Способ изготовления микрошариков и микросфер



Способ изготовления микрошариков и микросфер
Способ изготовления микрошариков и микросфер

 


Владельцы патента RU 2527047:

Черногиль Виталий Богданович (RU)
Жан-Люк Корназ (CH)
Гринавцев Олег Валерьевич (RU)
Гринавцев Валерий Никитич (RU)
Пепеляев Станислав Борисович (RU)

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении стеклянных шариков как цельных, так и пустотелых, для фильтров различного назначения, светоотражающих устройств, для поверхностной обработки металлов и т.д. Техническим результатом изобретения является изготовление шариков, взаимодействующих с магнитным полем. В керосин вводят наночастицы карбонильного железа, в качестве которого используют магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, покрытые олеиновой кислотой. Затем через форсунку керосин с наночастицами карбонильного железа распыляется каплями 20-30 мкм в камеру со спиральным вращающимся магнитным полем. В ту же камеру первичной газовоздушной смесью подается стеклопорошок, после чего поток первичной газовоздушной смеси поступает в огневой поток, где керосин испаряется, а наночастицы карбонильного железа внедряются в жидкое стекло, из которого формируются микрошарики и микросферы. 2 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении из стеклопорошка стеклянных шариков как цельных, так и пустотелых, например, для фильтров различного назначения, светоотражающих устройств; для поверхностной обработки металлов; для изготовления теплоизоляционных химически стойких облегченных материалов и сферопластиков; в качестве наполнителя для термо- и реактопластов и красок; в качестве сенсибилизирующей добавки для жидких взрывчатых веществ.

Известен способ изготовления стеклянных шариков (патент США №4385917, класс НКИ 65 - 21,3, 1983 г.), включающий подачу первичной газовоздушной смеси и стеклопорошка в нижнюю часть цилиндрической печи по ее центру, подачу вторичной газовоздушной смеси тангенциально к стенкам печи, чтобы вызвать закручивание огневого потока, нагрев стеклянных частиц и оплавление их до образования стеклянных шариков.

Недостатком рассматриваемого способа является интенсивный износ печи, возникающий от трения стеклянных частиц о ее стенки, так как стеклопорошок, двигаясь в вихревом потоке, совершает радиальное движение от центра печи с небольшим подъемом по спирали, оплавляется до образования стеклянных шариков, охлаждается и, ударяясь о стенку печи, выбрасывается через ее специальные окна за пределы печи в приемник. Также существенным недостатком является большая энергоемкость за счет применения высококалорийных газов и кислорода. Все вышеперечисленные недостатки прототипа приводят к снижению эффективности и качества изготовления стеклянных шариков.

Известен способ изготовления стеклянных шариков (прототип), включающий подачу первичной и вторичной газовоздушных смесей и стеклопорошка в печь, нагрев стеклопорошка, последующее его оплавление до образования стеклянных шариков в закрученном огневом потоке, охлаждение и отделение стеклянных шариков от продуктов сгорания. В данном изобретении вторичную газовоздушную смесь подают в печь по периферии огневого потока с коэффициентом избытка воздуха меньше единицы, затем полученные продукты неполного сгорания вторичной газовоздушной смеси инжектируют потоком первичной газовоздушной смеси совместно со стеклопорошком в зоны горения по длине огневой спирали, причем максимальная температура огневого потока должна быть больше на 200-350°С температуры размягчения стекла, а отношение максимального диаметра огневого потока, закрученного в спираль, к диаметру печи составляет не более 1:2 (смотри RU 2225850 С2, С03В 19/10, авторы Трофимов Н.Н. и др. «Способ изготовления шариков», опубл. 20.03.2004 г.).

Существенным недостатком способа является то, что он не позволяет производить стеклянные микрошарики и микросферы с наночастицами карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размерами 5,0-10,0 нанометров, сообщающими им новые свойства взаимодействия с магнитным полем, а это, в свою очередь, позволяет изготавливать с использованием микрошариков и микросфер с наночастицами карбонильного железа, магнетита, теплозащитные антикоррозионные покрытия и краски, позволяет с использованием управляемого магнитного поля наносить их на поверхности сложного рельефа и дифференцированной толщины.

Из области техники известно, что возможно придание магнитных свойств жидкости за счет введения в нее наночастиц карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером 5,0-10,0 нанометров (см. Бибик Е.Е. Приготовление ферромагнитной жидкости. - Коллоидный журнал. Т35 №6, 1973, c.1141).

Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления микрошариков и микросфер, взаимодействующих с магнитным полем.

Техническая задача решается тем, что в керосин вводят наночастицы карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, покрытые поверхностно-активным веществом, в качестве которого используется олеиновая кислота, после чего через форсунку керосин с наночастицами карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит, распыляется каплями 20-30 мкм в камеру со спиральным вращающимся магнитным полем, при этом в ту же камеру первичной газовоздушной смесью подается стеклопорошок, который захватывается вращающимися в магнитном поле каплями керосина с наночастицами карбонильного железа, магнетита размером от 5,0 до 10,0 нанометров, которые за счет поверхностного натяжения обволакивают частицы порошка, после чего поток первичной газовоздушной смеси поступает в огневой поток, где керосин испаряется, а наночастицы карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, внедряются в размягченное жидкое стекло, из которого формируются микрошарики и микросферы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

Фиг.1 - принципиальная схема изготовления микрошариков и микросфер;

Фиг.2 - схема покрытия керосином.

Способ изготовления микрошариков и микросфер, включающий введение в керосин 1 наночастиц 2 карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, покрытых поверхностно-активным веществом, в качестве которого используется олеиновая кислота 3, последующее распыление керосина 1 с наночастицами 2 карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, покрытыми поверхностно-активным веществом - олеиновой кислотой 3, в результате керосин приобретает парамагнитные свойства и превращается в ферромагнитую жидкость, которая распыляется форсункой 4 капельками 5 размерами 20-30 мкм, которые, обладая магнитными свойствами, раскручиваются спиральным вращающимся магнитным полем 6 в камере 7, которое создается трехфазной электрообмоткой 8. Одновременно потоком первичной газовоздушной смеси частицы 9 стеклопорошка вносятся в камеру 7, где захватываются вращающимся магнитным полем 6 капелек 5 размером 20-30 мкм, содержащим наночастицы 2 карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, которые, сталкиваясь с частицами стеклопорошка 9, за счет сил поверхностного натяжения обволакивают частицы 9 стеклопорошка и далее поступают в печь 10, где переработка осуществляется по способу, описанному в прототипе (смотри RU 2225850 С2, С03В 19/10, авторы Трофимов Н.Н. и др. «Способ изготовления шариков», опубл. 20.03.2004 г.).

В печи 10 в закрученном огневом потоке 11 оболочка 1 из углеводородной жидкости, керосина с наночастицами 2 карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, испаряется с поверхности стеклопорошка 9, при дальнейшем движении в огневом потоке 11 частицы стеклопорошка 9 расплавляются, за счет сил поверхностного натяжения превращаются в микрошарики 12 с наночастицами 2 карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит, придавая микрошарикам и микросферам свойство взаимодействия с магнитным полем, что в свою очередь придает им новые и необычные свойства, а затем отделяются от продуктов сгорания в циклонных сепараторах, установленных за пределами печи 10.

Предложенный способ позволяет произвести стеклошарики и стеклосферы с наночастицами карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит.

Стеклошарики и микросферы с наночастицами карбонильного железа, в качесве которого используется магнетит, взаимодействуют с магнитным полем, что существенно расширяет область их применения, а также повышает эффективность применения красок, теплоизоляционных обмазок при нанесении их на поверхности сложной конфигурации с использованием магнитного поля.

Способ изготовления стеклянных шариков и микросфер, включающий подачу первичной и вторичной газовоздушных смесей и стеклопорошка в печь, нагрев стеклопорошка, последующее его оплавление до образования стеклянных шариков в закрученном огневом потоке, охлаждение и отделение стеклянных шариков от продуктов сгорания, подачу вторичной газовоздушной смеси в печь по периферии огневого потока с коэффициентом избытка воздуха меньше единицы, затем полученные продукты неполного сгорания вторичной газовоздушной смеси инжектируют потоком первичной газовоздушной смеси совместно со стеклопорошком в зоны горения по длине огневой спирали, причем максимальная температура огневого потока должна быть больше на 200-350°С температуры размягчения стекла, а отношение максимального диаметра огневого потока, закрученного в спираль, к диаметру печи составляет не более 1:2, отличающийся тем, что в керосин вводят наночастицы карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, покрытые поверхностно-активным веществом, в качестве которого используется олеиновая кислота, после чего через форсунку керосин с наночастицами карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит, распыляется каплями 20-30 мкм в камеру со спирально вращающимся магнитным полем, и в эту же камеру первичной газовоздушной смесью подается стеклопорошок, который захватывается вращающимися в магнитном поле каплями керосина с наночастицами карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, которые за счет поверхностного натяжения обволакивают частицы стеклопорошка, после чего поток первичной газовоздушной смеси поступает в огневой поток, где керосин испаряется, а наночастицы карбонильного железа, в качестве которого используется магнетит размером от 5,0 до 10,0 нанометров, внедряются за счет сил поверхностного натяжения и молекулярного движения в размягченное жидкое стекло, из которого формируются микрошарики и микросферы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области подготовки шихты для получения композиционных материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности отформованных стержней из сырьевой смеси и светоотражающей способности композиционных микрошариков.

Настоящее изобретение относится к области медицины, в частности к способу получения микрошариков с модифицированной поверхностью из иттрий-алюмосиликатного стекла для радиотерапии.
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для получения микросфер для радиотерапии. .

Бисер // 2472721

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству теплоизоляционных засыпок и заполнителей для бетонов, теплых штукатурок, керамики и др.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству теплоизоляционных засыпок и заполнителей для бетонов, теплых штукатурок, керамики и др.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в автомобильном транспорте. .
Изобретение относится к стеклянным сферам, используемым в качестве проппантов для расклинивания нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к применению полимерного материала, а именно к применению полимерного материала в виде частиц в качестве носителя для активного агента. .

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении стеклянных шариков как цельных, так и пустотелых, например, для фильтров различного назначения, светоотражающих устройств. Технической задачей изобретения является повышение производительности и безопасности процесса производства. В керосин вводят наночастицы карбонильного железа, в качестве которого используют магнетит, размером 5,0-10,0 нанометров, покрытого поверхностно-активным веществом, в качестве которого используют олеиновую кислоту. Затем через форсунку керосин с наночастицами карбонильного железа распыляется каплями 20-30 мкм в камеру с трехфазной электрообмоткой, создающей спиральное вращающееся магнитное поле. В ту же камеру сжатым воздухом подается стеклопорошок, который захватывается вращающимися в магнитном поле каплями керосина. После этого он поступает в первую зону малой интенсивности микроволновой печи, где наночастицы карбонильного железа разогреваются до 700-800°C, в результате чего керосин разлагается, а наночастицы карбонильного железа оседают на поверхности частиц стеклопорошка. При дальнейшем продвижении частиц стеклопорошка с наночастицами карбонильного железа температура наночастиц повышается до 1300-1350°C. Стекло плавится и под действием молекулярных сил перемещается по всему объему и образует микрошарики, которые затем охлаждаются, наночастицы карбонильного железа восстанавливаются и притягиваются к полюсам постоянного электромагнита. 1 ил.

Изобретение относится к композиционным материалам. Способ получения стеклометаллических микрошариков включает помол стекла и рассев его на ситах с получением гранул заданного зернового состава, плазменное распыление стеклометаллического материала с улавливанием стеклометаллических микрошариков. Гранулы стекла заданного зернового состава покрывают связующим из жидкого стекла и порошком металла при соотношении гранулы стекла : порошок металла : жидкое стекло, равном 10:1:1, с получением стеклометаллического материала. Плазменное распыление стеклометаллического материала ведут при скорости его подачи по объему в плазменную горелку 0,5 см3/с и мощности плазмотрона 6 кВт. Обеспечивается ускорение технологического процесса получения микрошариков, а также возможность регулирования их зернового состава. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к полым керамическим микросферам. Технический результат изобретения заключается в получении микросфер с заданными значениями внешнего диаметра, объемной плотности и толщины оболочки. Согласно изобретению из исходного порошка с пористостью P=1-ρ0/ρист, где ρ0 - объемная плотность частиц исходного микропорошка, ρист - истинная (теоретическая) плотность материала микропорошка, выделяют фракцию со средним эффективным диаметром частиц D0, рассчитанным согласно математической зависимости: , где D1 - расчетный диаметр получаемых полых керамических микросфер, ρ1 - расчетная объемная плотность получаемых полых керамических микросфер. Проводят плавление в потоке низкотемпературной плазмы, после чего из полученных полых керамических микросфер выделяют фракцию со средним расчетным диаметром D1, плотность которой равна расчетной величине ρ1. 7 ил.

Изобретение относится к области получения стержней для изготовления композиционных стеклометаллических микрошариков, которые могут быть использованы в дорожном строительстве в качестве светоотражающих элементов дорожной разметки. Техническим результатом изобретения является повышение качества стержней, снижение трудоемкости изготовления, возможность использования двух и более металлов. В способе для изготовления стержней, предназначенных для получения микрошариков, используют стеклянные трубочки диаметром 2-4 мм, один конец которых запаивают парафином, заполняют смесью стеклопорошка и порошков как минимум двух металлов. Затем запаивают второй конец и обрабатывают плазменным факелом при температуре 7000-9000 К. 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения кремнеземных микрошариков высокого качества для использования в различных отраслях, связанных с применением мелкодисперсных наполнителей. Техническим результатом изобретения является получение микрошариков высокой степени чистоты. Для получения микрошариков используют высокочистое исходное сырье, полученное из кварца Кыштымского ГОК, при дополнительном очищении материала в плазме, при высокой мощности плазмотрона (от 100 кВт), с возможностью повторной сфероидизации. Одновременно получают побочный продукт в виде аэросила SiO2, защищающего микрошарики от загрязнения продуктами стенок камеры. Первый вариант способа включает индукционную плазменную обработку исходного сырья, которое допируют отбеливающими агентами, например натриевым жидким стеклом. После плазменной обработки и охлаждения осуществляют сбор всех продуктов на выходе плазмотрона и сортируют по виду и фракциям. Второй вариант способа включает использование в качестве шихты аэросила, полученного в индукционном плазмотроне при обработке высокочистого кварцевого сырья, в которую добавляют корунд, шихту обрабатывают в индукционном плазмотроне, а на выходе получают микрошарики, имеющие вид наноплетеных клубочков. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству полых стеклянных микросфер (ПСМ) с аморфной структурой, которые могут использоваться в качестве различных наполнителей. Способ изготовления полых стеклянных микросфер включает измельчение исходных компонентов шихты из стекольных отходов, кварцполевошпатного песка и порообразователя, сушку, грануляцию высушенного порошка, варку стекла из полученных гранул, грануляцию расплава стекла в воду, его помол и последующую термообработку стеклопорошка. Измельчение производят путем последовательного сухого и мокрого помола исходных компонентов шихты до фракции менее 5 мкм, причем на стадии мокрого помола в шихту дополнительно вводят колеманит при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцполевошпатный песок 57-75, стекольные отходы 1-19, порообразователь 1-4, колеманит 5-20. Техническим результатом изобретения является получение упрочненных стеклянных микросфер со средней плотностью менее 0,3 г/см3. 3 пр., 1 табл.

Изобретение относится к полым микросферам. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и снижении плотности микросфер. Полые микросферы имеют плотность менее 1,25 г/см3, прочность свыше 20 МПа при сокращении объема на 20%. Способ изготовления полых микросфер включает обеспечение состава исходного сырья, включающего частицы вторичного стекла, формирование водной дисперсии частиц вторичного стекла и как минимум оксида бора или борной кислоты, сушку распылением водной дисперсии для формирования сферических стеклянных агломератов с последующим нагревом агломератов для формирования полых микросфер. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 11 табл., 18 пр.
Наверх