生产低密度产品的方法技术

制备低密度材料的方法和用于形成低密度材料的前体。形成无机主要组分和发泡剂的混合物，将混合物干燥，可选研磨形成可膨胀的前体。将这样的前体焙烧，同时控制发泡剂的活化，以致它在预定的最佳温度范围内活化。发泡剂的控制可通过各种方法来实现，其中包括在整个前体中适当分布、在前体中加入控制剂、或改变焙烧条件，也就是贫氧环境或富燃料环境、等离子体加热等。

Method for producing low density products

Method for producing low density material and precursor for forming low density material. A mixture of major inorganic constituents and foaming agents; dried by the mixture; optionally ground to form an expandable precursor. The precursor is fired and the activation of the blowing agent is controlled so that it is activated at a predetermined optimum temperature range. Control of foaming agent can be achieved through a variety of methods, including the precursor in the appropriate distribution, control agent, adding in a precursor or changing the calcination conditions, i.e. oxygen deficient or fuel rich environment, plasma heating etc..

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，特别是涉及用于合成生产工程膨胀微粒的方法和配方。
技术介绍
贯穿本说明书对现有技术的所有讨论都决不能被认为是承认这些现有技术在该领域中是被广泛所知的，或者已构成了该领域常识的一部分。煤胞(cenospheres)是在燃煤发电厂的粉煤灰副产物中发现的球状无机中空微颗粒(微球)。煤胞一般构成粉煤灰的1-2％左右，“收集起来的”煤胞是广泛商业可获的。煤胞的组成、形式、尺寸、形状和密度特别有利于许多低密度的产品的配制和制造。煤胞的特征之一是它们非常高的化学耐用性。这种出色的高化学耐用性被认为是由于在其组成中的碱金属氧化物，尤其是氧化钠的含量非常低。因此，由收集起来的煤胞制成的低密度复合物具有所希望的性能高的强度重量比和化学惰性。化学惰性在波特兰水泥应用中是尤其重要的，其中，相对的化学惰性在得到高耐用的粘结制品中扮演着重要角色。所以，已经证明，收集起来的煤胞在建筑产品以及通常要与腐蚀环境接触的应用中是特别有用的。尽管收集起来的煤胞有这些应用，但其成本和可供性已经在很大程度上限制了它们的广泛应用。从粉煤灰中回收大量煤胞是一种劳动密集的昂贵工艺。尽管可以通过改善收集方法来提高从粉煤灰中回收煤胞的回收率，但提高回收率所需的成本使得这种改善并不是经济上可行的。还可能通过改变发电厂的燃烧条件，来提高粉煤灰中的煤胞产量。然而，发电厂的燃烧条件是为煤的燃烧而优化的，而不是为了煤胞生产。以煤的燃烧效率为代价来提高煤胞的产量不是经济可行的。在现有技术中描述了几种生产微球的方法。早期制造中空玻璃微球的方法包括，将硅酸钠、硼砂和合适的起泡剂混合，干燥，并将该混合物粉碎，调节粉碎后的颗粒尺寸，接着将颗粒焙烧。然而，这种方法需要用到昂贵的原料(例如硼砂)。因此，所得到的微球必然是昂贵的。另外，该产品由于在最终的玻璃组成中含有高百分比的氧化钠而化学耐用性差。US 3365315描述了一种通过在大约1200℃的温度并存在水蒸汽存在的情况下加热由玻璃珠制造玻璃微球的方法。这种方法需要专用的预先制备的无定形玻璃作原料。US 2978340描述了一种用基本上由碱金属硅酸盐构成的分立的固体颗粒制备玻璃微球的方法。通过将该碱金属硅酸盐在1000-2500°F的温度范围内在气化剂例如尿素或Na2CO3存在下加热制得微球。美国专利申请No.2001/0043996(等同于EP-A-1156021)描述了一种制备直径1-20微米的中空微球的喷雾燃烧方法。然而，这种方法不适合于制备与已知的煤胞具有相似直径的微球(即大约200微米)。在喷雾干燥工艺中，快速的蒸汽爆破会打碎较大的颗粒，因此阻止了直径大于大约20微米的中空微球的形成。美国专利申请No.2002/0025436描述了一种用粉煤灰制备固体微球的方法。该方法据说提高了粉煤灰颗粒的球状均匀性，可提供密度大约为1.8g/cm3的粉煤灰球状物。US 4826788公开了一种使用两种在不同温度下活化的发泡剂来制备直径大于1毫米的泡沫玻璃大颗粒的方法。然而，所讨论的发泡剂限于必需是生氧剂的两种发泡剂中的一种。一般来说，制备工程膨胀微粒的现有技术方法涉及在发泡剂(blowing agent)、气化剂或起泡剂(foaming agent)存在下焙烧无机材料。这样的发泡剂、气化剂或起泡剂仅仅在生产微粒的材料为适当的形式(如液体)时被活化。但是，有时很难使发泡剂与生产微粒的材料匹配以及以最有效的方式使用发泡剂。希望有一个系统能更大程度控制所述的方法。本专利技术的一个目的是克服或改进现有技术的至少一个缺点，或提供一种适用的替代方法。专利技术概述第一方面，本专利技术提供一种生产低密度材料的方法，所述的方法包括通过形成无机主要组分和发泡组分的含水混合物提供前体，干燥混合物和任选研磨到预定粒度，以及将前体焙烧以便活化发泡组分以使前体膨胀并形成低密度材料，其中控制发泡剂的活化，使得发泡剂在预定的最佳温度范围内活化。在一个优选的实施方案中，通过在前体中提供控制剂来实现对发泡剂的控制，该控制剂在混合物达到上述最佳温度范围以前保存和/或保护发泡剂。可以多种形式提供控制剂。在一种形式中，控制剂包括在某些工艺条件下反应以改变前体环境的材料，从而控制发泡剂的活化。例如，控制剂可为另外的发泡剂的形式。为了说明，前体配方可包括主要发泡剂，它主要起使前体材料膨胀并形成膨胀的微粒的作用。第二和第三发泡剂形式的控制剂可包含在前体混合物中。这些发泡剂可在低于主要发泡剂活化温度的温度下活化。许多发泡剂通过氧化来活化。使第三和/或第二发泡剂活化导致氧从工艺环境中清除，从而控制主要发泡剂的活化。正如熟悉本专业的技术人员清楚的，这就能在优选的最佳温度范围内保存和释放主要发泡剂，提供更好的控制以及在工艺中更有效使用发泡剂。发泡剂的控制可通过各种手段来实现。例如，所述的方法可在缺氧的环境中进行，从而减少发泡剂暴露到氧中。当前体混合物达到最佳的温度范围时，可将氧送入所述的工艺，从而使发泡剂活化。另一替代方法是以富燃料方式进行焙烧过程，也就是较少氧化。其它焙烧机理例如等离子体加热等也可与适当计量的贫氧气体或富氧气体一起用于控制发泡剂的活化。在另一实施方案中，可用物理方法实现发泡剂的保存。发泡剂在整个前体颗粒中可这样分布，以致至少一些发泡组分保持在远离表面的前体芯部。当这样的前体颗粒加热时，表面温度升高，且芯部温度迟后表面温度。这样设计这一温差，以致只有基本上整个前体颗粒达到最佳温度范围时发泡剂才被活化。关于这一点，最佳的温度范围为前体混合物达到对于膨胀过程的最佳粘度的温度范围。最佳温度范围取决于许多参数，其中包括无机主要组分的构成、发泡剂和控制剂的构成、前体的粒度、生成的低密度材料所需的密度等。优选的是，低密度材料以微粒形式生产，最优选粒度为最高为1000微米。第二方面，本专利技术提供一种形成用于低密度材料的前体的方法，所述的方法包括以下步骤(a)提供无机主要组分；(b)形成无机主要组分、发泡剂和控制剂的含水混合物；以及(c)干燥该混合物以便提供用于形成低密度材料的可膨胀前体，其中选择所述的发泡剂和控制剂以控制发泡剂的活化，使得发泡剂在预定的最佳温度范围内活化。第三方面，本专利技术提供一种形成用于低密度材料的前体的方法，所述的方法包括以下步骤(d)提供无机主要组分；(e)形成无机主要组分和发泡剂的含水混合物；以及(f)干燥该混合物以便提供用于生成低密度材料的可膨胀前体，其中选择发泡剂和/或在前体中分布所述的发泡剂以控制前体焙烧时发泡剂的活化，以致发泡剂在预定的最佳温度范围内活化。第四方面，本专利技术提供一种适于生产膨胀微粒的前体，所述的前体含有可膨胀的无机主要组分、适用于活化从而使所述的主要组分膨胀的发泡剂，以及选择用来控制发泡剂活化以致发泡剂在预定的最佳温度范围内活化的控制剂。第五方面，本专利技术提供一种适用于生产膨胀微粒的前体，所述的前体含有可膨胀的无机主要组分和选择和/或在前体中分布用来控制发泡剂的活化的发泡剂，由此前体焙烧时生成膨胀的微粒，所述的发泡剂在预定的最佳温度范围内活化。第六方面，本专利技术提供一种控制发泡剂在无机混合物中活化以生产膨胀微粒的方法，所述的方法包括提供至少一种在预定条件下活化的发泡剂，以便释放发泡气体和生产膨胀的微粒，并控制这样的条件，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产低密度材料的方法，包括：通过形成无机主要组分和发泡剂的含水混合物来提供前体，将所述的混合物干燥并可选地研磨到预定的粒度，并将所述的前体焙烧，使发泡剂活化以使前体膨胀并形成低密度材料，其中控制发泡剂的活化，使得发泡剂在预定的最佳温度范围内活化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H霍亚吉，张华刚，SM拉比尔尼克，T法姆，
申请(专利权)人：詹姆士哈代国际金融公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]