专利名称：一种空心玻璃微珠及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种新的空心玻璃微珠及其生产方法。
背景技术：
空心玻璃微珠是中空的，内含惰性气体的微小球形材料，由于其独特的空 心结构以及物理力学性能和其稳定的化学性质，作为非金属材料添加剂，无毒 无色无味，引起广泛的应用。空心玻璃微珠主要用于l.油漆、涂料2.工程 塑料制品3.玻璃钢制品4.改性橡胶5.建材6.封装材料7.航天和空间开
发、军事工业8.石油工业。目前市场上主要有两种产品， 一种是煤粉在燃烧过
程中产生的空心微珠，外表呈灰色，化学组成以二氧化硅和氧化铝为主，成分 波动大，抗压强度低。另一种是人们通过工业化生产出的空心玻璃微珠，外观 呈白色，可以根据市场需求设计出各种性能的空心玻璃微珠。因为其硬度高、 质量轻、耐水、耐腐蚀、无毒、防辐射、防火、隔音、绝缘，又有耐磨性强、 抗压强度高、导热系数高、分散性、流动性、稳定性俱佳的优越特性，作为材
料添加改性而得到很大的发展。这种空心玻璃微珠的制备主要有以下三种方法 碎玻璃法、硅酸钠法和金属醇盐法。特别是碎玻璃法生产空心微珠，国外尤其 是美国在这方面的专利其缺点是成本比较高，强度较低且可调性比较差。
在CN1396130A中介绍了一种玻璃微珠连续制造装置，它包括微珠烧成炉、 微珠收集器和废气处理器，成珠炉由上、中、下三段连接成完整炉体；炉体上 段呈方台形，其顶设有废气排出口接废气处理器，侧面设有一个或多个喷射式 燃烧器；炉体中段呈圆筒形，其下部内设有风门挡板；炉体下段呈圆形漏斗状， 底部设有微珠收集器；燃烧器由上而下向成珠炉喷射火焰，原料颗粒从垂直于 燃烧器火焰的方向进入火焰中焙烧，由于气流的影响，原料粉体粉体无法与火 焰充分接触，成珠率低，生产成本高，另外，熔融的玻璃微珠活动无法限定， 容易碰撞高温的炉壁或其它器件而粘壁，由于采用重力沉降收集因而难以制造 出颗粒小而密度低的空心玻璃微珠。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，而提出的一种直径为30 100 H m的空心玻璃微珠及其生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案-一种空心玻璃微珠，其特征其组成中含有下述重量份数比的原料: 二氧化硅75 80， 三氧化二硼7 15 三氧化二铝1 4，氧化韩0.5 1.5 氧化镁0.8 1.2， 氧化钠5 6 三氧化硫0.0 0.3，三氧化二铁0 0.05。 根据上述技术方案，可以有以下两种优选的技术方案 二氧化硅80， 三氧化二硼11
三氧化二铝1.75， 氧化钙1
氧化钠5 三氧化二铁0.05。
氧化镁1， 三氧化硫0.2，
或
二氧化硅76， 三氧化二铝2.8， 氧化镁1.2， 三氧化硫0.26，
三氧化二硼12.89 氧化钙1.3 氧化钠5.5 三氧化二铁0.05。
本发明还包括一种空心玻璃微珠的制备方法，它包括下例步骤配料，熔 化，水碎，烘干，粉碎，分级，空心球化，收集，风选，测试，其特征在于空
心球步骤为将加工好的玻璃原料、燃气和助燃气体从燃烧器底部中心进入成
珠炉向上喷出燃烧，玻璃微珠的流向和燃烧气流的流向一致，玻璃微珠颗粒在 燃烧的火焰中熔融后在末端引风机作用下，垂直向上流动通过冷却装置后迅速冷却。
收集步骤中采用一个旋风除尘器和一个布袋除尘器，利用燃烧后的热空气 的向上的抽力和末端引风机的综合作用下，将空心微珠依次通过旋风除尘器和 布袋除尘器，从而达到分级收集微珠的目的。
本发明的任务主要在工艺与配方两个方面保证其实现的。首先在设计玻璃 原料的配方时注意两个问题。第一，玻璃是一种无定形的物质，但是在适当的 温度和时间下，它又有变成晶体的现象，对于我们采用的硼硅酸盐玻璃来说， 它还有一个容易分相的现象，所以我们在设计玻璃组成时，不仅要考虑上述两 种玻璃容易产生的现象，还要从提高玻璃的化学稳定性、提高玻璃的扬氏模数
等方面来设计玻璃的组成。第二，由于S03在不同的玻璃体系中的溶解度是不同 的，而S03的溶解度直接影响着玻璃后来的发泡性能。所以在选择原料的化学组 成吋综合考虑，除了保证材料具有较好的表面张力，易于成珠，且成珠后要具有高的抗压强度和化学稳定性。其次，设计一个玻璃粉球形化工艺设备，使之 可以较好的保证材料成珠，而且应该尽量工艺简单，设备少，效果好。
具体实施例方式
一、 空心玻璃微珠的制备方法，该方法包括，配料，熔化，水碎，烘干， 粉碎，分级，空心球化，收集，风选，测试等十道工艺实现。分叙如下。
1. 配料根据玻璃料的化学组成配方称取原料并且进一步混合均匀。
2. 熔化将混合均匀的料放入坩锅中，然后将坩锅送到制光学玻璃熔窑中 进行熔制。熔制温度为1400 160(TC。
3. 水碎将熔化好的玻璃液倒入水槽中水冷。
4. 烘干水碎后的料烘干。
5. 粉碎将干燥后的玻璃粉碎。
6. 分级将粉碎的玻璃粉末根据分级出粒度分布在30 100pm的粉末。
7. 空心球化将加工好的玻璃原料放入给料仓中，进料口设在燃烧器底部，
从底部中心进料，通过进料通道进入火道与燃烧状态气流汇合，燃气通过燃气 通道由喷嘴喷出，助燃空气通过空气通道在旋流片作用下旋流进入炉腔与喷出 的燃气混合和燃烧。玻璃微珠的流向和燃烧气流的流向一致，玻璃微珠颗粒在 燃烧的火焰中熔融后在末端引风机作用下，只能垂直向上流动并迅速冷却，从 而避免熔融的玻璃微珠与炉壁或其他器件碰撞，因而提高了玻璃微珠的成珠率， 色泽和圆整性也大大提高.
8. 收集空心玻璃微珠的收集装置主要有一个旋风除尘器和一个布袋除尘 器构成，利用燃烧后的热空气的向上的抽力和末端引风机的综合作用下，将空 心微珠依次通过旋风除尘器和布袋除尘器，从而达到分级收集微珠的目的。
9. 风选将分级收集到的空心微珠按不同直径进一步筛选，以获得最终成
P
叫o
10. 检验取筛选好的空心玻璃微珠检验其真密度，抗压强度，破球率， 吸水率，粒径分布等。
二、 可用于制造粒径为30 100U m的空心玻璃微珠的玻璃原14配方 (1)、玻璃料的化学组成采用如下配方l:
名称Si02 B203 A1203 CaO MgO Na20 S03 Fe203 wt% 80 11 1.75 11 5 0.2 0.05
根据以上配方选用各种工业纯级的原料量为(单位kg): 石英粉80 硼酸19.49氢氧化铝2.68碳酸钙1.79碳酸镁2.1 硝酸钠13.27 硫酸钠0.36氧化铁0.05
将这些原料混合搅拌均匀后得混合原料119.74kg，再把混合好的原料进行 熔制并澄清后可制取碎玻璃100kg，采用的熔制温度以及对应澄清温度为熔制 温度1420 1580°C，澄清温度为1600。C。利用本配比以及前述制备方法制成的 空心玻璃微珠成品性能测定如附表一所示。
(2)、玻璃料的化学组成采用如下配方2: 名称Si02 B203 A1203 CaO MgO Na20 S03 Fe203 wt% 7612.892.8 1 .3 1 .25.50.26 0.05
根据以上配方选用各种工业纯级的原料量为(单位kg):
石英粉76 硼酸22.83氢氧化铝4.28 碳酸钙2.32碳酸镁2.52硝酸钠14.53 硫酸钠0.46氧化铁0.05
将这些原料混合搅拌均匀后得混合原料122.99kg,再把混合好的原料进行 熔制并澄清后可制取碎玻璃lOOkg，采用的熔制温度以及对应澄清温度为熔制 温度1400 1550°C，澄清温度为158(TC。利用本配比以及前述制备方法制成的 空心玻璃微珠成品性能测定如附表一所示。
附表一
测试项目真密度 (g/cm3)抗压强度 (Mpa)破碎率粒径分布 (y m)软化点 rc)
试样0.5 0.5542《1%30 100725
权利要求
1、一种空心玻璃微珠，其特征其组成中含有下述重量份数比的原料二氧化硅75～80， 三氧化二硼7～15三氧化二铝1～4， 氧化钙0.5～1.5氧化镁0.8～1.2， 氧化钠5～6三氧化硫0.0～0.3，三氧化二铁0～0.05。
2、 根据权利要求1所述的空心玻璃微珠，其特征是其组成中含有下述重 量份数比的原料三氧化硫0.2， 三氧化二铁0.05。
3、根据权利要求1所述的空心玻璃微珠，其特征是其组成中含有下述重 量份数比的原料
4、 一种空心玻璃微珠的生产方法，包括下例步骤配料，熔化，水碎，烘 干，粉碎，分级，空心球化，收集，风选，测试，其特征在于空心球化步骤为 将加工好的玻璃原料、燃气和助燃气体从燃烧器底部中心进入成珠炉向上喷出 燃烧，玻璃微珠的流向和燃烧气流的流向一致，玻璃微珠颗粒在燃烧的火焰中 熔融后在末端引风机作用下，垂直向t流动通过冷却装置后迅速冷却。
5、 根据权利要求4所述的空心玻璃微珠的生产方法，其特征是收集步骤 中采用一个旋风除尘器和一个布袋除尘器，利用燃烧后的热空气的向上的抽力 和末端引风机的综合作用下，将空心微珠依次通过旋风除尘器和布袋除尘器， 从而达到分级收集微珠的目的。二氧化硅80， 三氧化二铝1.75 氧化镁1，三氧化二硼11 氧化钙1 氧化钠5二氧化硅76， 三氧化二铝2.8 氧化镁1.2， 三氧化硫0.26，三氧化二硼12,89 氧化钙1.3氧化钠5.5三氧化二铁0.05。
全文摘要
本发明涉及一种空心玻璃微珠及其生产方法，其特征其组成中含有下述重量份数比的原料二氧化硅75～80，三氧化二硼7～15，三氧化二铝1～4，氧化钙0.5～1.5，氧化镁0.8～1.2，氧化钠5～6，三氧化硫0.0～0.3，三氧化二铁0～0.05。空心玻璃微珠的生产方法包括下例步骤配料，熔化，水碎，烘干，粉碎，分级，空心球化，收集，风选，其特征在于空心球化步骤为将玻璃原料、燃气和助燃气体从成珠炉底部向上喷出燃烧，玻璃微珠熔融后在引风机作用下，向上通过冷却装置后冷却。本发明的优点在于空心玻璃微珠具有较好的表面张力，较高的抗压强度和化学稳定性。本发明提供的制备方法，可以较好的保证材料成珠，而且应该尽量工艺简单，设备少，效果好。
文档编号C03C12/00GK101638295SQ200810138749
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月30日 优先权日2008年7月30日
发明者嘉 倪, 寿 彭, 程 彭, 彭小波, 芸 王, 王华文 申请人:中国建材国际工程有限公司;蚌埠玻璃工业设计研究院