本發(fā)明涉及無機非金屬成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備空心陶瓷微球的方法。

背景技術(shù)：

空心陶瓷微球是一種空心的無機非金屬球體，具有顆粒微細、中空、質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景：如將具有吸波性能的材料制成空心微球，不僅能有效減小密度還可利用電磁波在空腔中的反復(fù)振蕩增加波的傳播路徑和有效吸波厚度，從而產(chǎn)生良好的吸波效果；空心微球由于密度小、熱阻大、強度高等特性，廣泛應(yīng)用于建筑材料行業(yè)，如制成各種耐火磚、建筑用磚，防火涂料等；空心微球在化學(xué)工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用，空心微球形狀圓滑，易于分散，可作為優(yōu)良的無機填料，以其作為塑料、橡膠的填充料，可起到質(zhì)輕、耐磨、隔熱等作用；由于空心微球為中空結(jié)構(gòu)，孔隙率高具備良好的隔熱保溫性能，因此在保溫材料應(yīng)運方面有廣泛的前景。

專利200810138749.7中制備微球需要配料、熔化、水淬、空心球化等10道工序，制備工藝復(fù)雜且需要在1400～1600℃的溫度下重新熔化原料，能源消耗較高，在實際工業(yè)化生產(chǎn)過程不利于獲得較高的經(jīng)濟效益。專利201110145156.5中，其生產(chǎn)的微珠粒徑為0.2～5mm，粒度變化范圍大，最大和最小粒徑相差25倍，不同粒徑的微球強度、密度差異較大，所以該方法制得的陶瓷空心微球在實際應(yīng)用中性能有所欠缺。專利201310613228.3中，制備微珠需要配料、球磨、加蔗糖等過程，其弊端在于人工配配料無法保證各元素均勻的分散到待噴吹的粉末里，最終將導(dǎo)致空心微珠的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且形貌變化較大。

上述專利從制備原理和制備技術(shù)上做了探究，取得了一定的進步，但這些制備方法不同程度存在以下問題：

1、采用了配料再重熔的方法，能耗高，原料成本大；

2、配料時所加的原料不能保證充分混合，會導(dǎo)致元素的分布不均勻，最終影響球的空心結(jié)構(gòu)及形狀；

3、微珠粒度大小差別較大；

4、成本較高，工藝復(fù)雜，不宜工業(yè)化推廣。

因此，提供一種能滿足實際應(yīng)運的高強度低密度的空心陶瓷球成為該領(lǐng)域迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種制備空心陶瓷微球的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種制備空心陶瓷微球的方法，首先以油頁巖灰渣為原料，通過球磨機球磨，制成10～15um大小的油頁巖灰渣粉末；在所述油頁巖灰渣粉末中加入碳酸鈉或硝酸鈉或碳酸鈉與硝酸鈉的混合物，用球磨機球磨得到混合粉末Ⅰ；然后將所述混合粉末Ⅰ通過火焰噴槍熔射得到混合物Ⅰ，其中接受介質(zhì)為水，淬息距離為400～500mm；之后將混合物Ⅰ分離并收集空心陶瓷微球，最后用烘箱烘干空心陶瓷微球；所述油頁巖灰渣包含SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、ZnO、MgO、CaO、Na₂O、碳氫化合物中的部分或全部；其中SiO₂的質(zhì)量百分比為45～70％，Al₂O₃的質(zhì)量百分比為15～40％，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量百分比為8～20％，ZnO的質(zhì)量百分比為0.5～3％，MgO的質(zhì)量百分比為0.5～5％，CaO的質(zhì)量百分比為0.5～10％，Na₂O的質(zhì)量百分比為0.3～3％。其中，所述碳酸鈉占混合粉末Ⅰ的質(zhì)量百分比為0～6％，所述硝酸鈉占混合粉末Ⅰ的質(zhì)量百分比為0～6％；所述火焰噴槍的送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8～1.0MPa，工作氣體為氧氣和乙炔，壓力為0.1～0.15MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃；上述工作氣體還可以是空氣和天然氣。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明采用的原料為油頁巖灰渣，無需重新配料、熔化，原料成本低，減少了重熔過程所需能量，使工序簡化；

2、本發(fā)明所采用的原料中天然均勻的分布著碳、硫、氧化鋅、鐵的氧化物等發(fā)氣物質(zhì)，這些均勻的發(fā)氣源有利于得到結(jié)構(gòu)良好的空心陶瓷微球；

3、油頁巖灰渣固有的片層結(jié)構(gòu)可以使其在高溫下均勻受熱，易于熔化形成熔滴，從而使熔滴在表面張力的作用下形成球形；

4、碳酸鈉作為團聚粉熔融過程的發(fā)氣和降低表面張力的物質(zhì)，其可控制空心微球的空心度；

5、硝酸鈉作為助溶劑和氧化劑可有效降低熔射溫度，硝酸鈉高溫分解產(chǎn)生的氣體撐破熔滴，可使其粒度降低，最終使粒度更均勻；

6、本發(fā)明工藝簡單，效率高，易于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備空心陶瓷微球的工藝流程圖；

圖2為制得空心陶瓷微球的SEM圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明的一種制備空心陶瓷微球的方法做進一步的詳細說明。

實施例1：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取196g研磨好的油頁巖灰渣，加入4g硝酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為2％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射噴出上述混合粉末Ⅰ，其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣和天然氣，壓力為0.1MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度約為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微球的外徑為12～25um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為65％。

實施例2：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取192g研磨好的油頁巖灰渣，加入8g硝酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為4％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.2MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm,接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微球的外徑為12～25um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為,55％。

實施例3：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取188g研磨好的油頁巖灰渣，加入12g硝酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為6％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.15MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm,接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為6～17um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為65％。

實施例4：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取196g研磨好的油頁巖灰渣，加入4g碳酸鈉，混合均勻，然后用球磨機球磨得到含有碳酸鈉質(zhì)量百分比為2％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮孔氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.15MPa、然氣壓力為0.1MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為14～30um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為60％。

實施例5：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取192g研磨好的油頁巖灰渣，加入8g碳酸鈉，混合均勻，然后用球磨機球磨得到含有碳酸鈉質(zhì)量百分比為4％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.1MPa、然氣壓力為0.15MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為14～30um空心微珠壁厚大約0.5～1um，，空心度為75％。

實施例6：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取188g研磨好的油頁巖灰渣，加入12g碳酸鈉，混合均勻，然后用球磨機球磨得到含有碳酸鈉質(zhì)量百分比為6％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力分別為0.1MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為14～30um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為85％。

實施例7：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取193g研磨好的油頁巖灰渣，加入4g硝酸鈉、3g碳酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為2％，含有碳酸鈉質(zhì)量百分比為1.5％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射噴出上述混合粉末Ⅰ，其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.1MPa，，送料速度為15g/min，熔射溫度約為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微球的外徑為12～25um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為65％。

實施例8：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取190g研磨好的油頁巖灰渣，加入6g硝酸鈉、4g碳酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為4％、硝酸鈉質(zhì)量百分比為2％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.1MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm,接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微球的外徑為12～25um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為55％。

實施例9：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取188g研磨好的油頁巖灰渣，加入6g硝酸鈉、6g碳酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為3％、硝酸鈉質(zhì)量百分比為3％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，壓力為0.2MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm,接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為6～17um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為65％。

實施例10：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取194g研磨好的油頁巖灰渣，加入4g硝酸鈉、2g碳酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為2％、硝酸鈉質(zhì)量百分比為1％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮孔氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.1MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用烘箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為14～30um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為60％。

實施例11：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取186g研磨好的油頁巖灰渣，加入8g硝酸鈉、6g碳酸鈉，然后用球磨機球磨、混合得到含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為4％、硝酸鈉質(zhì)量百分比為3％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.1MPa，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用干燥箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為14～30um空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為75％。

實施例12：

1)將油頁巖灰渣通過球磨機磨至400目；

2)取188g研磨好的油頁巖灰渣，加入6g碳酸鈉、硝酸鈉6g，混合均勻，然后用球磨機球磨得到含有碳酸鈉質(zhì)量百分比為3％、含有硝酸鈉質(zhì)量百分比為3％的混合粉末Ⅰ；

3)通過火焰噴槍熔射上述混合粉末Ⅰ,其中送粉氣體為壓縮空氣，壓力為0.8MPa，工作氣體為空氣、天然氣，空氣、天然氣壓力為0.1MPa，，送料速度為15g/min，熔射溫度為2500～3200℃，淬息距離為450mm，接收介質(zhì)為水；

4)將3)中的熔射產(chǎn)物用水分離、收集空心陶珠，并用干燥箱烘干3h，即得到空心陶瓷微球。所得空心陶瓷微珠的外徑為14～30um，空心微珠壁厚大約0.5～1um，空心度為75％。

上述實例說明以油頁巖渣為原料，通過不同工藝參數(shù)的調(diào)整，可以得到高空心陶瓷微珠的成球率，技術(shù)適應(yīng)性強，能耗低，可以利用廢棄資源，成本低，成球氣體分布均勻有利于成球，球徑均勻，工藝簡單，易于工業(yè)化推廣。因此可以充分利用廢棄資源，生產(chǎn)粒度均勻、成本低廉的空心陶瓷微珠。

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、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。