СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМИКРОШАРИКОВ Российский патент 2023 года по МПК C03B19/10 

Изобретение относится к области дорожных покрытий и может быть использовано при получении стекломикрошариков.

Из уровня техники известны способы получения стекломикрошариков на основе силикатных стёкол, недостатком которых является низкая износостойкость и микротвердость стекломикрошариков (Будов В.М., Егорова Л.С. Стеклянные микрошарики. Применение, свойства, технология // Стекло и керамика. 1993. №7. С. 2-5).

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату, принятому за прототип, является способ получения стекломикрошариков, включающий измельчение боя хрусталя и боя фарфора при соотношении 2:3, формование шихты в виде гранул 1,0-2.0 мм, подачу шихты в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергация (Патент RU № 2749764, опубл. 16.06.2021, бюл. № 17).

Недостатком прототипа является низкое качество, в частности низкая микротвердость стекломикрошариков.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества микрошариков.

Технический результат достигается тем, что способ получения стекломикрошариков, включает совместное измельчение боя формовочных материалов, формование шихты посредством гранулирования с помощью тарельчатого гранулятора и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение стекломикрошариков, отличается тем, что в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, при этом совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора производят при соотношении 1:1, гранулируют шихту до размера гранул 4,0-6,0 мм, гранулы подают в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,28 МПа в плазменную горелку, а охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что:

- производят совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1 при соотношении 1:1;

- шихту формуют в виде гранул размером 4,0-6,0 мм.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.

Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1 обеспечивает равномерное усреднение шихты. Шихту формуют в виде гранул оптимального размера 4,0-6,0 мм, так как при размере гранул менее 4,0 мм образуются композиционные стекломикрошарики низкого качества, а при размере гранул более 6,0 мм происходит неполный провар шихты и образование стекломикрошариков с низкой микротвердостью. Подачу гранулированной шихты из порошкового питателя в плазменную горелку необходимо осуществлять под давлением плазмообразующего газа аргона 0,25-0,28 МПа (производительность 25-30 г/сек), так как ниже или выше данного порога значений снижается производительность получения стекломикрошариков или наблюдается неполное оплавление шихты и как следствие получение стекломикрошариков низкого качества.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Предлагаемый способ Известный способ Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора при соотношении 1:1

Формование шихты с изготовлением гранул размером 4,0-6,0 мм

Подача гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа (давление 0,25-28 МПа) в плазменную горелку

Образование расплава и его диспергация

Охлаждение стекломикрошариков в отходящем потоке плазмообразующих газов

Накопление стекломикрошариков в сборнике Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя фарфора при соотношении 2:3

Формование шихты с изготовлением гранул размером
1,0-2,0 мм

Подача гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа (давление 0,25-0,26МПа) в плазменную горелку

Образование расплава и его диспергация

Охлаждение стекломикрошариков в отходящем потоке плазмообразующих газов

Накопление стекломикрошариков в сборнике

Стекломикрошарики на основе боя хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1 при оптимальном соотношении, полученном экспериментально (таблица 2 и 3), обладают одновременно высокой микротвёрдостью и высокими показателем преломления.

Таблица 2

Микротвёрдость и показатель преломления композиционных микрошариков

№
п/п Содержание шихты, масс. % Микротвёрдость, HV Показатель преломления Бой свинцового хрусталя Бой высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1 1. 70 30 1190 1,53 2. 60 40 1245 1,53 3. 50* 50* 1290* 1,54* 4. 40 60 1238 1,52 5. 30 70 1199 1,51

* - Оптимальный вариант

Таблица 3

Параметры и свойства микрошариков

№
п/п Наименование параметра Известный способ Предлагаемый способ 1. Плазмотрон УПУ-8М УПУ-8М 2. Плазменная горелка ГН-5р ГН-5р 3. Плазмообразующий газ Аргон Аргон 4. Расход плазмообразующего газа, г/с 0,00093-0,00163 0,00093-0,00140 5. Ток, А 350-450 350-450 6. Напряжение, В 30 30 7. Давление газа в порошковом питателе, МПа 0,25-0,26 0,25-0,26 8. Производительность, г/сек 8-10 25-30 9. Размер микрошариков, мкм 900-2100 1800-2300 10. Состав исходной шихты Бой свинцового хрустая и бой фарфора
cтекло- 40%;
фаррфор-60% Бой свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1:
стекло – 50%;
глинозем – 50%. 11. Микротвёрдость, HV 1045 1290 12. Показатель преломления 1,53 1,54

Пример

Бой свинцового хрусталя и бой высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1 помещали в шаровую фарфоровую мельницу при соотношении 1:1 массовых частей соответственно, что соответствовало 50% (5 кг) боя хрусталя и 50% (5кг) боя высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1. Совместный помол производили в течении 2 часов. Мелющими телами служили уролитовые шары. С использованием лабораторного тарельчатого гранулятора гранулировали шихту с получением гранул размером 4,0-6,0 мм. Затем зажигали плазменную горелку ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8М. Параметры работы плазмотрона следующие: ток 450А, напряжение 30В, расход плазмообразующего газа 0,00140 гр/с. Расход воды на охлаждение 10 л/мин.

Гранулированную шихту загружали в порошковый питатель. Из порошкового питателя под давлением 0,25 МПа поступали в плазменную горелку ГН-5р. Под действием высоких температур плазмы в плазменной горелке происходило плавление гранулированной шихты с образованием капель расплава. В процессе охлаждения в каплях расплава происходила кристаллизация альфа- и бета-модификаций оксида алюминия, равномерно распределенных по всему объёму. Альфа- и бета-модификации оксида алюминия обеспечивают высокую твердость микрошариков. Оксид свинца в составе композиционного микрошарика обеспечивал высокий показатель преломления.

В потоке отходящего плазмообразующего газа происходило самопроизвольное остывание композиционных микрошариков. Средний размер микрошариков лежал в пределах 1800-2300 мкм.

Микротвёрдость композиционных микрошариков определяли на микротвердомере Виккерса как среднее пяти измерений:

HV = (1288+1292+1290+1291+1289) /5 = 1290 HV.

Изобретение относится к области дорожных покрытий и может быть использовано при получении стекломикрошариков. Техническим результатом изобретения является повышение качества микрошариков. Заявлен способ получения стекломикрошариков, включающий совместное измельчение боя формовочных материалов, формование шихты посредством гранулирования с помощью тарельчатого гранулятора и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава, его диспергацию и охлаждение стекломикрошариков. При этом в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1. Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора производят при соотношении 1:1. Шихту гранулируют до размера гранул 4,0-6,0 мм. Гранулы шихты подают в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,28 МПа в плазменную горелку. Охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов. 3 табл.

Способ получения стекломикрошариков, включающий совместное измельчение боя формовочных материалов, формование шихты посредством гранулирования с помощью тарельчатого гранулятора и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение стекломикрошариков, отличающийся тем, что в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, при этом совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора производят при соотношении 1:1, гранулируют шихту до размера гранул 4,0-6,0 мм, гранулы подают в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,28 МПа в плазменную горелку, а охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов.