空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺及装置，生产工艺，包括如下步骤：a.将玻璃碎料加入到电熔炉中熔化形成玻璃熔液；b.玻璃熔液通过同心套管鼓泡器导入到成型锡槽并在同心套管鼓泡器的喷嘴处自然形成玻璃液泡；c.玻璃液泡上浮到加热锡液表面并由冷却喷嘴吹入冷却锡槽中冷却固化。所述生产装置包括由竖直通道和水平通道形成的L形电熔炉，压力控制装置以及加料装置设置在竖直通道的顶部，同心套管鼓泡器设置在水平通道顶壁处，水平通道的上方设置成型锡槽且同心套管鼓泡器的喷嘴位于成型锡槽内，冷却喷嘴位于成型锡槽的上方，且沿冷却喷嘴的气流喷射方向设置冷却锡槽，成型锡槽与冷却锡槽连通。本发明有利于环境的保护和资源的回收利用。
【专利说明】
空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺及装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种轻质无机材料的生产工艺，具体涉及一种空心玻璃球的生产工艺及装置。
【背景技术】
[0002]空心玻璃微珠是一种具有中空结构的球形玻璃质粉体，具有质量轻、低导热、强度高以及热导系数和热收缩系数小等优点，被誉为21世纪的“空间时代材料”。空心玻璃微珠具有明显的减轻重量和隔音保温效果，使制品具有很好的抗龟裂性能和再加工性能。
[0003]现有技术中，专利CN1990401A介绍了一种以硅酸钠为主要原料的制备工艺，先将含有硼的硅酸钠溶液进行喷雾干燥，得到直径为5-50μπι的实心凝胶球，然后在400-600 °C的高温炉中膨胀成型。由于该制备工艺以硅酸钠为原料，空心玻璃微珠中碱金属含量高，玻璃中的硅氧键断裂比例大。该种工艺制备的空心玻璃微珠抗压强度低、化学稳定性差，在要求高的行业中运用受到限制。
[0004]而在工业废料及生活垃圾中含有大量废玻璃，废玻璃作为可回收利用的资源，由于回收率低、回收成本高而限制了废玻璃的回收利用，有时只能作为“鸡肋式”的垃圾，即造成了环境污染，也造成了资源浪费。因此，需要一种实现玻璃废料循环利用的制备高性能、低成本的空心玻璃微珠的生产工艺。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺，包括如下步骤:
[0006]a.将玻璃碎料加入到电熔炉中熔化形成玻璃熔液；
[0007]b.所述玻璃熔液通过设置在所述电熔炉中同心套管鼓泡器导入到成型锡槽，所述成型锡槽盛放加热锡液，所述锡液内部位于所述同心套管鼓泡器的喷嘴处自然形成玻璃液泡；
[0008]c.所述玻璃液泡上浮到所述加热锡液表面后，由冷却喷嘴将空心玻璃球吹入冷却锡槽中冷却固化，所述冷却锡槽盛放冷却锡液。
[0009 ]优选地，在所述电熔炉中通过电极加热的方式将所述玻璃碎料熔化。
[0010]优选地，所述同心套管鼓泡器由内管和外管组成，所述内管为鼓泡气管，所述内管和外管之间的环隙为所述玻璃熔液的流道。
[0011]优选地，所述电熔炉设置有多个所述同心套管鼓泡器。
[0012]优选地，在所述步骤b中，通过调整所述同心套管鼓泡器的喷嘴直径控制所述玻璃液泡的直径。
[0013]优选地，在所述步骤b中，通过设置在所述电熔炉顶部的压力控制装置调节所述电熔炉内的压力，进而控制所述同心套管鼓泡器环隙中玻璃熔液的流速。
[0014]优选地，所述成形锡槽采用电极加热的方式控制所述加热锡液的温度。
[0015]优选地，所述冷却锡槽采用电极加热的方式控制所述冷却锡液温度，以保持所述冷却锡液的温度均匀。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产装置，用于执行前述任一项生产工艺，包括压力控制装置、加料装置、电熔炉、同心套管鼓泡器、成形锡槽、冷却喷嘴以及冷却锡槽，所述电熔炉由相互连通的竖直通道和水平通道形成L形结构，所述压力控制装置以及所述加料装置设置在所述竖直通道的顶部，所述同心套管鼓泡器设置在所述水平通道顶壁处，所述水平通道的上方设置所述成型锡槽且所述同心套管鼓泡器的喷嘴位于所述成型锡槽内，所述冷却喷嘴位于所述成型锡槽的上方，且沿所述冷却喷嘴的气流喷射方向设置所述冷却锡槽，所述成型锡槽与所述冷却锡槽连通。
[0017]本发明以废弃的碎玻璃作为原料，采用锡液鼓泡法生产直径2?20mm的空心玻璃球，可用做优质轻质骨料，有利于环境的保护和资源的回收利用。
【附图说明】
[0018]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0019]图1示出了本发明的一个【具体实施方式】的，一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺流程图；以及
[0020]图2示出了本发明的一个【具体实施方式】的，一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产装置示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了更好的使本发明的技术方案清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0022]图1、图2分别示出了空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺流程图及其生产装置示意图，所述生产装置用于执行所述的空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺。在这样的实施例中，结合图1及图2，所述的生产工艺包括如下步骤，首先进入步骤SlOl，将玻璃碎料加入到电熔炉2中熔化形成玻璃熔液。本领域技术人员理解，所述玻璃碎料可以通过对生产、生活的废弃玻璃进行收集获得，所述电熔炉2的形状呈L形，所述玻璃碎料由设置在所述电熔炉2上部的加料装置I连续加入所述电熔炉2中，在所述电熔炉2内通过电极加热的方式将所述玻璃碎料熔化。
[0023]具体地，电极加热是把电熔炉电极5插入电熔炉中，直接将电能转化为热能，通过所述电极加热方式可以最大程度减少能量损失，提高加热熔融效率，同时确保所述电熔炉2不会发生干烧现象引发安全问题。更为具体地，多根所述电熔炉电极5分布在所述电熔炉中的不同位置，通过调整所述电熔炉2中多根所述电熔炉电极5的电流分配使所述玻璃熔液温度满足工艺要求。
[0024]进一步地，进入步骤S102，令所述玻璃熔液通过设置在所述电熔炉2中同心套管鼓泡器7导入到成型锡槽3，所述同心套管鼓泡器7包括外管和内管6，所述外管和内管6的之间的环隙用于玻璃熔液通过，所述内管6用于向所述玻璃熔液中鼓入气泡。进一步地，如图1所示，通过控制所述电熔炉2中玻璃熔液的流速以及鼓泡气速，在所述成形锡槽中稳定鼓吹出空心玻璃液泡8。所述空心液泡8的尺寸可以通过所述同心套管鼓泡器7的喷嘴的直径、玻璃恪液的流速、鼓泡气速等进行控制，在此不予赘述。
[0025]进一步地，所述成型锡槽3中盛放加热锡液，所述同心套管鼓泡器7的喷嘴位于所述锡液内部，所述玻璃熔液从所述喷嘴处流出在所述加热锡液中由于重力和表面张力的作用形成玻璃液泡。本领域技术人员理解，锡作为一种低熔点金属，其熔融态液面平而光滑，同时锡液的相对密度较大而玻璃熔液的相对密度较小，获得的玻璃球具有表面平整、光滑、均匀的优点。在锡液中鼓泡，温度环境控制较为稳定，且玻璃液与锡液间表面张力较大，所述玻璃液泡8达到一定尺寸从所述同心套管鼓泡器7的喷嘴处分离后，从所述成形锡槽3的下部逐渐上浮，通过调整设置在所述成形锡槽3中的成型锡槽电极9的输入电流调整所述成形锡槽3的温度分布，使鼓出的所述空心玻璃液泡8在上浮过程中在表面张力的作用下球化。为了使所述玻璃液泡充分球化，所述成形锡槽优选地采用深度较深、而底面面积相对较小的槽体，还可以减少锡液用量和加热能量损耗，最终获得球形度较高的空心玻璃液球。
[0026]进一步地，执行步骤S103，当所述玻璃液泡8上浮到所述加热锡液表面后，由冷却喷嘴12将空心玻璃球吹入冷却锡槽4中冷却固化，所述冷却喷嘴12兼具将成形锡槽3表面的空心玻璃球吹入冷却锡槽4和冷却所述空心玻璃球的作用。所述冷却锡槽盛放冷却锡液，具体地，所述冷却锡槽4与所述成形锡槽连通，所述冷却锡槽4优选为深度较浅，底面积较大的槽体，在这样的实施例中，所述冷却锡槽4的锡液液面可以容纳更多所述空心玻璃球。进一步地，所述冷却锡槽4中设置有冷却锡槽电极10，通过调整所述冷却锡槽电极10的电流控制所述冷却锡槽4中的温度分布，使所述空心玻璃球在所述冷却锡槽4中均匀降温固化，防止因冷却过快导致炸裂。
[0027]进一步地，在上述图1、图2所示实施例的优选变化例中，所述电熔炉2中设置有多个所述同心套管鼓泡器7，多个所述同心套管鼓泡器7按一定间隔分布在所述L形电熔炉2的水平通道的上表面。本领域技术人员可以根据工艺需要自由设置所述同心套管鼓泡器7的数目和分布方式，在此不予赘述。更进一步地，本领域技术人员理解，通过设置多个所述同心套管鼓泡器7可以实现多个同心套管鼓泡器喷嘴的同时操作，提高设备产量，降低产品的成本。
[0028]具体地，在上述步骤S102中通过调整所述同心套管鼓泡器7的喷嘴直径来控制所述玻璃液泡8的直径时，本领域技术人员理解，所述外管直径越大所述玻璃液泡8的直径越大，反之，所述外管直径越小所述玻璃液泡8的直径越小。所述内管6的直径越大所述玻璃液泡8中的气泡越大，反之则越小，在此不予赘述。本领域技术人员可以根据需要调整所述同心套管鼓泡器7的喷嘴直径，获得直径为2mm、10mm、20mm或其他任意合适尺寸的所述空心玻璃球。
[0029]具体地，在所述电熔炉2的顶部还设置有压力控制装置11，所述压力控制装置11连通所述电熔炉2并与外部气栗连接。通过所述压力控制装置11调节所述电熔炉2内的压力，进而控制所述同心套管鼓泡器7中玻璃熔液的流速。
[0030]进一步地，所述空心玻璃球的锡液鼓泡生产装置包括压力控制装置11、加料装置
1、电熔炉2、同心套管鼓泡器7、成形锡槽3、冷却喷嘴12以及冷却锡槽4。
[0031]具体地，如图2所示，所述电熔炉2由相互连通的竖直通道和水平通道形成L形结构，所述压力控制装置11以及所述加料装置I设置在所述竖直通道的顶部并与所述电熔炉2连通，所述电熔炉2中设置有电熔炉电极5，所述电熔炉电极5用于对所述电熔炉中的玻璃碎料进行加热熔融。具体地，所述同心套管鼓泡器7设置在所述水平通道内，所述同心套管鼓泡器7包括内管6和外管，所述水平通道的上方设置所述成型锡槽3且所述同心套管鼓泡器7的喷嘴位于所述成型锡槽内。具体地，所述冷却喷嘴12位于所述成型锡槽3的上方，且沿所述冷却喷嘴12的气流喷射方向设置所述冷却锡槽4，所述成型锡槽3与所述冷却锡槽4连通。进一步地，在所述成形锡槽3中设置有成型锡槽电极9，所述成型锡槽电极9用于控制所述成形锡槽3中的温度分布。在所述冷却锡槽4中设置有冷却锡槽电极10，所述冷却锡槽电极10用于控制所述冷却锡槽4中的温度分布。
[0032]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产工艺，其特征在于，包括如下步骤: a.将玻璃碎料加入到电熔炉中熔化形成玻璃熔液； b.所述玻璃熔液通过设置在所述电熔炉中的同心套管鼓泡器环隙导入到成型锡槽，所述成型锡槽盛放加热锡液，所述锡液内部位于所述同心套管鼓泡器的喷嘴处自然形成玻璃液泡； c.所述玻璃液泡上浮到所述加热锡液表面后，由冷却喷嘴将空心玻璃球吹入冷却锡槽中冷却固化，所述冷却锡槽盛放冷却锡液。2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于:在所述电熔炉中通过电极加热的方式将所述玻璃碎料熔化。3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于:所述同心套管鼓泡器由同轴设置的内管和外管组成，所述内管为鼓泡气管，所述内管和外管之间的环隙为所述玻璃熔液的流道。4.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于:所述电熔炉设置有多个所述同心套管鼓泡器。5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于:在所述步骤b中，通过调整所述同心套管鼓泡器的喷嘴直径控制所述玻璃液泡的直径。6.根据权利要求1至5中任一项所述的生产工艺，其特征在于:在所述步骤b中，通过设置在所述电熔炉顶部的压力控制装置调节所述电熔炉内的压力，进而控制所述同心套管鼓泡器环隙中玻璃熔液的流速。7.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于:所述成形锡槽采用电极加热的方式控制所述加热锡液的温度。8.根据权利要求1-5或7中任一项所述的生产工艺，其特征在于:所述冷却锡槽采用电极加热的方式控制所述冷却锡液温度，以保持所述冷却锡液的温度均匀。9.一种空心玻璃球的锡液鼓泡生产装置，用于执行权利要求1至8中任一项所述的生产工艺，其特征在于，包括压力控制装置、加料装置、电熔炉、同心套管鼓泡器、成形锡槽、冷却喷嘴以及冷却锡槽，所述电熔炉由相互连通的竖直通道和水平通道形成L形结构，所述压力控制装置以及所述加料装置设置在所述竖直通道的顶部，所述同心套管鼓泡器设置在所述水平通道顶壁处，所述水平通道的上方设置所述成型锡槽且所述同心套管鼓泡器的喷嘴位于所述成型锡槽内，所述冷却喷嘴位于所述成型锡槽的上方，且沿所述冷却喷嘴的气流喷射方向设置所述冷却锡槽，所述成型锡槽与所述冷却锡槽连通。
【文档编号】C03C6/02GK105906192SQ201610250801
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】陈淑勇, 王芸, 彭程, 陈凯
【申请人】中国建材国际工程集团有限公司