CN107555767A - 利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法 - Google Patents

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王芸
王华文
马立云
彭程
彭小波
陈凯
董为勇
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C03B19/108—Forming porous, sintered or foamed beads

Abstract

利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：取900‑1000重量份高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干；让后将其破碎为粒度为D90小于10μm；再在其中加入50‑100重量份水、11‑21重量份碳酸钠、3‑7重量份碳酸钙、2‑6重量份硫酸钠、20‑30重量份水玻璃混合后加入离心造粒机中造粒，得到球形颗粒后烘干，离心转速为18‑22rpm；将球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合后投入回转窑中加热，温度为800‑900℃，12‑18min后出窑冷却至室温然后过筛，取10‑20目之间的产品即可。本方法所制得的空心玻璃微珠密度低、强度高、烧制温度低、成品率高、成本低。

Description

利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法
技术领域
本发明涉及利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法。
背景技术
目前世界上真正可以工业化大规模生产玻璃微珠的生产工艺主要有玻璃粉末法和软化学法两种。玻璃粉末法是预先制备好含有发泡剂的玻璃粉末，然后通过1200℃-1500℃火焰煅烧，玻璃粉末融化后在表面张力的作用下形成球状液滴，同时发泡剂使玻璃液滴在高温下膨胀发泡，即利用重沸技术生产空心玻璃微珠。其具有空心玻璃微珠的产率较低、成本相对较高的缺点。软化学法是先将玻璃成分的辅助试剂与硅酸钠一起配成水溶液，然后再通过喷雾干燥的方法造粒，最后将这些颗粒加热发泡形成空心玻璃微珠。其缺点是产品的物理和机械性能(尤其是抗压强度)指标要远低于玻璃粉末法制备的空心玻璃微珠，另外其化学稳定性和均匀性也存在不足。
高硼硅玻璃是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料，因其优异的性能，被广泛应用于太阳能、化工、医药包装、电光源、工艺饰品等行业。但是随着使用量增加，大量的高硼硅玻璃的废料不能得到适当的处理，对环境造成了污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，通过该方法速制得的空心玻璃微珠具有低密度、高强度、烧制温度低、成品率高、成本低的优点。
为解决上述技术问题，本发明提供了利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)取900-1000重量份的高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干备用；
(2)将步骤(1)冲洗并沥干后的高硼硅玻璃废料在破碎机中破碎为粒度为D90小于10μm的玻璃颗粒；
(3)在破碎后的玻璃颗粒中加入50-100重量份的水、11-21重量份的碳酸钠粉末、3-7重量份的碳酸钙粉末、2-6重量份的硫酸钠粉末、20-30重量份的水玻璃并混合均匀得到混合物；
(4)将经步骤(3)得到的混合物加入离心造粒机中进行造粒，得到球形颗粒后烘干，造粒时的离心转速为18-22rpm；
(5)将经步骤(4)得到的球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合均匀后投入回转窑中加热，加热温度为800-900℃，加热18-22min后出窑得到空心玻璃微珠的粗产物；
(6)将出窑的粗产物冷却至室温然后过筛，取10-20目之间的产品即可。
作为优选的，所述的高硼硅玻璃的成分按照氧化物的质量比计为：二氧化硅56.3-86％，氧化硼9.4-28.7％，氧化铝1.7-7.9％，碱金属氧化物0-12.2％，R的氧化物0-6.5％，三氧化二锑0.1-0.7％，其中，所述碱金属为钾、钠、锂中的至少一种，R为锌、钙、钡中的至少一种。
上述方法中：
所述的高硼硅玻璃废料为申请号201310627018.X的发明专利所述方法制备所得。
所述的离心造粒机采用的是郑州海河机械生产的ZL10型圆盘造粒机。
所述的回转窑采用的是:洛阳市博莱曼特试验电炉有限公司定制的开放式旋转管式炉。
本发明的优点：高硼硅玻璃由于其优秀的理化性能被广泛应用于太阳能、化工、医药包装、电光源、工艺饰品等行业。但是随着使用量增加，大量的高硼酸玻璃的废料不能得到适当的处理，对环境造成了污染。本发明采用高硼硅玻璃的废料作为原料制备空心玻璃微珠，不仅原料易得还可以减少高硼硅玻璃的废料堆环境造成的污染，而且本发明的方法加工步骤简单，成本低，成品率高，制得的空心玻璃微珠具有低密度高强度的特点。因为发泡剂是在造粒阶段引入的，且加入量可控，所以与玻璃粉末法相比发泡剂分布更均匀可控，成品率更高；由于外壳玻璃成分的高强度决定他的化学稳定性和强度要高于软化学法制备的空心玻璃微珠。
具体实施方式
实施例一：
利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)取900重量份的高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干备用；
(2)将步骤(1)冲洗并沥干后的高硼硅玻璃废料在破碎机中破碎为粒度为D90小于10μm的玻璃颗粒；
(3)在破碎后的玻璃颗粒中加入50重量份的水、11重量份的碳酸钠粉末、3重量份的碳酸钙粉末、2重量份的硫酸钠粉末、20重量份的水玻璃并混合均匀得到混合物；
(4)将经步骤(3)得到的混合物加入离心造粒机中进行造粒，得到球形颗粒后烘干，造粒时的离心转速为18rpm；
(5)将经步骤(4)得到的球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合均匀后投入回转窑中加热，加热温度为800℃，加热18min后出窑得到空心玻璃微珠的粗产物；
(6)将出窑的粗产物冷却至室温然后过筛，取10-20目之间的产品即可。
所述的高硼硅玻璃的成分按照氧化物的质量比计为：二氧化硅81.7％，氧化硼11％，氧化铝3％，氧化钠2％，氧化钾1.5％，氧化锌0.6％，三氧化二锑0.2％。
经检测，空心玻璃微珠的成品率可以达到91.7％，堆积密度为0.39g/cm3，抗压强度为23MPa。
实施例二：
利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)取925重量份的高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干备用；
(2)将步骤(1)冲洗并沥干后的高硼硅玻璃废料在破碎机中破碎为粒度为D90小于10μm的玻璃颗粒；
(3)在破碎后的玻璃颗粒中加入75重量份的水、16重量份的碳酸钠粉末、5重量份的碳酸钙粉末、4重量份的硫酸钠粉末、25重量份的水玻璃并混合均匀得到混合物；
(4)将经步骤(3)得到的混合物加入离心造粒机中进行造粒，得到球形颗粒后烘干，造粒时的离心转速为20rpm；
(5)将经步骤(4)得到的球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合均匀后投入回转窑中加热，加热温度为850℃，加热20min后出窑得到空心玻璃微珠的粗产物；
(6)将出窑的粗产物冷却至室温然后过筛，取10-20目之间的产品即可。
所述的高硼硅玻璃的成分按照氧化物的质量比计为：二氧化硅74％，氧化硼14％，氧化铝3％，氧化钠3.5％，氧化锂2.3％，氧化钙3.1％，三氧化二锑0.1％。
经检测，空心玻璃微珠的成品率可以达到94.7％，堆积密度为0.39g/cm3，抗压强度为23MPa。
实施例三：
利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)取950重量份的高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干备用；
(2)将步骤(1)冲洗并沥干后的高硼硅玻璃废料在破碎机中破碎为粒度为D90小于10μm的玻璃颗粒；
(3)在破碎后的玻璃颗粒中加入75重量份的水、16重量份的碳酸钠粉末、5重量份的碳酸钙粉末、4重量份的硫酸钠粉末、25重量份的水玻璃并混合均匀得到混合物；
(4)将经步骤(3)得到的混合物加入离心造粒机中进行造粒，得到球形颗粒后烘干，造粒时的离心转速为20rpm；
(5)将经步骤(4)得到的球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合均匀后投入回转窑中加热，加热温度为880℃，加热20min后出窑得到空心玻璃微珠的粗产物；
(6)将出窑的粗产物冷却至室温然后过筛，取10-20目之间的产品即可。
所述的高硼硅玻璃的成分按照氧化物的质量比计为：二氧化硅80.5％，氧化硼12.5％，氧化铝2％，氧化钠3.1％，氧化钾1.8％，三氧化二锑0.1％。
经检测，空心玻璃微珠的成品率可以达到96.5％，堆积密度为0.37g/cm3，抗压强度为21MPa。
实施例四：
利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)取1000重量份的高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干备用；
(2)将步骤(1)冲洗并沥干后的高硼硅玻璃废料在破碎机中破碎为粒度为D90小于10μm的玻璃颗粒；
(3)在破碎后的玻璃颗粒中加入100重量份的水、21重量份的碳酸钠粉末、7重量份的碳酸钙粉末、6重量份的硫酸钠粉末、30重量份的水玻璃并混合均匀得到混合物；
(4)将经步骤(3)得到的混合物加入离心造粒机中进行造粒，得到球形颗粒后烘干，造粒时的离心转速为22rpm；
(5)将经步骤(4)得到的球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合均匀后投入回转窑中加热，加热温度为900℃，加热22min后出窑得到空心玻璃微珠的粗产物；
(6)将出窑的粗产物冷却至室温然后过筛，取10-20目之间的产品即可。
所述的高硼硅玻璃的成分按照氧化物的质量比计为：二氧化硅76.2％，氧化硼13.6％，氧化铝3.1％，氧化钠1.6％，氧化锂3.2％，氧化钙2.3％，氧化钡0.2％，三氧化二锑0.5％。
经检测，空心玻璃微珠的成品率可以达到98.7％，堆积密度为0.36g/cm3，抗压强度为18MPa。

Claims (2)

1.利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)取900-1000重量份的高硼硅玻璃废料用水冲洗并沥干备用；
(2)将步骤(1)冲洗并沥干后的高硼硅玻璃废料在破碎机中破碎为粒度为D90小于10μm的玻璃颗粒；
(3)在破碎后的玻璃颗粒中加入50-100重量份的水、11-21重量份的碳酸钠粉末、3-7重量份的碳酸钙粉末、2-6重量份的硫酸钠粉末、20-30重量份的水玻璃并混合均匀得到混合物；
(4)将经步骤(3)得到的混合物加入离心造粒机中进行造粒，得到球形颗粒后烘干，造粒时的离心转速为18-22rpm；
(5)将经步骤(4)得到的球形颗粒与氧化铝粉末按照体积比1:10的比例混合均匀后投入回转窑中加热，加热温度为800-900℃，加热18-22min后出窑得到空心玻璃微珠的粗产物；
(6)将出窑的粗产物冷却至室温然后过筛，取10-20目之间的产品即可。
2.根据权利要求1所述的利用高硼硅玻璃废料制备空心玻璃微珠的方法，其特征在于：所述的高硼硅玻璃的成分按照氧化物的质量比计为：二氧化硅56.3-86％，氧化硼9.4-28.7％，氧化铝1.7-7.9％，碱金属氧化物0-12.2％，R的氧化物0-6.5％，三氧化二锑0.1-0.7％，其中，所述碱金属为钾、钠、锂中的至少一种，R为锌、钙、钡中的至少一种。
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