一种空心陶瓷微珠的烧结方法与装置与流程

本发明涉及制备空心陶瓷微珠技术领域，特别是一种空心陶瓷微珠的烧结方法与装置。

背景技术：

空心陶瓷微珠外观为灰白色，是一种松散、流动性好的粉体材料，主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，直径在5-1000μm之间，其特点为:隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，并且强度高，稳定性好，广泛用于石油及天然气开采中固井泥浆的添加剂、也可以作为隔热保温材料、耐火和轻质涂料、高分子复合材料、航空航天轻质部件、船舶工业、电子元器件、腻子粉和油灰料等建筑装饰材料、人造大理石以及天然及合成木浆及其制品中的助剂等。

目前生产空心陶瓷微珠的主要方法包括固相粉末法，液相雾化法和软化学法，这三种方法各有优缺点。其中液相雾化法存在产品吸湿性大，耐压强度低的问题；软化学法存在产品稳定性差的缺点；固相粉末法存在能耗高，粒径分布不易控制，且易发生挂壁粘连的问题。

技术实现要素：

鉴于上述生产空心陶瓷微珠的现有方法中所存在的问题，本发明提供一种空心陶瓷微珠的烧结方法与装置，以解决空心陶瓷微珠在烧制过程中能耗高，且易发生挂壁粘连的问题。

为实现以上目的，本发明所采用的技术手段如下所述。

一种空心陶瓷微珠的烧结方法，其包括以下步骤。

步骤一，使燃气平行于轴线方向均匀进入火焰反应区，同时助燃风垂直于轴线方向进入该反应区并与燃气混合发生燃烧反应，形成稳定连续的高温火焰。

步骤二，使物料颗粒成雾化状态均匀的分散到火焰反应区，保证颗粒之间存在一定的距离，并且使得颗粒自成旋转状态。

步骤三，物料颗粒经过高温火焰烧结，之后自然冷却至室温，收集空心陶瓷微珠产品。

所述步骤一中的高温火焰可通过调整燃气量和助燃风量来达到使用要求。

所述步骤二中采用的物料是由玻璃、粉煤灰、煤矸石、矿粉、矿渣等其中的一种或多种组成，主要成分均为硅铝氧化物及金属氧化物。

所述步骤三中的高温火焰温度范围为700-2000℃。

一种空心陶瓷微珠的烧结装置，包括：助燃风壳体，燃烧筒体，粉体输送管道，燃气均匀稀释管；所述助燃风壳体连通有助燃风进口管，燃烧筒体同轴设置于助燃风壳体内，燃烧筒体上设置有若干以垂直于燃烧筒体轴线方向排列的出口管，该出口管贯穿燃烧筒体，使得助燃风壳体与燃烧筒体的内腔连通，燃烧筒体还设置有点火器；所述粉体输送管道以平行于燃烧筒体轴线的方向设置于燃烧筒体的一端，并贯穿延伸至所述燃烧筒体的内腔，粉体输送管道位于燃烧筒体外部的一侧开设有粉体输送气体进口，粉体输送管道位于燃烧筒体外部的一端连通有粉体进口管；所述燃气均匀稀释管同轴设置于粉体输送管道的外侧，燃气均匀稀释管的一端贯穿所述燃烧筒体，并延伸至燃烧筒体的内腔，燃气均匀稀释管位于燃烧筒体外部的一端连通有气体燃料进口管。

所述燃烧筒体的上下内侧分别设置若干以垂直于燃烧筒体轴线方向排列的出口管，该出口管贯穿燃烧筒体，使得助燃风壳体与燃烧筒体的内腔连通。

该空心陶瓷微珠的烧结装置还包含粉体雾化风管道，所述粉体雾化风管道同轴设置于粉体输送管道的外侧，且所述粉体雾化风管道的内部与粉体输送管道的内部连通；所述粉体雾化风管道的一端贯穿所述燃烧筒体，并延伸至燃烧筒体的内腔，粉体雾化风管道位于所述燃烧筒体外部的一端连通有粉体雾化气进口。

所述粉体输送管道位于燃烧筒体内腔的一端连接有粉体雾化器底盘，粉体雾化器底盘的一侧连通有粉体分配器，粉体输送管道位于燃烧筒体内腔的一端还连接有粉体雾化器旋风罩。

本发明所产生的技术效果：本发明提供了一种空心陶瓷微珠的烧结方法与装置，解决了空心陶瓷微珠在烧制过程中能耗高，且易发生挂壁粘连的问题；本发明空心陶瓷微珠的烧结装置中燃烧筒体的上下内侧均可设置若干以垂直于燃烧筒体轴线方向排列的出口管，且该出口管贯穿燃烧筒体，使得助燃风壳体与燃烧筒体的内腔连通性更佳；本发明能够低成本制备出质轻，高强，吸油率低，隔音性、阻燃性、电绝缘性好，低导热，耐磨，耐腐蚀的空心陶瓷微珠产品。

附图说明

图1：本发明空心陶瓷微珠的烧结方法的工艺流程示意图。

图2：本发明空心陶瓷微珠的烧结装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明一种空心陶瓷微珠的烧结方法与装置，主要通过以下技术方案予以实现：使燃气平行于轴线方向均匀进入火焰反应区，同时助燃风垂直于轴线方向进入该反应区，并与燃气迅速混合发生剧烈燃烧反应，形成稳定连续的高温火焰；使物料颗粒成雾化状态均匀的分散到火焰反应区，保证颗粒之间存在一定的距离，并且使得颗粒自成高速旋转状态，物料经过高温火焰快速烧结，之后自然冷却至室温，低成本制备出质轻，高强，吸油率低，隔音性、阻燃性、电绝缘性好，低导热，耐磨，耐腐蚀的空心陶瓷微珠产品。

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，要明确的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并非全部。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所述的本发明工艺流程图，该空心陶瓷微珠的烧结方法包括以下步骤。

步骤一，使燃气平行于轴线方向均匀进入火焰反应区，同时助燃风垂直于轴线方向进入该反应区并与燃气迅速混合发生剧烈燃烧反应，形成稳定连续的高温火焰。

步骤二，使物料颗粒成雾化状态均匀的分散到火焰反应区，保证颗粒之间存在一定的距离，并且使得颗粒自成高速旋转状态。

步骤三，物料颗粒经过高温火焰快速烧结，之后自然冷却至室温，收集空心陶瓷微珠产品。

其中步骤一由燃气和助燃风反应形成的高温火焰可通过大范围调整燃气量和助燃风量来达到使用要求；步骤二中采用的物料是由玻璃、粉煤灰、煤矸石、矿粉、矿渣等其中的一种或多种组成，主要成分均为硅铝氧化物及金属氧化物；步骤三中所述的高温火焰温度范围为700-2000℃。

采用本发明烧结方法制备的空心陶瓷微珠产品的真密度为0.6-1.5g/ml，抗压强度为2000-15000psi，漂浮率为10-95%。

如图2所示的本发明空心陶瓷微珠烧结装置实施例，其包括有助燃风壳体1，燃烧筒体2，粉体输送管道5，燃气均匀稀释管3，粉体雾化风管道4。

助燃风壳体1顶部的一侧连通有助燃风进口管e，燃烧筒体2同轴设置于助燃风壳体1内，燃烧筒体2的上下内侧分别设置有若干竖直排列（垂直于燃烧筒体2轴线i的方向）的出口管12，该出口管12贯穿燃烧筒体2，使得助燃风壳体1与燃烧筒体2的内腔连通，燃烧筒体2内腔一侧的底部固定连接有点火器10，也可连接多个点火器。

粉体输送管道5设置于燃烧筒体2的一端，其轴线平行于燃烧筒体2的轴线i，并贯穿延伸至燃烧筒体2的内腔；粉体输送管道5位于燃烧筒体2外部的一侧开设有粉体输送气体进口a，粉体输送管道5位于燃烧筒体2外部的顶部连通有粉体进口管b。

粉体雾化风管道4同轴设置于粉体输送管道5的外侧，并且粉体雾化风管道4的内部与粉体输送管道5的内部连通，粉体雾化风管道4的一端贯穿燃烧筒体2，并延伸至燃烧筒体2的内腔，粉体雾化风管道4位于燃烧筒体2外部的顶部连通有粉体雾化气进口c。

燃气均匀稀释管3同轴设置于粉体雾化风管道4的外侧，燃气均匀稀释管3的一端贯穿燃烧筒体2，并延伸至燃烧筒体2的内腔，燃气均匀稀释管3位于燃烧筒体2外部的顶部连通有气体燃料进口管d。

粉体输送管道5位于燃烧筒体2内腔的一端连接有粉体雾化器底盘7，并且粉体雾化器底盘7的左侧连通有粉体分配器9；粉体输送管道5位于燃烧筒体2内腔的一端还连接有粉体雾化器旋风罩8。

当所述气体燃料量为30nm³/h，助燃风量为100nm³/h，得到的空心陶瓷微珠产品的真密度为0.8g/ml，漂浮率为90%，抗压强度为4000psi。本实施例空心陶瓷微珠的烧结装置中，燃烧筒体2的上下内侧均设置有若干以垂直于燃烧筒体轴线方向排列的出口管12，该出口管12贯穿燃烧筒体2，使得助燃风壳体1与燃烧筒体2的内腔连通性更佳，上下均垂直进风，气流的流通性更好，混合更均匀，而且该实施例所需燃气量低，无挂壁粘连现象。

本实施例采用的是燃气以水平方向（轴线i的方向）进入火焰反应区（燃烧筒体内腔），助燃风以竖直方向（垂直于轴线i的方向）进入火焰反应区，由此达到两者以互相垂直的方向分别进入反应区产生燃烧反应。应该明确的是，还可以采用其他任何可实现“燃气和助燃风”以互相垂直方向分别进入火焰反应区的方式，其均属于本发明的保护范围。