专利名称：一种空心玻璃微珠的生产工艺及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产一种轻质无机材料的生产工艺及其设备，更具体地说，本发明涉及一种空心玻璃微珠的生产工艺及其设备，属于新型无机材料领域。
背景技术：
空心玻璃微珠是一种具有中空结构的球形玻璃质粉体，结构的特殊性决定了它具有密度低、热导率低、化学稳定性好、流动性好等特点，作为填充剂加到各种材料中，能起到降低密度、隔热、隔音的作用，被广泛运用于航空、汽车、建材、化工、农业、石油等工业领域。根据原料的不同，目前空心玻璃微珠的生产工艺主要有两种
专利CN 1990401A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5-50 μ m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。专利CN 10163^93A公开了一种空心玻璃微珠的制备方法，它先将一定比例的玻璃原料熔融均化，然后经水淬、分集、空心球化、收集得到空心玻璃微珠。由于该种工艺需要预先制备玻璃，需要两次高温处理，能耗较高，且玻璃中含有一定比例的硼，使其制备成本偏高。同时对工艺的控制困难，特别是对SO3含量、膨胀温度、时间及气氛的控制。目前还不能通过上述两种生产工艺制备出高性能、低成本的空心玻璃微珠。
发明内容
本发明的目的就是利用玻璃质矿物为原料，解决背景资料中的产品抗压强度低、 化学稳定性差，生产工艺复杂，难以控制的问题，提供一种新的生产工艺，生产具有高性能、 低成本的空心玻璃微珠。为达到上述目的，本发明采用的生产技术如下
一种空心玻璃微珠的生产工艺，生产工艺步骤包括将玻璃质原矿破碎、粉磨、分选、干燥、高温膨胀、保温调质、冷却以及收集。具体步骤包括
A、将玻璃质原矿进行破碎、粉磨，分选出粒径为5-200μ m的原料粉体；
B、将步骤A得到的原料粉体在300-750°C下进行干燥，干燥至结合水含量为 0.l-2wt% ；
C、原料通过气力输送进入空心玻璃微珠膨胀炉中，自上而下通过空心玻璃微珠膨胀炉的膨胀区、保温调质区，粉体依次在1000-1400 °C下高温膨胀，在800-1150 V下保温调质， 得到具有单一空心结构的空心玻璃微珠，随高温气流下行，然后与可控冷却风混合冷却成型；
D、步骤C得到的空心玻璃微珠，经收集组件收集得到高性能的空心玻璃微珠。
上述玻璃质原矿为珍珠岩、松脂岩、黑耀岩、火山灰或者硅藻土。上述的高温膨胀采用燃气加热；保温调质采用电加热。上述的可控冷却风的温度为室温，由风机不同功率来控制不同的风量，由此来控制高温膨胀以及保温调质的时间，制造出不同密度的空心玻璃微珠；在炉内负压气流作用下粉体垂直下行，避免了粉体粘壁。一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于包括依次连接的粉碎组件、分级机、 烘干机、气力输送组件、膨胀炉以及收集组件。上述的粉碎组件为破碎机和粉磨机依次连接。上述的气力输送组件为风机、料仓、送粉器以及助燃空气管道；料仓位于送粉器上方，送粉器一侧连接风机，另一侧通过助燃空气管道与膨胀炉连接。上述的膨胀炉为立式炉，内部从上至下依次为燃烧器、高温膨胀区和保温调质区。粉体经送粉器进入助燃空气管道；助燃空气经风机进入助燃空气管道，将粉体送入膨胀炉中的燃烧器。粉体从炉体上部的燃烧器进入高温膨胀区，受热膨胀形成单一的空心结构，并随着高温气流下行进入电加热保温调质区，通过控制膨胀温度、保温调质温度和时间，调整空心玻璃微珠的结构，得到各种密度的高性能空心玻璃微珠。上述的收集组件包括依次连接的沉降室、旋风收尘器、布袋收尘器以及尾部的用于收集的风机；冷却后的空心玻璃微珠在尾部风机的引力作用下，依次经过沉降室、旋风收尘器、布袋收尘器被全部收集。本发明的有益技术效果为
1、本发明采用玻璃质矿物为原料，简化了生产工艺流程，解决了现有技术工艺控制困难的问题，生产出具有强度高、化学稳定性好、成本低的空心玻璃微珠。2、容易通过对粉体粒径、含水量、膨胀温度、保温温度的控制，得到不同密度的高性能空心玻璃微珠，可满足不同行业对空心玻璃微珠的性能要求。
图1是空心玻璃微珠生产工艺流程方框图。图2是空心玻璃微珠生产设备示意图。附图标记
1为破碎机、2为粉磨机、3为分级机、4为烘干机、5为风机、6为料仓、7为送粉器、8为助燃空气管道、9为燃烧器、10为膨胀炉、11为高温膨胀区、12为保温调质区、13为沉降室、 14为旋风收尘器、15为布袋收尘器、16为风机。
具体实施例方式实施例1
玻璃质矿物在破碎机1中破碎后进入粉磨机2，粉磨后的粉体通过分级机3，分选出粒径在5 μ m的粉体，然后进入烘干机4，干燥温度为300°C，除去粉体中的自由水，结合水含量为 2wt%。粉体通过气力输送进入空心玻璃微珠膨胀炉10中，自上而下通过空心玻璃微珠膨胀炉10的高温膨胀区11、保温调质区12，膨胀温度为1000°C，保温调质温度为800°C。空心玻璃微珠随高温气流下行，与可控冷却风混合冷却成型，最后经收集组件得到高性能的空心玻璃微珠，得到空心玻璃微珠的粒径为8 μ m，密度为0. lg/cm3。所述气力输送包括风机5、料仓6、送粉器7、助燃空气管道8 ；料仓6安装在送粉器 7上面，粉体经送粉器7进入助燃空气管道8。助燃空气经风机5进入助燃空气管道8，将粉体送入燃烧器9。所述空心玻璃微珠膨胀炉10为立式炉，有燃气、电两种加热方式，分别组成高温膨胀区11和电加热保温调质区12。粉体从炉体上部的燃烧器9进入高温膨胀区11，受热膨胀形成单一的空心结构，并随着高温气流下行进入电加热保温调质区12。所述收集组件包括由沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器15和配套风机16。冷却后的粉体在尾部风机16的引力作用下，依次经过沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器 15被全部收集。实施例2
玻璃质矿物在破碎机1中破碎后进入粉磨机2，粉磨后的粉体通过分级机3，分选出粒径在200 μ m的粉体，然后进入烘干机4，干燥温度为750°C，除去粉体中的自由水，结合水含量为 0. lwt%0粉体通过气力输送进入空心玻璃微珠膨胀炉10中，自上而下通过空心玻璃微珠膨胀炉10的高温膨胀区11、保温调质区12，膨胀温度为1400°C，保温调质温度为1150°C。 空心玻璃微珠随高温气流下行，与可控冷却风混合冷却成型，最后经收集组件得到高性能的空心玻璃微珠，得到空心玻璃微珠的粒径为220 μ m，密度为0. 8g/cm3。所述气力输送包括风机5、料仓6、送粉器7、助燃空气管道8 ；料仓6安装在送粉器 7上面，粉体经送粉器7进入助燃空气管道8。助燃空气经风机5进入助燃空气管道8，将粉体送入燃烧器9。所述空心玻璃微珠膨胀炉10为立式炉，有燃气、电两种加热方式，分别组成高温膨胀区11和电加热保温调质区12。粉体从炉体上部的燃烧器9进入高温膨胀区11，受热膨胀形成单一的空心结构，并随着高温气流下行进入电加热保温调质区12。所述收集组件包括由沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器15和配套风机16。冷却后的粉体在尾部风机16的引力作用下，依次经过沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器 15被全部收集。实施例3
玻璃质矿物在破碎机1中破碎后进入粉磨机2，粉磨后的粉体通过分级机3，分选出粒径在40 μ m的粉体，然后进入烘干机4，干燥温度为400°C，除去粉体中的自由水，结合水含量为 0. 6wt%。粉体通过气力输送进入空心玻璃微珠膨胀炉10中，自上而下通过空心玻璃微珠膨胀炉10的高温膨胀区11、保温调质区12，膨胀温度为1250°C，保温调质温度为900°C。空心玻璃微珠随高温气流下行，与可控冷却风混合冷却成型，最后经收集组件得到高性能的空心玻璃微珠，得到空心玻璃微珠的粒径为100 μ m，密度为0. 35g/cm3。所述气力输送包括风机5、料仓6、送粉器7、助燃空气管道8 ；料仓6安装在送粉器 7上面，粉体经送粉器7进入助燃空气管道8。助燃空气经风机5进入助燃空气管道8，将粉体送入燃烧器9。
所述空心玻璃微珠膨胀炉10为立式炉，有燃气、电两种加热方式，分别组成高温膨胀区11和电加热保温调质区12。粉体从炉体上部的燃烧器9进入高温膨胀区11，受热膨胀形成单一的空心结构，并随着高温气流下行进入电加热保温调质区12。所述收集组件包括由沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器15和配套风机16。冷却后的粉体在尾部风机16的引力作用下，依次经过沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器 15被全部收集。实施例4
玻璃质矿物在破碎机1中破碎后进入粉磨机2，粉磨后的粉体通过分级机3，分选出粒径在IlOym的粉体，然后进入烘干机4，干燥温度为650°C，除去粉体中的自由水，结合水含量为 0. 2wt%。粉体通过气力输送进入空心玻璃微珠膨胀炉10中，自上而下通过空心玻璃微珠膨胀炉10的高温膨胀区11、保温调质区12，膨胀温度为1300°C，保温调质温度为1000°C。 空心玻璃微珠随高温气流下行，与可控冷却风混合冷却成型，最后经收集组件得到高性能的空心玻璃微珠，得到空心玻璃微珠的粒径为150 μ m,密度为0. 6g/cm3。所述气力输送包括风机5、料仓6、送粉器7、助燃空气管道8 ；料仓6安装在送粉器 7上面，粉体经送粉器7进入助燃空气管道8。助燃空气经风机5进入助燃空气管道8，将粉体送入燃烧器9。所述空心玻璃微珠膨胀炉10为立式炉，有燃气、电两种加热方式，分别组成高温膨胀区11和电加热保温调质区12。粉体从炉体上部的燃烧器9进入高温膨胀区11，受热膨胀形成单一的空心结构，并随着高温气流下行进入电加热保温调质区12。所述收集组件包括由沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器15和配套风机16。冷却后的粉体在尾部风机16的引力作用下，依次经过沉降室13、旋风收尘器14、布袋收尘器 15被全部收集。
权利要求
1.一种空心玻璃微珠的生产工艺，其特征在于生产工艺步骤包括将玻璃质原矿破碎、粉磨、分选、干燥、高温膨胀、保温调质、冷却以及收集。
2.根据权利要求1所述的一种空心玻璃微珠的生产工艺，其特征在于具体步骤包括A、将玻璃质原矿进行破碎、粉磨，分选出粒径为5-200μ m的原料粉体；B、将步骤A得到的原料粉体在300-750°C下进行干燥，干燥至结合水含量为 0.l-2wt% ；C、将步骤B干燥后的原料粉体进行高温膨胀，然后再进行保温调质，完成后再进行冷却成型得到空心玻璃微珠；D、收集步骤C得到的空心玻璃微珠。
3.根据权利要求1或2所述的一种空心玻璃微珠的生产工艺，其特征在于所述的玻璃质原矿为珍珠岩、松脂岩、黑耀岩、火山灰或者硅藻土。
4.根据权利要求1或2所述的空心玻璃微珠的生产工艺，其特征在于所述的高温膨胀以及保温调质具体为原料粉体依次在1000-140(TC下高温膨胀，在800-115(TC下保温调质，得到具有单一空心结构的空心玻璃微珠，然后与温度为室温的冷却风混合冷却成型。
5.根据权利要求4所述的空心玻璃微珠的生产工艺，其特征在于所述的高温膨胀采用燃气加热；保温调质采用电加热。
6.根据权利要求1所述的一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于所述的空心玻璃微珠的生产设备包括依次连接的粉碎组件、分级机(3)、烘干机(4)、气力输送组件、膨胀炉(10)以及收集组件。
7.根据权利要求6所述的一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于所述的粉碎组件为破碎机(1)和粉磨机(2)依次连接。
8.根据权利要求6所述的一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于所述的气力输送组件为风机(5)、料仓(6)、送粉器(7)以及助燃空气管道(8);料仓(6)位于送粉器(7)上方，送粉器(7 ) 一侧连接风机(5 )，另一侧通过助燃空气管道(8 )与膨胀炉(10 )连接。
9.根据权利要求6所述的一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于所述的膨胀炉 (10)为立式炉，内部从上至下依次为燃烧器(9)、高温膨胀区(11)和保温调质区(12)。
10.根据权利要求6所述的一种空心玻璃微珠的生产设备，其特征在于所述的收集组件包括依次连接的沉降室(13)、旋风收尘器(14)、布袋收尘器(15)以及用于收集的风机 (16)。
全文摘要
本发明涉及了一种空心玻璃微珠的生产工艺及其设备。其方法是采用珍珠岩、松脂岩、黑耀岩、火山灰、硅藻土等天然玻璃质矿物为原料，经破碎、粉磨后，分选出粒径为5-200μm的矿粉，在300-750℃的温度下干燥，控制结合水含量为0.1-2wt%。通过气力输送方式将矿粉送入空心玻璃微珠膨胀炉，高温膨胀温度为1000-1400℃，保温调质温度为800-1150℃，然后经冷却、收集得到高性能空心玻璃微珠。该工艺及其配套设备具有成本低、产品性能好的优点。通过对粉体粒径、含水量、膨胀温度、保温调质温度及时间的控制，得到不同密度的高性能空心玻璃微珠，可满足不同行业对空心玻璃微珠的性能要求。
文档编号C04B20/06GK102219357SQ20111012576
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者古安林, 吴嘉富, 江龙, 阳运霞, 陈东 申请人:四川嘉华企业(集团)股份有限公司