|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] 1. Способ получения полых керамических или металлических микросфер, включающий следующие стадии: (1) получение керамической или металлической суспензии со стабильной пеной, включающей керамические или металлические порошки, воду, диспергатор и вспенивающий агент, причем содержание твердой фазы в суспензии составляет 5-60 об.%; (2) подача стабильной вспененной суспензии в устройство центробежного распыления для распыления на полые капли суспензии, при этом распыляя в формовочную камеру, быстро высушивая, для получения сырца полых микросфер; (3) сбор сырца полых микросфер и их спекание, в котором в керамической или металлической суспензии после добавления указанных порошков количество указанных порошков составляет 5-60% от общего объема раствора; количество диспергатора составляет 0,1-3% от общего объема; количество вспенивающего агента составляет 0,1-1% от общего объема, при этом остальное представляет собой воду; указанный диспергатор выбирают из цитрата аммония, полиметакрилата аммония, тетраметилендиамина, кальгона и др.; указанный вспенивающий агент выбирают из тритона, пропилгаллата, и суспензия со стабильной пеной имеет скорость образования пены в суспензии между 20 и 600% и диаметр воздушного пузырька между 0,001 и 1,5 мм, так что, по существу, не происходит очевидное гашение пены или ее смыкание в течение срока хранения 1-10 дней. 2. Способ по п.1, в котором керамический или металлический порошок выбирают из оксидной керамики, неоксидной керамики, материалов твердых отходов и металлических/сплавных материалов. 3. Способ по п.1, в котором материалами твердых отходов являются угольная пустая порода, зола-унос, хвосты, шлам или шлаковые камни. 4. Способ по п.1, в котором керамическую или металлическую суспензию получают путем смешивания керамических или металлических порошков с водой и диспергатором и измельчают в шаровой мельнице; к керамической или металлической суспензии добавляют вспенивающий агент с последующим достаточным перемешиванием для превращения суспензии в суспензию со стабильной пеной.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ получения полых керамических или металлических микросфер, включающий следующие стадии: (1) получение керамической или металлической суспензии со стабильной пеной, включающей керамические или металлические порошки, воду, диспергатор и вспенивающий агент, причем содержание твердой фазы в суспензии составляет 5-60 об.%; (2) подача стабильной вспененной суспензии в устройство центробежного распыления для распыления на полые капли суспензии, при этом распыляя в формовочную камеру, быстро высушивая, для получения сырца полых микросфер; (3) сбор сырца полых микросфер и их спекание, в котором в керамической или металлической суспензии после добавления указанных порошков количество указанных порошков составляет 5-60% от общего объема раствора; количество диспергатора составляет 0,1-3% от общего объема; количество вспенивающего агента составляет 0,1-1% от общего объема, при этом остальное представляет собой воду; указанный диспергатор выбирают из цитрата аммония, полиметакрилата аммония, тетраметилендиамина, кальгона и др.; указанный вспенивающий агент выбирают из тритона, пропилгаллата, и суспензия со стабильной пеной имеет скорость образования пены в суспензии между 20 и 600% и диаметр воздушного пузырька между 0,001 и 1,5 мм, так что, по существу, не происходит очевидное гашение пены или ее смыкание в течение срока хранения 1-10 дней. 2. Способ по п.1, в котором керамический или металлический порошок выбирают из оксидной керамики, неоксидной керамики, материалов твердых отходов и металлических/сплавных материалов. 3. Способ по п.1, в котором материалами твердых отходов являются угольная пустая порода, зола-унос, хвосты, шлам или шлаковые камни. 4. Способ по п.1, в котором керамическую или металлическую суспензию получают путем смешивания керамических или металлических порошков с водой и диспергатором и измельчают в шаровой мельнице; к керамической или металлической суспензии добавляют вспенивающий агент с последующим достаточным перемешиванием для превращения суспензии в суспензию со стабильной пеной.
Евразийское 020857 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2015.02.27
(21) Номер заявки 201171263
(22) Дата подачи заявки 2010.04.20
(51) Int. Cl. C04B 38/02 (2006.01)
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ МИКРОСФЕР
(31) (32) (33) (43)
(86) (87)
200910131051.7 2009.04.21 CN
2012.03.30
PCT/CN2010/000538 WO 2010/121488 2010.10.28
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ХЭБЭЙ ИЛ-БАНДА НЬЮ МАТИРИАЛЗ ЛИМИТЕД КОМПАНИ (CN)
(72) Изобретатель:
Ян Цзиньлун, Цай Кай, Си Сяоцин, Гэ Гуоцзюнь, Хуан Юн (CN)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) CHENG, Xiaosu et al. Study on Preparation Technology and Properties of Ceramic Microspheres. The Chinese Journal of Process Engineering. Aug. 2004, vol. 4, Supplement, pages 291-296
CN-Y-2931473
CN-A-1113922
CN-A-1123772
(57) Способ получения полых керамических или металлических микросфер, включающий следующие стадии: получение керамической или металлической суспензии, содержащей керамические или металлические порошки, воду и диспергатор и имеющей определенное содержание твердой фазы, в суспензию со стабильной пеной путем использования вспенивающего агента; подача стабильной вспененной суспензии в устройство центробежного распыления для распыления на полые капли суспензии, при этом распыляя в формовочную камеру, быстро высушивая, для получения сырца полых микросфер; сбор сырца полых микросфер и спекания. Полученная полая микросфера имеет размер частицы 0,001-1,5 мм и высокое качество и низкую стоимость. Способ является приспособленным для превращения различных неорганических порошковых материалов в полые микросферы. В изобретении также предложено устройство для получения полых керамических или металлических микросфер и полые микросферы.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области техники формования материалов, конкретно, к получению полой керамики или металлических микросфер и к способу и устройству для получения полых керамических или металлических микросфер.
Предпосылки создания изобретения
Полые керамические микросферы представляют собой полые неорганические неметаллические сферы малого размера с диаметром частиц, варьирующимся от 0,01 до 1,0 мм. Они имеют преимущества малой массы, низкой теплопроводности, звукоизоляции, износостойкости, высокой дисперсии, хорошей электроизоляции и хорошей теплостойкости, с низкими эксплуатационными затратами, являясь при этом новыми материалами, имеющими малую массу, высокую прочность и великолепные свойства с разнообразным использованием. Они могут удовлетворять требованиям к цементированию нефти, ударостойкости автомобильных шасси, перекрытию корпуса, наполнителям для органических соединений, включая смолы и т.д., эмульсионному взрывчатому веществу, высококачественному жаростойкому покрытию, теплоизолирующему отражающему материалу, межслоевой теплоизоляции здания, звукоизоляции и смягчению шума, теплоизоляции и энергосбережению внешней стены здания, износостойким материалам, носителям для лекарств с контролируемым высвобождением в получении биологических фармацевтических средств, и также могут потенциально использоваться в качестве легких упаковочных материалов, глубоководных флотационных материалов, клейких материалов с низкой плотностью, цементов с малой массой и высокой прочностью. По сравнению с традиционными полыми стеклянными микросферами, полые керамические микросферы имеют более высокую прочность на сжатие, которая может быть в несколько десятков раз выше, чем первая из указанных.
В получении искусственных мраморов полые керамические микросферы используют для снижения массы изделий и улучшения свойства сопротивления растрескиванию изделий. Полые керамические микросферы используют для производства синтетических сортов дерева, при этом продукты имеют тот же зрительный образ, вид и структуру, что и дерево. Их в основном используют для изготовления высококачественной мебели, сантехнических приборов, мебельных форм, декоративных панелей и др.
Полые керамические микросферы используют в качестве композитных материалов для ремонта. Типичное использование заключается в том, что полые стеклянные микросферы добавляют в смолы для замены части наполнителей типа карбоната кальция, порошкообразного талька и т.д. для получения известкового теста (мастики). Это новое известковое тесто имеет преимущества малой массы, сильной адгезии, легкого нанесения, малой усадки и малого времени схватывания, в особенности значительным образом улучшая эффективность литейного измельчения и полировочных свойств. Их широко использовали в ремонте различных транспортных средств, кораблей и механических станков.
Полые керамические микросферы могут представлять собой полые сферы, содержащие внутри какое-то количество газов, с низкой теплопроводностью. Следовательно, полые стеклянные микросферы имеют свойства звукоизоляции и теплоизоляции и, следовательно, представляют собой хорошие наполнители различных теплоизоляционных материалов и звукоизоляционных материалов. В то же время полые керамические микросферы широко использовали в теплоизоляционных материалах.
Кроме этого, полые керамические микросферы также представляют собой великолепные сенсибилизаторы эмульсионных взрывчатых веществ, могут улучшать чувствительность эмульсионных взрывчатых веществ и продлевают срок хранения взрывчатых веществ.
Существующие полые керамические микросферы, в особенности малые полые микросферы или полые флотирующие шарики, состоящие из диоксида кремния (SiC2) и оксида алюминия (А12С)З), которые получают способом сортировки, например флотацией, из золы-уноса или угольной пустой породы. Полые керамические микросферы на самом деле представляют собой стеклянные микросферы микро-или субмикроразмера, имеющие полую структуру и оболочку из алюмосиликатного стекла, и широко используются в чернилах, связующих средствах, строительных пластиках, модифицированных каучуках, изоляторах электрических устройств. Однако полые керамические микросферы, иные, нежели чем алю-мосиликатного стекла, трудно подобным образом получить по этому способу в настоящее время.
Вдобавок, исследователи получали полые микросферы из других материалов, таких как TiO2 (Zhang Junling, et al., CN 101580275 A), ZnO (Xu Zhibing, et al., CN 1807254 A), CdS (Xie Rongguo, et al., CN 1559911 A), Fe3O4 (Nie Zuoren, et al., CN 101475223 A), SiO2 (Yin Hegbo, et al., CN 101559951 A). Однако эти способы являются ограниченным процессом и, по существу, являются ограниченными до получения полых микросфер с конкретным составом, который можно получить химическим процессом в растворе, но трудными для использования в получении полых микросфер, иных, нежели таковые с конкретными компонентами.
Заявитель успешно получил полые микросферы из различных материалов, таких как Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, угольная пустая порода, зола-унос, WC, Ni и т.д., путем получения суспензии со стабильной пеной и с использованием способа центробежного распыления. Центробежное распыление представляет собой один из обычно используемых способов распыления. Этот способ приводит к большей скорости охлаждения, чем способ газового распыления. В настоящее время способ центробежного распыления используют для производства металлических порошков или быстрокристаллизованных порошков сплава,
в котором металл нагревают, и расплавляют, и раскручивают, и измельчают в капли под действием центробежной силы, и затем охлаждают жидким азотом для отвердения в порошки. Микрокристаллические порошки, получаемые этим способом, имеют очень тонкую структуру и малое разделение с низкой стоимостью, и их можно легко производить в промышленном масштабе. В настоящем изобретении способ центробежного распыления впервые используют для получения керамических полых микросфер. Получают водные или неводные суспензии, имеющие определенные характеристики (высокостабильные пены, имеющие определенное содержание твердой фазы), вспененные суспензии распыляют путем центробежного распыления для образования полых капелек суспензии, полые капельки суспензии быстро высушивают для получения керамических полых микросфер. Это является первым случаем, когда этот способ успешно использовали в керамических системах и твердых отходах, содержащих неорганические неметаллические материалы, расширяя сферу действия и перспективы применения полых микросфер и создавая новый подход к переработке твердых отходов. В то же самое время этот способ также успешно использовали для получения твердых микросфер из металлов и сплавов.
Способ и устройство являются универсальными для керамических порошков из различных материальных систем и могут быть использованы для изготовления полых микросфер из разных керамических материалов (например, Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC и т.д.), твердых отходов, содержащих неорганические неметаллические материалы (например, угольной пустой породы, золы-уноса), и материальных систем из сплавов (например, WC, Ni и т.д.). Полые микросферы имеют диаметр 0,001-1,5 мм, включая полые микросферы с закрытыми ячейками и полые микросферы с открытыми ячейками. Полые микросферы с открытыми ячейками или с закрытыми ячейками из этой материальной системы, имеющие диаметр 0,0011,5 мм, не были известны.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предложены полые керамические или металлические микросферы, а также способ и устройство для получения полых керамических или металлических микросфер. Способ и устройство являются приспособленными к керамике или металлическим порошкам различных материальных систем и могут быть использованы для получения полых микросфер из различных неорганических неметаллических материалов, например включая оксидную и неоксидную керамику, твердые отходы, такие как угольная пустая порода, зола-унос, хвосты, шлам, шлаковые камни, и металлические или сплавные материалы. Способ является простым в управлении. Сырьевые порошки для получения целевых полых микросфер напрямую переводят в суспензию со стабильной пеной, содержащую определенное количество твердой фазы. Этот способ является универсальным для различных видов сырья и не имеет ограничений в применении. Полые микросферы, которые трудно получить другими способами, успешно получали по способу из изобретения.
В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении получены полые керамические или металлические микросферы. Указанные микросферы имеют диаметр 0,001-1,5 мм. В некоторых вариантах осуществления полые микросферы имеют диаметр больше чем 1 мкм, такой как 1-100 или 5001500 мкм, и содержат иные, чем силикат алюминия, компоненты, такие как высокотемпературная (жаростойкая) керамика и высокотемпературные (жаростойкие) металлы/сплавы, выбранные из неоксидов или выбранные из неоксидной керамики, карбидов. В некоторых вариантах осуществления полые керамические микросферы состоят из компонентов, выбранных из группы, состоящей из ZrO2, Si3N4, WC, SiC. В некоторых вариантах осуществления полые керамические микросферы имеют на поверхности открытые отверстия.
В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении создан процесс для получения полых керамических или металлических микросфер, включающий стадии получения керамической или металлической суспензии, включающей керамические или металлические порошки, воду и диспергатор и имеющей определенное содержание твердой фазы, в суспензию со стабильной пеной путем использования вспенивающего агента; подачи стабильной вспененной суспензии в устройство центробежного распыления для распыления на полые капли суспензии и распыления в формовочную камеру, быстрого высушивания для получения сырца полых микросфер; сбора сырца полых микросфер и спекания. В некоторых вариантах осуществления способа получения в соответствии с изобретением керамические или металлические порошки смешивают с водой и диспергатором и измельчают в шаровой мельнице для получения керамической или металлической суспензии, имеющей определенное содержание твердой фазы. В некоторых вариантах осуществления в керамическую или металлическую суспензию, имеющую определенное содержание твердой фазы, добавляют вспенивающий агент и суспензию перемешивают достаточным образом для получения стабильной вспененной суспензии. В настоящем изобретении содержание твердой фазы означает, что объемное содержание твердых (керамических или металлических) порошков в суспензии обычно варьируется между 5 и 60%.
В настоящем изобретении суспензия со стабильной пеной означает, что вспененная суспензия остается стабильной в течение достаточно длинного периода времени, например по меньшей мере 6 ч, в общем 1-3 дня, без очевидной агрегации или седиментации твердых частиц и без гашения пены или смыкания пены в суспензии. Суспензия со стабильной пеной можно получить путем подходящего действия диспергатора и вспенивающего агента. Частицы удерживаются, чтобы быть стабильно диспергирован
ными в растворе при помощи эффекта пространственного затруднения и электростатического действия диспергатора. Вспенивающее действие вспенивающего агента следует в основном принимать во внимание, чтобы обеспечить скорость вспенивания суспензии между 20 и 600% и диаметр воздушного пузырька между 0,001 и 1,5 мм, без очевидного эффекта гашения пены или смыкания пены в течение срока хранения 1-10 дней. Скорость вспенивания определяют как объемное соотношение вспененной суспензии и невспененной суспензии. Когда вспенивающее действие является плохим, например скорость вспенивания является низкой или пена является нестабильной, чтобы вызвать смыкание пены или гашение пены, на скорость образования полости и диаметр микросфер конечных полых микросфер будет оказываться влияние. Диаметр воздушного пузырька можно отрегулировать путем добавки какого-то количества вспенивающего агента и времени перемешивания или измельчения в шаровой мельнице после прибавления вспенивающего агента. Капли после центробежного распыления следует высушить немедленно для сохранения и фиксации их формы. Если скорость высушивания не является достаточно быстрой, капли деформируются под действием силы гравитации или раздувания.
В некоторых вариантах осуществления керамическую или металлическую суспензию, имеющую определенное содержание твердой фазы, можно получить путем смешивания порошков с водой и дис-пергатором и измельчения в шаровой мельнице. Среди прочих, керамические порошки могут представлять собой сырьевые материалы из различных керамических материалов. Сырьевые материалы можно выбрать из общих неорганических неметаллических материальных порошков, таких как оксидные порошки, неоксидные керамические порошки и твердые отходы, содержащие неорганические неметаллические материалы, такие как угольная пустая порода, зола-унос, хвосты, шлам, так же как и лессовые порошки, и также можно использовать металлические и сплавные порошки. Некоторые конкретные примеры включают ZrO2, Si3N4, SiC, угольную пустую породу, золу-унос, WC, Ni и т.д.
По отношению к диспергатору настоящее изобретение не зависит от выбора конкретного дисперга-тора при условии, что диспергатор способен вызвать подходящее диспергирование керамического порошка в суспензии. Некоторые примеры диспергаторов представляют собой полиакрилат аммония, гид-роксид тетраметиламмония, цитрат аммония, полиметакрилат аммония, тетраметилендиамин, кальгон и т.д. Для достижения лучшего эффекта диспергирования диспергаторы можно соответственно выбрать с точки зрения различных порошков. Например, цитрат аммония выбирают для порошка оксида циркония и гидроксид тетраметиламмония выбирают для порошка нитрида кремния.
По отношению к вспенивающему агенту настоящее изобретение не зависит от выбора конкретного вспенивающего агента при условии, что вспенивающий агент способен привести к тому, что керамическая суспензия, имеющая определенное содержание твердой фазы, будет превращаться в суспензию со стабильной пеной, например можно выбрать вспенивающие агенты, которые не реагируют с порошками. Некоторые примеры подходящих вспенивающих агентов представляют собой тритон, пропилгаллат. В настоящем изобретении вспенивающий агент имеет скорость вспенивания предпочтительно между 20 и 600%; воздушный пузырек имеет диаметр между 0,001 и 1,5 мм, без очевидного эффекта гашения пены или смыкания пены в течение срока хранения 1-10 дней.
Соотношение керамических или металлических порошков и воды или диспергаторов предпочтительно представляет собой соотношение для получения суспензии, имеющей определенное содержание твердой фазы. В некоторых вариантах осуществления объем порошков составляет примерно 5-60% от общего объема раствора после прибавления порошков; диспергатор составляет примерно 0,1-3% от общего объема; вспенивающий агент составляет примерно 0,1-1% от общего объема, при этом остальное представляет собой воду.
В настоящем изобретении керамические или металлические суспензии, имеющие определенное содержание твердой фазы, можно получить способом измельчения в шаровой мельнице. Однако специалисты в данной области техники могут понять, что суспензии, имеющие определенное содержание твердой фазы, можно получить другими подобными способами, например смешиванием путем использования перемешивающего устройства. В настоящем изобретении это не является ограниченным до способа измельчения в шаровой мельнице, но любой способ является пригодным до тех пор, пока можно получить керамическую или металлическую суспензию, имеющую определенное содержание твердой фазы.
С другой стороны, в настоящем изобретении предложено устройство для получения полых микросфер. В одном варианте осуществления схематический чертеж устройства является таким, как показано на фиг. 2, и включает оборудование для центробежного распыления 1, формовочную камеру 2, систему выпуска газов 4, систему разделения 3 и систему дутья горячим воздухом 5, обеспечивающую воздух для горячего дутья для формовочной камеры. Среди других, оборудование для центробежного распыления является расположенным в верхней части, при этом его нижняя часть является соединенной с формовочной камерой. Система выпуска газов является соединенной с верхней частью формовочной камеры, система разделения является расположенной под формовочной камерой, и формовочная камера является соединенной с системой дутья горячим воздухом. Система центробежного распыления представляет собой ключевую часть устройства. По поводу механизма и оборудования центробежного распыления можно обратиться к описанию, например в "Production of Metal Powders by Centrifugal Atomization" (Wen Shude, "Heat Treatment of Metals Abroad", No. 3, 1997). Суспензию со стабильной пеной можно дисперги
ровать при помощи системы центробежного распыления в полые капли диаметром 0,2-1,5 мм и распылить в формовочную камеру. Воздух (если желательно, можно использовать другие газы, такие как инертный газ) фильтруют и нагревают до 80-300°С при помощи системы дутья горячим воздухом, и равномерно с завихрением вводят в формовочную камеру с верхней части таковой, противоточно проводя и контактируя с полыми каплями и высушивая капли за очень короткое время (мгновенно, в общем меньше чем 1 с) для получения сырца полых микросфер. Отходящий газ сбрасывают через систему выпуска газа. Сырец полых микросфер непрерывно выводят из системы разделения у дна формовочной камеры. Устройство имеет быструю скорость формования; пенную суспензию полностью диспергируют и высушивают за несколько секунд, это особенно подходит для промышленного производства. Сырец полых микросфер, полученный устройством, имеет хорошее распределение размеров частиц. Размер частиц продуктов можно регулировать путем изменения условий эксплуатации. Продукт имеет высокую прочность, процесс получения является простым с удобным управлением эксплуатацией.
Способ и устройство являются универсальными для порошков из различных материальных систем и также могут быть использованы для получения полых микросфер из различных керамических материалов (Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC и т.д.), из твердых отходов, содержащих неорганические неметаллические материалы (угольная пустая порода, зола-унос и т.д.), из металлических и сплавных материалов (WC, Ni и т.д.). Полые керамические микросферы имеют диаметр 0,001-1,5 мм, включая полые микросферы с закрытыми ячейками и полые микросферы с открытыми ячейками.
Преимущественные эффекты настоящего изобретения представляют собой: сырец полых микросфер, полученный устройством, имеет хорошее распределение размеров частиц; размер частиц продуктов можно регулировать путем изменения условий эксплуатации; продукт имеет высокую прочность, процесс получения является простым с удобным управлением эксплуатацией; можно получить полые керамические микросферы из различных керамических материальных систем и распределение размеров частиц микросфер, и толщину стенки полых микросфер можно регулировать при помощи способа получения; способ является простым и имеет высокую эффективность производства и является пригодным для крупномасштабного промышленного производства.
Описание чертежей
Фиг. 1 - технологическая схема способа получения полых керамических микросфер в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 - схематическое изображение строения устройства для получения полых керамических микросфер в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 - микрофотография полых керамических микросфер с открытыми ячейками из нитрида кремния, полученных по настоящему изобретению.
Фиг. 4 - микрофотография полых керамических микросфер из угольной пустой породы, полученных в настоящем изобретении.
Номера позиций на фиг. 2:
1 - оборудование центробежного распыления;
2 - формовочная камера;
3 - система разделения;
4 - система вывода газа;
5 - система дутья горячим воздухом.
Варианты осуществления Пример 1. Получение полых микросфер А120З.
Объемное соотношение керамических порошков А120З и воды поддерживали при 1:3. Добавили 0,1 об.% (на основании общего объема) диспергатора полиакрилата аммония с последующим перемешиванием и измельчением в шаровой мельнице для получения керамической суспензии с содержанием твердой фазы 25 об.%. К керамической суспензии добавили вспенивающий агент пропилгаллат 0,3 об.% с последующим достаточным перемешиванием или измельчением в шаровой мельнице для переведения суспензии с высоким содержанием твердой фазы в суспензию со стабильной пеной; суспензию со стабильной пеной ввели в оборудование центробежного распыления при помощи диафрагменного насоса для распыления на полые капли суспензии, распыляя при этом в формовочную камеру. Температура в формовочной камере составляла 280°С. Капли суспензии немедленно высушили для получения сырца полых микросфер А120З; сырец полых микросфер А120З собрали и поместили в печь для спекания со стержнями Si-Mo и спекали при 1580°С для получения полых микросфер А120З. Полые микросферы имеют размер между 10 и 200 мкм.
Пример 2. Получение полых микросфер ZrO2.
Объемное соотношение керамических порошков ZrO2 и воды поддерживали при 1:5. Добавили 0,15 об.% (на основании общего объема) диспергатора полиакрилата аммония с последующим перемешиванием и измельчением в шаровой мельнице для получения керамической суспензии с содержанием твердой фазы 16,7 об.%. К керамической суспензии добавили вспенивающий агент тритон Х-100 1,5 об.% с последующим достаточным перемешиванием или измельчением в шаровой мельнице для переведения суспензии с высоким содержанием твердой фазы в суспензию со стабильной пеной; суспен
зию со стабильной пеной ввели в оборудование центробежного распыления при помощи диафрагменно-го насоса для распыления на полые капли суспензии, распыляя при этом в формовочную камеру. Температура в формовочной камере составляла 280°С. Капли суспензии немедленно высушили для получения сырца полых микросфер ZrO2; сырец полых микросфер ZrO2 собрали и поместили в высокотемпературную электрическую печь со стержнями Si-Mo и спекали при 1520°С для получения полых микросфер ZrO2. Полые микросферы имеют размер между 10 и 300 мкм. Пример 3. Получение полых микросфер Si3N4.
Объемное соотношение керамических порошков Si3N4 и воды поддерживали при 1:5. Подмешали 2 об.% (на основании общего объема) гидроксида тетраметиламмония с последующим перемешиванием и измельчением в шаровой мельнице для получения керамической суспензии с содержанием твердой фазы 25 об.%. К керамической суспензии добавили 0,8 об.% вспенивающего агента тритона Х-114 с последующим достаточным перемешиванием или измельчением в шаровой мельнице для переведения суспензии с высоким содержанием твердой фазы в суспензию со стабильной пеной; суспензию со стабильной пеной ввели в оборудование центробежного распыления при помощи диафрагменного насоса для распыления на полые капли суспензии, распыляя при этом в формовочную камеру. Температура в формовочной камере составляла 250°С. Капли суспензии немедленно высушили для получения сырца полых микросфер Si3N4; сырец полых микросфер Si3N4 собрали и поместили в негерметичную вакуумную печь для спекания и спекали при 1780°С для получения полых микросфер Si3N4. Внешний вид микросфер был таким, как показано на фиг. 3 (масштаб на фигуре обозначает 50 мкм). Полые микросферы имеют размер между 10 и 300 мкм.
Пример 4. Получение полых микросфер из пустой породы.
Объемное соотношение порошков угольной пустой породы и воды поддерживали при 1:4 с добавлением 1 об.% (на основании общего объема) цитрата аммония с последующим перемешиванием и измельчением в шаровой мельнице для получения керамической суспензии с содержанием твердой фазы 20 об.%. В керамическую суспензию добавили 1 об.% вспенивающего агента тритона Х-100 с последующим достаточным перемешиванием или измельчением в шаровой мельнице для переведения суспензии с высоким содержанием твердой фазы в суспензию со стабильной пеной; суспензию со стабильной пеной ввели в оборудование центробежного распыления при помощи диафрагменного насоса для распыления на полые капли суспензии, распыляя при этом в формовочную камеру. Температура в формовочной камере составляла 200°С. Капли суспензии немедленно высушили для получения сырца полых микросфер из угольной пустой породы; сырец полых микросфер из угольной пустой породы собрали и поместили в ротационную сушильную печь и спекали при 1200°С для получения полых микросфер из угольной пустой породы. Внешний вид микросфер был таким, как показано на фиг. 4 (масштаб на фигуре обозначает 50 мкм). Полые микросферы имеют размер между 10 и 100 мкм.
Хотя настоящее изобретение описано выше по отношению к некоторым вариантам осуществления, настоящее изобретение не является ограниченным вариантами осуществления, но может быть модифицировано и изменено в пределах объема притязаний следующей формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения полых керамических или металлических микросфер, включающий следующие
стадии:
(1) получение керамической или металлической суспензии со стабильной пеной, включающей керамические или металлические порошки, воду, диспергатор и вспенивающий агент, причем содержание твердой фазы в суспензии составляет 5-60 об.%;
(2) подача стабильной вспененной суспензии в устройство центробежного распыления для распыления на полые капли суспензии, при этом распыляя в формовочную камеру, быстро высушивая, для получения сырца полых микросфер;
(3) сбор сырца полых микросфер и их спекание,
в котором в керамической или металлической суспензии после добавления указанных порошков количество указанных порошков составляет 5-60% от общего объема раствора; количество диспергатора составляет 0,1-3% от общего объема; количество вспенивающего агента составляет 0,1-1% от общего объема, при этом остальное представляет собой воду;
указанный диспергатор выбирают из цитрата аммония, полиметакрилата аммония, тетраметилен-диамина, кальгона и др.;
указанный вспенивающий агент выбирают из тритона, пропилгаллата, и суспензия со стабильной пеной имеет скорость образования пены в суспензии между 20 и 600% и диаметр воздушного пузырька между 0,001 и 1,5 мм, так что, по существу, не происходит очевидное гашение пены или ее смыкание в течение срока хранения 1-10 дней.
2. Способ по п.1, в котором керамический или металлический порошок выбирают из оксидной керамики, неоксидной керамики, материалов твердых отходов и металлических/сплавных материалов.
3. Способ по п.1, в котором материалами твердых отходов являются угольная пустая порода, зола
унос, хвосты, шлам или шлаковые камни.
4. Способ по п.1, в котором керамическую или металлическую суспензию получают путем смешивания керамических или металлических порошков с водой и диспергатором и измельчают в шаровой мельнице; к керамической или металлической суспензии добавляют вспенивающий агент с последующим достаточным перемешиванием для превращения суспензии в суспензию со стабильной пеной.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
020857
- 1 -
(19)
020857
- 1 -
(19)
020857
- 1 -
(19)
020857
- 4 -
020857
- 7 -
|
