本发明专利技术涉及一种空心玻璃微珠的制备方法，包括以下步骤：将硅酸钠溶液、硅酸钙溶液和硼酸钙溶液进行混合制成均匀分散的混合料液，向所述混合料液中加水使得混合料液中固含量为20%～25%；其中硅酸钠：硅酸钙：硼酸钙的重量比例为1:0.005～0.01:0.05～0.1；再将混合料液输送至喷雾干燥设备制成空心玻璃微粉体半成品，干燥温度为600～800℃；最后将所述空心玻璃微珠半成品经过400～550℃高温强化，制成空心玻璃微珠。该方法由于原料采用了硼酸钙可以降低微珠玻化温度，从而降低能耗，并且能使微珠的碱性降低，增加耐水性和强度；采用硅酸钙可以提高微珠的强度和稳定性。且通过高温强化可以制备出获得高强度、低密度及高成球率的空心玻璃微珠，提供高产品的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体的是以硅酸钠溶液、水化硅酸钙和硼酸钙溶液经过喷雾干燥和高温强化的。
技术介绍
空心玻璃微珠是一种微米级的外壁中空球形粉体材料，具有密度小、导热系数低、耐腐蚀、强度高、流动性好等特点，是一种节能、无公害的轻质填料，被广泛应用于建筑、化工、军工、航天航海、电子、汽车、塑料、油气田开采等行业，作为密度调节、绝热保温、增加流动性等功能性填料越来越起到重要作用。高性能空心玻璃微珠指的是具有高强度、低密度、高成球率特征的空心玻璃微珠。目前生产与制备空心玻璃微珠的主要方法虽然各有差别，但基本上可以分为三类，即:固相粉末法、液相雾化法、软化学法。这三类方法各有优缺点。固相粉末法的主要技术路线是:将玻璃粉末与发泡剂混合均匀后经过高温处理，发泡剂分解放出气体使软化的玻璃粉末膨胀发泡，最终形成成品。美国专利3129086、3230064、3365315、4391646，中国专利技术专利CN101068753A均对其进行了详细描述，类同的工艺技术路线还包括CN101638295A、CN101704632A、CN102320743A。该工艺中的原料玻璃粉末是由玻璃体系固相原料高温熔融，经水淬、研磨、分级得到。该工艺突出缺点是能耗高，产品密度大，粒径分布不易控制。其中最主要的能耗体现在生产玻璃粉末的过程中必须需要大于1200°C的高温，并且需要研磨粉碎，该工艺的主要流程可概括为:配料一高温膨胀。液相雾化法的主要技术路线是:用硅酸钠水溶液或添加了硼酸及其盐类、锂离子等的硅酸钠水溶液为原料，经喷雾干燥获取强碱性低密度的空心玻璃微珠产品。美国专利2797201、3699050 、3794503、3796777、3888957、3915735、4134838、4141751、4540629 均对其进行了详细描述或加以改进，类同的工艺技术还有中国专利技术专利CN101781083A。该工艺技术突出的缺点是产品强度低、易吸水。该工艺的主要流程可概括为:配料一喷雾干燥。软化学法的主要技术路线是:合成含有二氧化硅和/或含二氧化硅的碱金属或碱土金属的硅酸盐溶液、溶胶或浆液料、无机盐物料、稳定分散剂及水的水性浆液体系，经过喷雾干燥后制成实心的前驱体物料，然后将实心前驱体物料进行玻璃化烧结得到空心玻璃微珠。中国专利技术专利CN102583973A详细阐述了这一工艺技术。但是该工艺也存在水性浆液配比时成分较复杂、需要精细研磨粉碎的缺点，产品质量的稳定性存在风险。该工艺的主要流程可概括为:配料一喷雾干燥(实心前驱体)一高温烧结(空心)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，克服现有技术中固相粉末法能耗高、产品密度大、粒径分布不易控制以及液相雾化法制备的空心玻璃微珠碱性大、易吸水且强度低和软化学方法中调节料液体系的比例成分较为复杂且需要精细研磨粉碎，产品质量的稳定性存在风险的缺陷。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:，包括以下步骤:步骤1:混合料液制备，将硅酸钠的均质溶液或溶胶或浆液、硅酸钙及硼酸钙的均质溶液或溶胶或浆液加入到混合溶液储罐中进行混合制成均质的料液体系，向所述料液体系中加水使得料液体系中固含量为20% 25% ;其中所述固含量是所述均质的溶液或溶胶或浆液烘干后剩余部分占总量的质量百分数。步骤2:喷雾干燥，将所述料液体系输送至喷雾干燥设备制成空心玻璃微珠半成品，干燥热风温度为600 800°C ；步骤3:高温强化，所述空心玻璃微珠半成品经过400 550°C高温强化，制成成球率大于85%的微米级空心玻璃微珠成品。本专利技术的有益效果是:本方法制备的产品在化学成分上属于碱石灰硼硅酸盐体系，主要成分包括Na20.nSi02、Ca0.SiO2、Ca0.ηΒ203.mH20 ;由于原料采用了硼酸钙可以降低微珠玻化温度，从而降低能耗，并且能使微珠的碱性降低，增加耐水性和强度；采用硅酸钙可以提高微珠的强度和稳定性。且经过600 800°C喷雾干燥及400 550°C高温强化步骤即可以制备出获得高强度、低密度及高成球率的空心玻璃微珠成品，该方法配料及成分简单，提高了产品的 稳定性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，步骤I中所述料液体系中的硅酸钠:硅酸钙:硼酸钙的重量比例为1:0.005 0.01:0.05 0.1。且该料液体系可以通过电加热的方式对储罐进行加热使得料液温度维持在60°C。采用上述进一步方案的有益效果是:控制料液体系中的硅酸钠:硅酸钙:硼酸钙的重量比例在1:0.005 0.01:0.05 0.1范围内，在喷雾干燥时可以有效提高空心玻璃微珠半成品的成球率。进一步，步骤3所述高温强化是将所述空心玻璃微珠半成品、煤层气、过滤空气分别经由不同的管道从强化炉的底部通入强化炉内，煤层气燃烧后加热所述空心玻璃微珠半成品及过滤空气，经在强化炉内换热，所述空心玻璃微珠半成品由过滤空气垂直向上输送经由强化炉上端的送风系统快速冷却并送入收集装置收集制成的空心玻璃微珠成品。采用上述进一步方案的有益效果是:高温强化是通过在经过不同管道同时通入高温强化炉中的空心玻璃微珠半成品、煤层气、过滤空气，煤层气高温强化炉中的内燃烧后快速加热空心玻璃微珠半成品及过滤空气，过滤空气带动空心玻璃微珠半成品在干燥塔的炉内进行热交换后垂直向上运动通过干燥塔上部的强化炉口，出口温度为120°C 150°C，快速冷却收集，该过程加热均匀，高温玻璃化过程稳定，高温高热处理后的空心玻璃微珠半成品消除了玻璃壁的残余应力并进一步脱水，显著提高了玻璃外壳的强度。进一步,步骤2中制备的所述空心玻璃微珠半成品的平均粒子密度小于0.6g/cm3,含水量为12%，粒径范围为5 120微米。进一步,步骤I包括以下步骤:步骤101:制备硅酸钠溶液，向一定量的粉状NaOH中加入20°C 25°C的水配制成质量分数为25%的液碱，将所述碱液送入配料罐中；将SiO2粉体在连续搅拌的条件下投入到所述配料罐中，其中所述NaOH与所述SiO2粉体的摩尔比为2:2.6 ;再将所述配料罐内的料液送入到第一反应釜的水中，不断搅拌，80°C 100°C充分反应后的得到均质溶液或溶胶或浆液；可以将均质溶液或溶胶或浆液送入至硅酸钠溶液储罐中。配料罐及反应器内均可以配有搅拌器，在加入SiO2粉体及料液反应过程中不断搅拌。所述第一反应釜内发生的化学反应为:2Na0H+2.6Si02 — Na20.2.6Si02+H20。步骤102:将CaO与SiO2按照摩尔比1:1混合的混合固体投入到第二反应釜内的水中制成浆料，水与混合固体质量比为5:1 ;加热所述第二反应釜至120°C，所述浆料在搅拌叶带动下做旋转流动，产生强涡流，运动状态为湍流状态；涡流不断破碎、合并，使得反应物料不沉降，混合均匀；反应完成后的得到硅酸钙均质溶液或溶胶或浆液；可以将硅酸钙均质溶液或溶胶或浆液送入至水化硅酸钙储罐中。所述第二反应釜内发生的化学反应为:Ca0+Si02+H20 — Ca0.Si02+H20。步骤103:将CaO与H3BO3按照摩尔比0.16:1投入到第三反应釜内的水中，第三反应釜内CaO与H3BO3与水的摩尔比为0.16:1:3.3，调节PH值彡11 ;加热使第三反应釜内溶液温度控制在85 105°C之间，充分反应后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：混合料液制备，将硅酸钠均质溶液或溶胶或浆液、硅酸钙均质溶液或溶胶或浆液及硼酸钙均质溶液或溶胶或浆液加入到混合溶液储罐中进行混合制成均质的料液体系，向所述料液体系中加水使得料液体系中固含量为20%～25%；步骤2：喷雾干燥，将步骤1制备的料液体系输送至喷雾干燥设备制成空心玻璃微珠半成品，干燥热风温度为600～800℃；步骤3：高温强化，所述空心玻璃微珠半成品经过400～550℃热风高温强化，制成成球率大于85%的微米级空心玻璃微珠成品。
【技术特征摘要】
1.一种空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:混合料液制备，将硅酸钠均质溶液或溶胶或浆液、硅酸钙均质溶液或溶胶或浆液及硼酸钙均质溶液或溶胶或浆液加入到混合溶液储罐中进行混合制成均质的料液体系，向所述料液体系中加水使得料液体系中固含量为20% 25% ； 步骤2:喷雾干燥，将步骤I制备的料液体系输送至喷雾干燥设备制成空心玻璃微珠半成品，干燥热风温度为600 800°C ； 步骤3:高温强化，所述空心玻璃微珠半成品经过400 550°C热风高温强化，制成成球率大于85%的微米级空心玻璃微珠成品。2.根据权利要求1所述一种空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，步骤I所述料液体系中硅酸钠:硅酸钙:硼酸钙的重量比例为1:0.005 0.01:0.05 0.1。3.根据权利要求1所述一种空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，步骤3所述高温强化是将所述空心玻璃微珠半成品、煤层气、过滤空气分别经由不同的管道从强化炉的底部通入强化炉内，煤层气燃烧后 加热所述空心玻璃微珠半成品及过滤空气，经在强化炉内换热，所述空心玻璃微珠半成品由过滤空气垂直向上输送经由强化炉上端的送风系统快速冷却并送入收集装置收集制成的空心玻璃微珠成品。4.根据权利要求1所述一种空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，步骤2中制备的所述空心玻璃微珠半成品的平均粒子密度小于0.6g/cm3，含水量为12%，粒径范围为5 120微米。5.根据权利要求1所述一种空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，步骤I包括以下步骤: 步骤101:制备硅酸钠溶液，向一定量的粉状NaOH中加入20°C 25°C的水配制成质量分数为25%的液碱，将所述碱液送入配料罐中；将SiO2粉体在连续搅拌的条件下投入到所述配料罐中，其中所述NaOH与所述SiO2粉体的摩尔比为2:2.6 ;再将所述配料罐内的料液送入到第一反应釜的水中，不断搅拌，80°C 100°C充分反应后的得到均质硅酸钠溶液或溶胶或浆液； 步骤102:将CaO与SiO2按照摩尔比1:1的混合的混合固体投入到第二反应釜内的水中制成浆料，水与...
【专利技术属性】
技术研发人员：申鹏展，
申请(专利权)人：山西海诺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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