低，大大降低了空心玻璃微珠制备成本，将有助于打破空心玻璃微珠由于成本高而受到应用限制的局面。同时以废玻璃为原料，不但能解决废玻璃的堆放与环境污染问题，另外对废旧玻璃回收再利用，必将创造出巨大的经济利益和社会效益。
以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其他方面和优点。
附图说明
结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：
图1为根据本发明实施例的制备方法的流程图；
图2示出了由本发明制备方法制备得到的空心玻璃微珠。
具体实施方式
参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。
现参考附图详细说明根据本发明实施例的利用废玻璃制备空心玻璃微珠的方法。
如图1所示，所述利用废玻璃制备空心玻璃微珠的方法首先将废玻璃与水、稳定剂、发泡剂混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料。接着，将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化。最后，将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过漂浮法分离出空心玻璃微珠。
所制备的空心玻璃微珠的密度0.3～0.6g/cm3，强度为10～60MPa，粒径为10μm－150μm。球磨后所述废玻璃粒径大小控制在小于1.5μm，且浆料固含量为30％-60％。
所述稳定剂为水溶性无机或有机材料，且用量控制在浆料总重的2％以内。所述稳定剂为水玻璃，聚乙烯醇，聚氧乙烯，或甲基纤维素。
所述发泡剂为水溶性无机或有机材料如，其含量控制在浆料中废玻璃重量的3％以内。所述发泡剂为硫酸钠，硫酸铵，尿素，碳酸钠中的一种或几种。空心球化温度为1300℃～1500℃。
第一步稳定均匀浆料配置：将废玻璃20kg，加水20kg，100g碳酸钠，710g硫酸钠及200g聚氧乙烯配制成水浆液料，然后在常温和常压下采用高速球磨机将其充分球磨混合均匀，球磨后浆料中固体颗粒控制在不大于1.5微米，其固含量为40％。
第二步空心球化：将第一步中所得的浆料，用蠕动泵以10kg/h的速度，利用压缩空气输送送到有离心喷嘴的燃烧器中，浆料在压缩空气的压力下经过离心喷嘴雾化成小液滴，同时与燃烧器的助燃风和燃气混合燃烧，这时液滴在高温下迅速干燥空心球化，球化温度控制在1300℃～1500℃范围内，球化时间为1-3秒之间，经过空心球化的粉体经收集器收集。
第三步，收集的空心球化粉体用漂浮法分选出空心玻璃微珠，分选出的空心玻璃微珠的形貌如图2，空心漂珠的粒径基本集中在10～150μm之间，漂浮率为98％，密度为0.38g/cm3，按体积计算压碎占体积20％空心漂珠压碎强度为37MPa。
根据本发明的制备方法采用废玻璃为主要原料，直接将浆料进行空心球化，工艺不存在玻璃粉末法高温熔融玻璃过程，同时省去了喷雾造粒法的将浆料造粒成前驱体的步骤，本发明工艺流程短，能耗低，大大降低了空心玻璃微珠制备成本，将有助于打破空心玻璃微珠由于成本高而受到应用限制的局面。同时以废玻璃为原料，不但能解决废玻璃的堆放与环境污染问题，另外对废旧玻璃回收再利用，必将创造出巨大的经济利益和社会效益。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种利用废玻璃制备空心玻璃微珠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将废玻璃与水、稳定剂、发泡剂混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料；
(b)将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化；及
(c)将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过漂浮法分离出空心玻璃微珠。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所制备的空心玻璃微珠的密度0.3～0.6g/cm3，强度为10～60MPa，粒径为10μm－150μm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，球磨后所述废玻璃粒径大小控制在小于1.5μm，且浆料固含量为30％-60％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定剂为水溶性无机或有机材料，且用量控制在浆料总重的2％以内。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稳定剂为水玻璃，聚乙烯醇，聚氧乙烯，或甲基纤维素。
6.如据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发泡剂为水溶性无机或有机材料如，其含量控制在浆料中废玻璃重量的3％以内。
7.如据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发泡剂为硫酸钠，硫酸铵，尿素，碳酸钠中的一种或几种。
8.如据权利要求1所述的方法，其特征在于，空心球化温度为1300℃～1500℃。
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