本發(fā)明涉及玻璃微珠制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法。
背景技術(shù)：
空心玻璃微珠(Hollow glass microspheres)是一種經(jīng)過特殊加工處理的玻璃微珠，其主要特點是密度較玻璃微珠更小，導(dǎo)熱性更差。它是上個世紀(jì)五、六十年代發(fā)展起來的一種微米級新型輕質(zhì)材料，其主要成分是硼硅酸鹽，一般粒度為10～250μm,壁厚為1～2μm；空心玻璃微珠具有抗壓強度高、熔點高、電阻率高、熱導(dǎo)系數(shù)和熱收縮系數(shù)小等特點，它被譽為21世紀(jì)的“空間時代材料”?？招牟Ａ⒅榫哂忻黠@的減輕重量和隔音保溫效果，使制品具有很好的抗龜裂性能和再加工性能，被廣泛地使用在玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙等復(fù)合材料以及石油工業(yè)、航空航天、新型高速列車、汽車輪船、隔熱涂料等領(lǐng)域，有力地促進(jìn)了我國科技事業(yè)的發(fā)展。
目前生產(chǎn)與制備空心玻璃微珠的主要方法雖然各有差別，但基本上可以分為三類，即：固相粉末法、液相霧化法、軟化學(xué)法。這三類方法各有優(yōu)缺點。
固相粉末法的主要技術(shù)路線是：將玻璃粉末與發(fā)泡劑混合均勻后經(jīng)過高溫處理，發(fā)泡劑分解放出氣體使軟化的玻璃粉末膨脹發(fā)泡，最終形成成品。該工藝突出缺點是能耗高，產(chǎn)品密度大，粒徑分布不易控制。其中最主要的能耗體現(xiàn)在生產(chǎn)玻璃粉末的過程中必須需要大于1200℃的高溫，并且需要研磨粉碎，該工藝的主要流程可概括為：配料→高溫膨脹。
液相霧化法的主要技術(shù)路線是：用硅酸鈉水溶液或添加了硼酸及其鹽類、鋰離子等的硅酸鈉水溶液為原料，經(jīng)噴霧干燥獲取強堿性低密度的空心玻璃微珠產(chǎn)品。該工藝技術(shù)突出的缺點是產(chǎn)品強度低、易吸水。該工藝的主要流程可概括為：配料→噴霧干燥。
軟化學(xué)法的主要技術(shù)路線是：合成含有二氧化硅和/含二氧化硅的堿金屬或堿土金屬的硅酸鹽溶液、溶膠或漿液料、無機(jī)鹽物料、穩(wěn)定分散劑及水的水性漿液體系，經(jīng)過噴霧干燥后制成實心的前驅(qū)體物料，然后將實心前驅(qū)體物料進(jìn)行玻璃化燒結(jié)得到空心玻璃微珠。但是該工藝也存在化學(xué)材料穩(wěn)定性性差、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性存在風(fēng)險。該工藝的主要流程可概括為：配料→噴霧干燥(實心前驅(qū)體)→高溫?zé)Y(jié)(空心)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，解決現(xiàn)有的軟化學(xué)生產(chǎn)方法制備的空心玻璃微珠質(zhì)量穩(wěn)定性差的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，包括以下步驟：
(1)將廢玻璃洗凈，烘干，球磨成0.6～0.7mm的顆粒，加入廢玻璃重量30～50％氧化硅、5～10％的硅酸鈉、5～10％的硅酸鈣，3～8％的硼酸鈉、1～3％的氧化鋅、1～5％的芒硝、2～4％的滑石；
(2)將配好的原料混合后投入到電熔坩鍋中熔制，熔制溫度為1200℃～1300℃，熔制時間為3～5小時，然后將熔制好的玻璃液水淬，在200～300℃烘干6～7小時；
(3)將烘干的碎玻璃磨成0.4～0.6mm的顆粒，然后在氣流粉碎機(jī)中粉碎；
(4)將粉碎后物料按重量比為1:1加入纖維素醚水溶液中，攪拌研磨均勻，所述纖維素醚水溶液中纖維素醚的含量為5～10％；
(5)進(jìn)入噴霧干燥機(jī)中，在進(jìn)風(fēng)溫度為180～300℃、出氣口溫度為125～140℃溫度下噴霧干燥成顆粒；
(6)進(jìn)入球化爐中，球化溫度控制在1250℃～1450℃，球化時間為0.4～1秒，經(jīng)過空心球化的玻璃粉體經(jīng)收集器收集后，通過漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
其中，優(yōu)選地，所述步驟(3)中在氣流粉碎機(jī)中粉碎后，顆粒粉體粒徑D10＝3～6μm，D50＝12～23μm，D90＝25～45μm，最大粒徑≤60μm。
其中，優(yōu)選地，所述步驟(5)中顆粒的粒度為5～50μm。
本發(fā)明有益效果：
采用本發(fā)明制備方法可以獲得高強度且具有良好的穩(wěn)定性和憎水性的空心玻璃微珠。本發(fā)明上述工藝過程概括為配料→噴霧干燥→高溫強化(空心)。制成的產(chǎn)品為具有高強度、低密度、高成球率特征的高性能空心玻璃微珠，該方法制備的空心玻璃微珠真實密度在0.25～0.6g/cm3之間、抗壓強度在5～50MPa之間、成球率＞85％、粒徑分布在5～120um之間漂浮率≧95％、軟化溫度≧750℃。具有成本低、簡單易控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的特點，更適合于大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明制備的空心玻璃微珠可以用于油漆涂料、復(fù)合泡沫、汽車零部件、原子灰、代木、人造大理石、玻璃鋼、輕質(zhì)塑料、航天航海器部件、乳化炸藥敏化劑、浮力材料、油氣田開采固井水泥漿、鉆井液、密封材料、保溫材料等領(lǐng)域，也可以是填充性能優(yōu)異的工業(yè)填料，有著良好的市場前景。
具體實施方式
下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例1
本實施例提供一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，包括以下步驟：
(1)將廢玻璃洗凈，烘干，球磨成0.6～0.7mm的顆粒，加入廢玻璃重量40％氧化硅、8％的硅酸鈉、8％的硅酸鈣，5％的硼酸鈉、2％的氧化鋅、3％的芒硝、3％的滑石；
(2)將配好的原料混合后投入到電熔坩鍋中熔制，熔制溫度為1200℃～1300℃，熔制時間為4小時，然后將熔制好的玻璃液水淬，在250℃烘干6.5小時；
(3)將烘干的碎玻璃磨成0.4～0.6mm的顆粒，然后在氣流粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后，顆粒粉體粒徑D10＝3～6μm，D50＝12～23μm，D90＝25～45μm，最大粒徑≤60μm。
(4)將粉碎后物料按重量比為1:1加入纖維素醚水溶液中，攪拌研磨均勻，所述纖維素醚水溶液中纖維素醚的含量為8％；
(5)進(jìn)入噴霧干燥機(jī)中，在進(jìn)風(fēng)溫度為180～300℃、出氣口溫度為125～140℃溫度下噴霧干燥成顆粒，顆粒的粒度為5～50μm。
(6)進(jìn)入球化爐中，球化溫度控制在1250℃～1450℃，球化時間為0.4～1秒，經(jīng)過空心球化的玻璃粉體經(jīng)收集器收集后，通過漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
本實施例制得的空心玻璃微珠真實密度在0.45g/cm3之間、抗壓強度5～50MPa之間、成球率＞85％、粒徑分布在5～120um之間，漂浮率≧95％、軟化溫度≧750℃。
實施例2
本實施例提供一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，包括以下步驟：
(1)將廢玻璃洗凈，烘干，球磨成0.6～0.7mm的顆粒，加入廢玻璃重量30％氧化硅、10％的硅酸鈉、5％的硅酸鈣，8％的硼酸鈉、1％的氧化鋅、5％的芒硝、2％的滑石；
(2)將配好的原料混合后投入到電熔坩鍋中熔制，熔制溫度為1200℃～1300℃，熔制時間為3小時，然后將熔制好的玻璃液水淬，在300℃烘干6小時；
(3)將烘干的碎玻璃磨成0.4～0.6mm的顆粒，然后在氣流粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后，顆粒粉體粒徑D10＝3～6μm，D50＝12～23μm，D90＝25～45μm，最大粒徑≤60μm。
(4)將粉碎后物料按重量比為1:1加入纖維素醚水溶液中，攪拌研磨均勻，所述纖維素醚水溶液中纖維素醚的含量為5％；
(5)進(jìn)入噴霧干燥機(jī)中，在進(jìn)風(fēng)溫度為180～300℃、出氣口溫度為125～140℃溫度下噴霧干燥成顆粒，顆粒的粒度為5～50μm。
(6)進(jìn)入球化爐中，球化溫度控制在1250℃～1450℃，球化時間為0.4～1秒，經(jīng)過空心球化的玻璃粉體經(jīng)收集器收集后，通過漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
本實施例制得的空心玻璃微珠真實密度在0.25g/cm3之間、抗壓強度在5～50MPa之間、成球率＞85％、粒徑分布在5～120um之間漂浮率≧95％、軟化溫度≧750℃。
實施例3
本實施例提供一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，包括以下步驟：
(1)將廢玻璃洗凈，烘干，球磨成0.6～0.7mm的顆粒，加入廢玻璃重量50％氧化硅、5％的硅酸鈉、10％的硅酸鈣，3％的硼酸鈉、1％的氧化鋅、5％的芒硝、2％的滑石；
(2)將配好的原料混合后投入到電熔坩鍋中熔制，熔制溫度為1200℃～1300℃，熔制時間為5小時，然后將熔制好的玻璃液水淬，在200℃烘干7小時；
(3)將烘干的碎玻璃磨成0.4～0.6mm的顆粒，然后在氣流粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后，顆粒粉體粒徑D10＝3～6μm，D50＝12～23μm，D90＝25～45μm，最大粒徑≤60μm。
(4)將粉碎后物料按重量比為1:1加入纖維素醚水溶液中，攪拌研磨均勻，所述纖維素醚水溶液中纖維素醚的含量為10％；
(5)進(jìn)入噴霧干燥機(jī)中，在進(jìn)風(fēng)溫度為180～300℃、出氣口溫度為125～140℃溫度下噴霧干燥成顆粒，顆粒的粒度為5～50μm。
(6)進(jìn)入球化爐中，球化溫度控制在1250℃～1450℃，球化時間為0.4～1秒，經(jīng)過空心球化的玻璃粉體經(jīng)收集器收集后，通過漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
本實施例制得的空心玻璃微珠真實密度在0.6g/cm3之間、抗壓強度在5～50MPa之間、成球率＞85％、粒徑分布在5～120um之間漂浮率≧95％、軟化溫度≧750℃。
實施例4
本實施例提供一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，包括以下步驟：
(1)將廢玻璃洗凈，烘干，球磨成0.6～0.7mm的顆粒，加入廢玻璃重量35％氧化硅、6％的硅酸鈉、9％的硅酸鈣，4％的硼酸鈉、3％的氧化鋅、4％的芒硝、3％的滑石；
(2)將配好的原料混合后投入到電熔坩鍋中熔制，熔制溫度為1200℃～1300℃，熔制時間為4小時，然后將熔制好的玻璃液水淬，在250℃烘干7小時；
(3)將烘干的碎玻璃磨成0.4～0.6mm的顆粒，然后在氣流粉碎機(jī)中粉碎；粉碎后，顆粒粉體粒徑D10＝3～6μm，D50＝12～23μm，D90＝25～45μm，最大粒徑≤60μm。
(4)將粉碎后物料按重量比為1:1加入纖維素醚水溶液中，攪拌研磨均勻，所述纖維素醚水溶液中纖維素醚的含量為6％；
(5)進(jìn)入噴霧干燥機(jī)中，在進(jìn)風(fēng)溫度為180～300℃、出氣口溫度為125～140℃溫度下噴霧干燥成顆粒，顆粒的粒度為5～50μm。
(6)進(jìn)入球化爐中，球化溫度控制在1250℃～1450℃，球化時間為0.4～1秒，經(jīng)過空心球化的玻璃粉體經(jīng)收集器收集后，通過漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
本實施例制得的空心玻璃微珠真實密度在0.38g/cm3之間、抗壓強度在5～50MPa之間、成球率＞85％、粒徑分布在5～120um之間漂浮率≧95％、軟化溫度≧750℃。
實施例5
本實施例提供一種利用廢玻璃制造空心玻璃微珠的方法，包括以下步驟：
(1)將廢玻璃洗凈，烘干，球磨成0.6～0.7mm的顆粒，加入廢玻璃重量45％氧化硅、8％的硅酸鈉、7％的硅酸鈣，8％的硼酸鈉、2％的氧化鋅、4％的芒硝、3％的滑石；
(2)將配好的原料混合后投入到電熔坩鍋中熔制，熔制溫度為1200℃～1300℃，熔制時間為5小時，然后將熔制好的玻璃液水淬，在250℃烘干6小時；
(3)將烘干的碎玻璃磨成0.4～0.6mm的顆粒，然后在氣流粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后，顆粒粉體粒徑D10＝3～6μm，D50＝12～23μm，D90＝25～45μm，最大粒徑≤60μm。
(4)將粉碎后物料按重量比為1:1加入纖維素醚水溶液中，攪拌研磨均勻，所述纖維素醚水溶液中纖維素醚的含量為9％；
(5)進(jìn)入噴霧干燥機(jī)中，在進(jìn)風(fēng)溫度為180～300℃、出氣口溫度為125～140℃溫度下噴霧干燥成顆粒，顆粒的粒度為5～50μm。
(6)進(jìn)入球化爐中，球化溫度控制在1250℃～1450℃，球化時間為0.4～1秒，經(jīng)過空心球化的玻璃粉體經(jīng)收集器收集后，通過漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
本實施例制得的空心玻璃微珠真實密度在0.55g/cm3之間、抗壓強度在5～50MPa之間、成球率＞85％、粒徑分布在5～120um之間漂浮率≧95％、軟化溫度≧750℃。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。