RU2808392C1 - Method for producing glass microbeads - Google Patents
Method for producing glass microbeads Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000011325 microbead Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000006063 cullet Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012778 molding material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 206010007027 Calculus urinary Diseases 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- XMPZLAQHPIBDSO-UHFFFAOYSA-N argon dimer Chemical compound [Ar].[Ar] XMPZLAQHPIBDSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
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
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 сборникеCombined 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
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 сборникеCombined 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/пNo.
p/p
* - Оптимальный вариант* - Optimal option
Таблица 3Table 3
Параметры и свойства микрошариковParameters and properties of microbeads
п/пNo.
p/p
cтекло- 40%;
фаррфор-60%The fight of crunchy lead and the fight of porcelain
glass - 40%;
farrfor-60%
стекло – 50%;
глинозем – 50%.Scrap of lead crystal and scrap of high-alumina refractory KL-1.1:
glass – 50%;
alumina – 50%.
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)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2808392C1 true RU2808392C1 (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
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)
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)
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)
Title |
---|
БЕССМЕРТНЫЙ В.С. и др. Получение стеклянных микрошариков методом плазменного распыления. Стекло и керамика. 2001, N8. - с. 6-7. * |
Cited By (1)
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 |