RU2808392C1 - Method for producing glass microbeads - Google Patents

Method for producing glass microbeads Download PDF

Info

Publication number
RU2808392C1
RU2808392C1 RU2023109837A RU2023109837A RU2808392C1 RU 2808392 C1 RU2808392 C1 RU 2808392C1 RU 2023109837 A RU2023109837 A RU 2023109837A RU 2023109837 A RU2023109837 A RU 2023109837A RU 2808392 C1 RU2808392 C1 RU 2808392C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
broken
plasma
microbeads
plasma torch
glass microbeads
Prior art date
Application number
RU2023109837A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Степанович Бессмертный
Евгений Иванович Евтушенко
Марина Алексеевна Бондаренко
Дмитрий Владимирович Кочурин
Владимир Анатольевич Дороганов
Евгений Анатольевич Дороганов
Александр Васильевич Пиленко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2808392C1 publication Critical patent/RU2808392C1/en

Links

Abstract

FIELD: road surfaces.
SUBSTANCE: invention can be used in the production of glass microbeads. A method for producing glass microbeads is claimed, which includes joint grinding of broken moulding materials, moulding of the charge by granulation using a disc granulator and its feeding into the plasma torch of an electric arc plasmatron, the formation of a melt, its dispersion and cooling of the glass microbeads. In this case, lead crystal scrap and high-alumina refractory of grade KL-1.1 are used as cullet for moulding materials. Joint grinding of broken lead crystal and broken high-alumina refractory is carried out at a ratio of 1:1. The mixture is granulated to a granule size of 4.0-6.0 mm. The charge granules are fed into the powder feeder of the electric arc plasma torch, and from it, under the influence of the dynamic pressure of the plasma-forming gas under a pressure of 0.25-0.28 MPa, into the plasma torch. The microbeads are cooled in the exhaust stream of plasma-forming gases.
EFFECT: improving the quality of microbeads.
1 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области дорожных покрытий и может быть использовано при получении стекломикрошариков.The invention relates to the field of road surfaces and can be used in the production of glass microbeads.

Из уровня техники известны способы получения стекломикрошариков на основе силикатных стёкол, недостатком которых является низкая износостойкость и микротвердость стекломикрошариков (Будов В.М., Егорова Л.С. Стеклянные микрошарики. Применение, свойства, технология // Стекло и керамика. 1993. №7. С. 2-5).From the state of the art, methods are known for producing glass microbeads based on silicate glasses, the disadvantage of which is the low wear resistance and microhardness of glass microbeads (Budov V.M., Egorova L.S. Glass microbeads. Application, properties, technology // Glass and Ceramics. 1993. No. 7 pp. 2-5).

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату, принятому за прототип, является способ получения стекломикрошариков, включающий измельчение боя хрусталя и боя фарфора при соотношении 2:3, формование шихты в виде гранул 1,0-2.0 мм, подачу шихты в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергация (Патент RU № 2749764, опубл. 16.06.2021, бюл. № 17).The closest solution to the proposed method in terms of technical essence and the achieved result, adopted as a prototype, is a method for producing glass microbeads, including grinding broken crystal and broken porcelain at a ratio of 2:3, molding the charge in the form of granules of 1.0-2.0 mm, feeding the charge into plasma torch of an electric arc plasma torch, melt formation and dispersion (RU Patent No. 2749764, published 06.16.2021, Bulletin No. 17).

Недостатком прототипа является низкое качество, в частности низкая микротвердость стекломикрошариков.The disadvantage of the prototype is its low quality, in particular the low microhardness of the glass microbeads.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества микрошариков.The technical result of the proposed invention is to improve the quality of microbeads.

Технический результат достигается тем, что способ получения стекломикрошариков, включает совместное измельчение боя формовочных материалов, формование шихты посредством гранулирования с помощью тарельчатого гранулятора и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение стекломикрошариков, отличается тем, что в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, при этом совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора производят при соотношении 1:1, гранулируют шихту до размера гранул 4,0-6,0 мм, гранулы подают в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,28 МПа в плазменную горелку, а охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов.The technical result is achieved by the fact that the method for producing glass microbeads includes joint grinding of broken molding materials, molding of the charge by granulation using a plate granulator and its feeding into the plasma torch of an electric arc plasma torch, the formation of a melt and its dispersion, cooling of glass microbeads, differs in that the quality of the glass microbeads For molding materials, lead crystal cullet and high-alumina refractory grade KL-1.1 are used, while joint grinding of lead crystal cullet and high-alumina refractory cullet is carried out at a ratio of 1:1, the charge is granulated to a granule size of 4.0-6.0 mm, the granules are fed into the powder feeder of the electric arc plasma torch, and from it, under the influence of the dynamic pressure of the plasma-forming gas under a pressure of 0.25-0.28 MPa, into the plasma torch, and the microbeads are cooled in the exhaust stream of plasma-forming gases.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что:The proposed method differs from the prototype in that:

- производят совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1 при соотношении 1:1;- joint grinding of broken lead crystal and broken high-alumina refractory grade KL-1.1 is carried out at a ratio of 1:1;

- шихту формуют в виде гранул размером 4,0-6,0 мм.- the mixture is molded into granules measuring 4.0-6.0 mm.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.A comparative analysis of the known and proposed methods is presented in Table 1.

Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1 обеспечивает равномерное усреднение шихты. Шихту формуют в виде гранул оптимального размера 4,0-6,0 мм, так как при размере гранул менее 4,0 мм образуются композиционные стекломикрошарики низкого качества, а при размере гранул более 6,0 мм происходит неполный провар шихты и образование стекломикрошариков с низкой микротвердостью. Подачу гранулированной шихты из порошкового питателя в плазменную горелку необходимо осуществлять под давлением плазмообразующего газа аргона 0,25-0,28 МПа (производительность 25-30 г/сек), так как ниже или выше данного порога значений снижается производительность получения стекломикрошариков или наблюдается неполное оплавление шихты и как следствие получение стекломикрошариков низкого качества.The joint grinding of broken lead crystal and broken high-alumina refractory KL-1.1 ensures uniform averaging of the charge. The charge is molded in the form of granules of an optimal size of 4.0-6.0 mm, since when the granule size is less than 4.0 mm, low-quality composite glass microbeads are formed, and when the granule size is more than 6.0 mm, incomplete penetration of the charge occurs and the formation of low-quality glass microbeads microhardness. The supply of granular charge from the powder feeder to the plasma torch must be carried out under the pressure of the plasma-forming gas argon of 0.25-0.28 MPa (productivity 25-30 g/sec), since below or above this threshold value the productivity of obtaining glass microbeads decreases or incomplete melting is observed charge and, as a consequence, obtaining low-quality glass microbeads.

Таблица 1Table 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способовComparative analysis of the known and proposed methods

Предлагаемый способSuggested method Известный способKnown method Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора при соотношении 1:1

Формование шихты с изготовлением гранул размером 4,0-6,0 мм

Подача гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа (давление 0,25-28 МПа) в плазменную горелку

Образование расплава и его диспергация

Охлаждение стекломикрошариков в отходящем потоке плазмообразующих газов

Накопление стекломикрошариков в сборнике
Combined grinding of broken lead crystal and broken high-alumina refractory at a ratio of 1:1

Molding of the charge with the production of granules sized 4.0-6.0 mm

Supply of granules into the powder feeder of an electric arc plasma torch, and from it under the influence of the dynamic pressure of the plasma-forming gas (pressure 0.25-28 MPa) into the plasma torch

Melt formation and dispersion

Cooling of glass microbeads in the exhaust stream of plasma-forming gases

Accumulation of glass microbeads in the collection
Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя фарфора при соотношении 2:3

Формование шихты с изготовлением гранул размером
1,0-2,0 мм

Подача гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа (давление 0,25-0,26МПа) в плазменную горелку

Образование расплава и его диспергация

Охлаждение стекломикрошариков в отходящем потоке плазмообразующих газов

Накопление стекломикрошариков в сборнике
Combined grinding of broken lead crystal and broken porcelain at a ratio of 2:3

Forming the charge with the production of granules of size
1.0-2.0 mm

Supply of granules into the powder feeder of an electric arc plasma torch, and from it under the influence of the dynamic pressure of the plasma-forming gas (pressure 0.25-0.26 MPa) into the plasma torch

Melt formation and dispersion

Cooling of glass microbeads in the exhaust stream of plasma-forming gases

Accumulation of glass microbeads in the collection

Стекломикрошарики на основе боя хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1 при оптимальном соотношении, полученном экспериментально (таблица 2 и 3), обладают одновременно высокой микротвёрдостью и высокими показателем преломления.Glass microbeads based on broken crystal and broken high-alumina refractory KL-1.1, at the optimal ratio obtained experimentally (Table 2 and 3), have both high microhardness and high refractive index.

Таблица 2table 2

Микротвёрдость и показатель преломления композиционных микрошариковMicrohardness and refractive index of composite microspheres


п/п
No.
p/p
Содержание шихты, масс. %Charge content, mass. % Микротвёрдость, HVMicrohardness, HV Показатель преломленияRefractive index
Бой свинцового хрусталяLead crystal fight Бой высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1High-alumina refractory scrap KL-1.1 1.1. 7070 30thirty 11901190 1,531.53 2.2. 6060 4040 12451245 1,531.53 3.3. 50*50* 50*50* 1290*1290* 1,54*1.54* 4.4. 4040 6060 12381238 1,521.52 5.5. 30thirty 7070 11991199 1,511.51

* - Оптимальный вариант* - Optimal option

Таблица 3Table 3

Параметры и свойства микрошариковParameters and properties of microbeads


п/п
No.
p/p
Наименование параметраParameter name Известный способKnown method Предлагаемый способSuggested method
1.1. ПлазмотронPlasma torch УПУ-8МUPU-8M УПУ-8МUPU-8M 2.2. Плазменная горелкаPlasma torch ГН-5рGN-5r ГН-5рGN-5r 3.3. Плазмообразующий газPlasma-forming gas АргонArgon АргонArgon 4.4. Расход плазмообразующего газа, г/сConsumption of plasma-forming gas, g/s 0,00093-0,001630.00093-0.00163 0,00093-0,001400.00093-0.00140 5.5. Ток, АCurrent, A 350-450350-450 350-450350-450 6.6. Напряжение, ВVoltage, V 30thirty 30thirty 7.7. Давление газа в порошковом питателе, МПаGas pressure in the powder feeder, MPa 0,25-0,260.25-0.26 0,25-0,260.25-0.26 8.8. Производительность, г/секProductivity, g/sec 8-108-10 25-3025-30 9.9. Размер микрошариков, мкмMicrobead size, microns 900-2100900-2100 1800-23001800-2300 10.10. Состав исходной шихтыComposition of the initial charge Бой свинцового хрустая и бой фарфора
cтекло- 40%;
фаррфор-60%
The fight of crunchy lead and the fight of porcelain
glass - 40%;
farrfor-60%
Бой свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1:
стекло – 50%;
глинозем – 50%.
Scrap of lead crystal and scrap of high-alumina refractory KL-1.1:
glass – 50%;
alumina – 50%.
11.eleven. Микротвёрдость, HVMicrohardness, HV 10451045 12901290 12.12. Показатель преломленияRefractive index 1,531.53 1,541.54

ПримерExample

Бой свинцового хрусталя и бой высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1 помещали в шаровую фарфоровую мельницу при соотношении 1:1 массовых частей соответственно, что соответствовало 50% (5 кг) боя хрусталя и 50% (5кг) боя высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1. Совместный помол производили в течении 2 часов. Мелющими телами служили уролитовые шары. С использованием лабораторного тарельчатого гранулятора гранулировали шихту с получением гранул размером 4,0-6,0 мм. Затем зажигали плазменную горелку ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8М. Параметры работы плазмотрона следующие: ток 450А, напряжение 30В, расход плазмообразующего газа 0,00140 гр/с. Расход воды на охлаждение 10 л/мин.Broken lead crystal and broken high-alumina refractory grade KL-1.1 were placed in a porcelain ball mill at a ratio of 1:1 parts by weight, respectively, which corresponded to 50% (5 kg) broken crystal and 50% (5 kg) broken high-alumina refractory grade KL-1 ,1. Co-grinding was carried out for 2 hours. Urolith balls served as grinding bodies. Using a laboratory disc granulator, the mixture was granulated to obtain granules with a size of 4.0-6.0 mm. Then the plasma torch GN-5r of the electric arc plasma torch UPU-8M was ignited. The operating parameters of the plasmatron are as follows: current 450A, voltage 30V, plasma gas flow rate 0.00140 g/s. Water consumption for cooling is 10 l/min.

Гранулированную шихту загружали в порошковый питатель. Из порошкового питателя под давлением 0,25 МПа поступали в плазменную горелку ГН-5р. Под действием высоких температур плазмы в плазменной горелке происходило плавление гранулированной шихты с образованием капель расплава. В процессе охлаждения в каплях расплава происходила кристаллизация альфа- и бета-модификаций оксида алюминия, равномерно распределенных по всему объёму. Альфа- и бета-модификации оксида алюминия обеспечивают высокую твердость микрошариков. Оксид свинца в составе композиционного микрошарика обеспечивал высокий показатель преломления. The granulated mixture was loaded into a powder feeder. From the powder feeder under a pressure of 0.25 MPa it entered the GN-5r plasma torch. Under the influence of high plasma temperatures in the plasma torch, the granular charge melted with the formation of melt drops. During the cooling process, crystallization of alpha and beta modifications of aluminum oxide occurred in the melt droplets, uniformly distributed throughout the entire volume. Alpha and beta modifications of aluminum oxide provide high hardness of microspheres. Lead oxide in the composite microsphere provided a high refractive index.

В потоке отходящего плазмообразующего газа происходило самопроизвольное остывание композиционных микрошариков. Средний размер микрошариков лежал в пределах 1800-2300 мкм.Spontaneous cooling of the composite microspheres occurred in the flow of exhaust plasma-forming gas. The average size of microspheres was in the range of 1800-2300 µm.

Микротвёрдость композиционных микрошариков определяли на микротвердомере Виккерса как среднее пяти измерений:The microhardness of composite microspheres was determined using a Vickers microhardness tester as the average of five measurements:

HV = (1288+1292+1290+1291+1289) /5 = 1290 HV.HV = (1288+1292+1290+1291+1289) /5 = 1290 HV.

Claims (1)

Способ получения стекломикрошариков, включающий совместное измельчение боя формовочных материалов, формование шихты посредством гранулирования с помощью тарельчатого гранулятора и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение стекломикрошариков, отличающийся тем, что в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, при этом совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора производят при соотношении 1:1, гранулируют шихту до размера гранул 4,0-6,0 мм, гранулы подают в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,28 МПа в плазменную горелку, а охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов.A method for producing glass microbeads, including joint grinding of broken molding materials, molding of the charge by granulation using a plate granulator and its supply to the plasma torch of an electric arc plasma torch, formation of a melt and its dispersion, cooling of glass microbeads, characterized in that lead crystal scrap is used as cullet of molding materials and high-alumina refractory grade KL-1.1, while joint grinding of broken lead crystal and broken high-alumina refractory is carried out at a ratio of 1:1, the charge is granulated to a granule size of 4.0-6.0 mm, the granules are fed into the powder feeder of an electric arc plasmatron, and from it, under the influence of the dynamic pressure of the plasma-forming gas under a pressure of 0.25-0.28 MPa, into the plasma torch, and the microbeads are cooled in the exhaust stream of plasma-forming gases.
RU2023109837A 2023-04-18 Method for producing glass microbeads RU2808392C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808392C1 true RU2808392C1 (en) 2023-11-28

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824619C1 (en) * 2023-08-03 2024-08-12 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Method of producing wear-resistant microspheres

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661137A (en) * 1984-06-21 1987-04-28 Saint Gobain Vitrage Process for producing glass microspheres
RU2345959C1 (en) * 2007-04-17 2009-02-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Стеклопластик" Method for production of glass microbeads
DE102017118752B3 (en) * 2017-08-17 2018-06-21 Bpi Beads Production International Gmbh Method for producing hollow glass microspheres and hollow glass microspheres
RU2749764C1 (en) * 2020-11-23 2021-06-16 Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права», Method for producing composite micro-balls

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661137A (en) * 1984-06-21 1987-04-28 Saint Gobain Vitrage Process for producing glass microspheres
RU2345959C1 (en) * 2007-04-17 2009-02-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Стеклопластик" Method for production of glass microbeads
DE102017118752B3 (en) * 2017-08-17 2018-06-21 Bpi Beads Production International Gmbh Method for producing hollow glass microspheres and hollow glass microspheres
RU2749764C1 (en) * 2020-11-23 2021-06-16 Автономная некоммерческая организация высшего образования «Белгородский университет кооперации, экономики и права», Method for producing composite micro-balls

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕССМЕРТНЫЙ В.С. и др. Получение стеклянных микрошариков методом плазменного распыления. Стекло и керамика. 2001, N8. - с. 6-7. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2824619C1 (en) * 2023-08-03 2024-08-12 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Method of producing wear-resistant microspheres

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2563892A1 (en) Method for making high purity and free flowing metal oxides powder
US4677022A (en) Process for making lightweight body suitable for use as an additive in an article of manufacture, such lightweight body itself, and composite containing same
JPH0643352B2 (en) Method for producing directly compressible granular mannitol
US2924533A (en) Spheroidal refractory material and method of making
RU2808392C1 (en) Method for producing glass microbeads
CN114149263B (en) Spherical casting tungsten carbide powder and preparation method thereof
CN106865992B (en) Boron aluminosilicate glass bead and preparation method thereof
RU2824619C1 (en) Method of producing wear-resistant microspheres
KR20230022398A (en) Thermally Treated Lignin Method for Producing Carbon from Thermally Treated Lignin
KR20160060039A (en) Method for producing ingot and powder of zirconium carbide
RU2749764C1 (en) Method for producing composite micro-balls
US4961770A (en) Process for producing spherical glass particles
KR20230022848A (en) Process for preparing thermally stabilized lignin
CN111892063B (en) Pretreatment method of artificially synthesized mica raw material
JPS6132790B2 (en)
RU2744044C1 (en) Method for producing hardened glass beads
US4810675A (en) Process for making lightweight body suitable for use as an additive in an article of manufacture
US4781753A (en) Process for producing fine spherical particles from non-flowing powders
RU2822147C1 (en) Method for synthesis of aluminium yttrium glass
CN110642619A (en) Fused zirconia-containing ceramic blasting beads
RU2720042C1 (en) Method of producing glass charge
RU2749769C1 (en) Method for producing glass reflective spherical materials
RU2044570C1 (en) Method of grinding the soda-lime glass
CN114293257B (en) Preparation method of novel blue single-crystal corundum and novel blue single-crystal corundum
JP6697910B2 (en) Zirconium composition and method for producing the same