СПОСОБ СИНТЕЗА СТЕКЛЯННЫХ СВЕТООТРАЖАЮЩИХ СФЕРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2025 года по МПК C03B19/10 E01F9/524 C03C12/02 

Изобретение относится к области дорожных покрытий и может быть использовано при получении стекломикрошариков в качестве стеклоотражающих элементов дорожной разметки.

Из уровня техники известен ряд способов получения стеклянных светоотражающих сферических материалов (стекломикрошариков), недостатками которых является длительность процесса синтеза и низкое качество конечного продукта, в частности низкая микротвердость стекломикрошариков.

Наиболее близким к предполагаемому способу синтеза стеклянных светоотражающих сферических материалов (стекломикрошариков) по технической сущности и достигаемому результату, принятому за прототип, является способ получения стекломикрошариков (Патент РФ №2808392), включающий измельчение боя свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, гранулирование шихты, подачу гранул в порошковый питатель, а затем в плазменную горелку с образованием капель расплава и охлаждением в отходящем потоке плазмообразующего газа и получением микрошариков.

Недостатком прототипа является длительность процесса синтеза и низкое качество конечного продукта, в частности низкая микротвердость стеклянных светоотражающих сферических материалов (стекломикрошариков).

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в ускорении процесса синтеза и увеличении показателей качества конечного продукта, в частности повышение микротвердости стеклянных светоотражающих сферических материалов (стекломикрошариков).

Технический результат достигается тем, что способ синтеза стеклянных светоотражающих сферических материалов включает измельчение боя свинцового хрусталя в центробежно-планетарной мельнице в течение 15 минут, усреднение в смесителе в течение 15 минут измельченного боя свинцового хрусталя и глинозема металлургического при соотношении 2:3 вес. ч., формование гранул размером 7,0-8,0 мм, которые подаются в шнековый питатель, затем осуществляют их подачу в плазменную горелку, где образуются капли расплава и происходит их охлаждение в отходящем потоке плазмообразующего газ и получение микрошариков.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в качестве компонентов шихты используют бой свинцового хрусталя и глинозем металлургический при соотношении 2:3 соответственно, измельчение боя хрусталя проводят в центробежно-планетарной мельнице в течение 15 минут; после чего компоненты шихты усредняют в течение 15 минут, а гранулы формуют размером 7,0-8,0 мм, которые подают в питатель шнекового типа.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1 глинозем металлургический не подвергали измельчению, в связи с тем, что его гранулометрический состав удовлетворяет условиям синтеза стекломикрошариков.

Кроме того, в предложенном способе с целью ускорения получения стекломикрошариков использовали центробежно-планетарную мельницу «Санд» для помола только хрусталя, имеющего низкую твердость, а также используют питатель шнекового типа, так как только с помощью него возможна подача гранулированную шихту размеров 7,0-8,0 мм.

Высокие температуры плазменной струи порядка 7000-7500 К приводят к инконгруэнтному испарению оксидов свинцового хрусталя и оксида алюминия металлургического глинозема с образованием ликваций на поверхности стекломикрошариков, обогащенных α- Al₂O₃ и β- Al₂O₃ состава Al₂O₃ ·11 Na₂O (Na₂ Al₂₂O₃₄), что приводит к существенному повышению микротвердости стекломикрошариков.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ,
способ получения стекломикрошариков
(Патент РФ №2808392) Предлагаемый способ Измельчение смеси боя свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1 в шаровой мельнице в течение 120 мин Измельчение боя свинцового хрусталя в течение 15 минут в центробежно-планетарной мельнице
↓
Усреднение в смесителе в течение 15 минут измельченного боя свинцового хрусталя и глинозема металлургического при соотношении 2:3 Формование гранул размером
4.0-6,0 мм Формование гранул размером
7,0-8,0 мм Подача гранул шихты в порошковый питатель Подача гранул шихты в шнековый питатель Подача гранул шихты из питателя в плазменную горелку Подача гранул шихты из питателя в плазменную горелку Образование расплава и его диспергация Образование расплава и его диспергация Накопление стекломикрошариков в сборнике Накопление стекломикрошариков в сборнике Производительность,
24-30 г/с Производительность,
50-60 г/с

Оптимальное соотношение компонентов шихты, которое установлено экспериментально, представлено в таблице 2.

Таблица 2

Оптимальное соотношение компонентов шихты

№ Состав шихты Микротвердость, HV Показатель преломления Бой свинцового хрусталя Глинозем металлургический 1 1 1 1328 1,53 2 2^* 3^* 1357^* 1,54^* 3 3 2 1339 1,53

*- ^{оптимальное соотношение компонентов шихты}

Технологические параметры известного и предлагаемого способов представлены в таблице 3.

Таблица 3

Параметры и свойства стекломикрошариков

№ п/п Наименование предмета 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 0,00093-00140 0.00180 5 Ток, А 350-400 450 6 Устройство для подачи шихты Порошковый питатель Шнековый питатель 7 Размер гранулированной шихты, мм 4,0-6,0 7,0-8,0 8 Размер микрошариков, нм 1800-2300 2200-3100 9 Микротвердость, HV 1290 1357 10 Показатель преломления 1,54 1,54 11 Состав исходной шихты, весовые части Бой свинцового хрусталя и бой высокоглиноземистого огнеупора марки
КЛ-1,1 – 1:1 соответственно Бой свинцового хрусталя и глинозем металлургический
2:3 соответственно 12 Содержание Al₂O₃, % В бое огнеупора марки КЛ-1,1 – 90 % В глиноземе металлургическом – 98% 13 Установка для измельчения Шаровая мельница Центробежно-планетарная мельница 14 Время измельчения, мин 120 15 15 Материал измельчения Смесь боя свинцового хрусталя и огнеупора марки КЛ-1,1 Бой свинцового хрусталя 16 Время усреднения смеси, мин - 15

Пример:

Брали 3 кг глинозема металлургического (ГОСТ 30558-2017) и 2 кг боя свинцового хрусталя. Бой свинцового хрусталя измельчали в течение 15 минут в центробежно-планетарной мельнице «Санд». Параметры работы центробежно-планетарной мельницы: скорость вращения барабана – 325 с^-1, материал мельницы и шаров – халцедон. После гранулирования шихту размером 7,0-8,0 мм подавали шнековым питателем в плазменную горелку ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8М. Параметры работы плазмотрона: ток 450 А, напряжение – 30 В. Расход плазмообразующего газа аргона 0,0018 г/с. Производительность составляла 60 г/с. В плазменном потоке при высоких температурах шихта плавилась с образованием капель расплава. В потоке отходящих газов из горелки ГН-5р плазмообразующего газа аргона капли остывали с образованием стекломикрошариков. Испытания стекломикрошариков проводили по стандартной методике как среднее пяти измерений. Твердость по Виккерсу составила 1357 HV, показатель преломления 1,54.

Предложенное изобретение относится к области дорожных покрытий и может быть использовано при получении стекломикрошариков в качестве стеклоотражающих элементов дорожной разметки. Способ синтеза стеклянных светоотражающих сферических материалов включает измельчение боя свинцового хрусталя в центробежно-планетарной мельнице в течение 15 минут, усреднение в смесителе в течение 15 минут измельченного боя свинцового хрусталя и глинозема металлургического при соотношении 2:3 вес.ч., формование гранул размером 7,0-8,0 мм, которые подаются в шнековый питатель, затем осуществляют их подачу в плазменную горелку, где образуются капли расплава и происходит их охлаждение в отходящем потоке плазмообразующего газа и получение микрошариков. Технический результат - ускорение процесса синтеза и увеличение показателей качества конечного продукта, в частности повышение микротвердости стеклянных светоотражающих сферических материалов (стекломикрошариков). 3 табл., 1 пр.

Способ синтеза стеклянных светоотражающих сферических материалов, включающий измельчение боя свинцового хрусталя в центробежно-планетарной мельнице в течение 15 минут, усреднение в смесителе в течение 15 минут измельченного боя свинцового хрусталя и глинозема металлургического при соотношении 2:3 вес.ч., формование гранул размером 7,0-8,0 мм, которые подаются в шнековый питатель, затем осуществляют их подачу в плазменную горелку, где образуются капли расплава и происходит их охлаждение в отходящем потоке плазмообразующего газа и получение микрошариков.