專利名稱:球形顆粒的制法和設(shè)備以及所制的粒子的制作方法
本發(fā)明涉及一種新型球體制造及其設(shè)備，特別是關(guān)于用細(xì)粒狀玻璃和其他造球材料制成球體的方法和設(shè)備以及所生產(chǎn)的各種球體。
按照本發(fā)明的方法制造出來的玻璃珠和其他球粒具有多種工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。許多情況下，用這些玻璃做反射面，例如做公路上的分車道標(biāo)識(shí)，路牌，廣告牌和電影幕等等。玻璃珠的用途還包括與它的反射性質(zhì)毫無相關(guān)的應(yīng)用，它可作為塑料原料的填充料，金屬表面的噴丸噴砂處理，或作各種電氣用途。玻璃珠的直徑變化范圍很寬，約從6.0毫米至1微米。
至今，人們使用過各種工藝和設(shè)備制造名種玻璃球。例如，最普通的做法是，把不規(guī)則形狀的玻璃顆粒導(dǎo)入垂直引上管造珠機(jī)，管的上端開個(gè)口，管底端配上布置均勻和燃?xì)庋?。顆粒被燃燒氣體向上帶到膨脹室或者堆積懸掛在流通管上。向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，顆粒變軟，靠表面張力形成球狀，變成玻璃珠。對于這類玻璃珠的典型的制造過程，其詳細(xì)論述可參考下列專利1943年11月16日授予的美國專利2334578(R、H Potters);1952年12月2日授予的美國專利2619776(R、H.Potters);1960年7月19日授予的美國專利2945326(T.K Wood)1971年2月1日授予的美國專利3560185和3560186(A.G Ny Lauder)。
從液流狀玻璃直接制造玻璃球的情況，可參考1966年10月18日授予的美國專利3279905(T.K Wood等人)。另外，以前還有一種采用回轉(zhuǎn)窯的制造工藝。其方法是，在形成球狀之前先在作為球狀的碎玻璃顆粒涂上樹脂或者其他膠粘劑和某些材料如石墨，這樣每個(gè)顆粒周圍有一層保護(hù)涂料和/或基料。這類工藝，已公開在1971年8月3日公布的美國專利3597177(C.Dayidoff)和1949年2月8日公布的美國專利2461011(N.W Taylor等人)上。
用以制造球狀顆粒，如玻璃珠的已有工藝及設(shè)備均有某些缺點(diǎn)。例如，許多這類已有系統(tǒng)的總熱效率相當(dāng)?shù)?，結(jié)果制造玻璃珠的成本過高。另外，特別是用垂直引上管造殊方法及其設(shè)備，其中需要把一部分的可用能量消耗在顆粒的垂直運(yùn)輸上，從而熱效率明顯降低，在管內(nèi)的溫度梯度，使制造球體時(shí)，經(jīng)常缺乏圓度和造成其他缺陷。另處為了減少顆粒間發(fā)生碰撞而降低產(chǎn)品質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制顆粒的粒數(shù)密度，以前所采用的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)大粒的玻璃球，其缺點(diǎn)在于用于大規(guī)模連續(xù)式生產(chǎn)玻璃球，其效率和經(jīng)劑效益都很低。
其他的先有工藝和設(shè)備，如采用回轉(zhuǎn)窯等類似設(shè)備，其缺點(diǎn)是，所采用的涂料，需是一種保護(hù)性涂層用的粘合劑或者一種堅(jiān)固物質(zhì)的基料，除了顆粒料需要加熱外，它們也需要加熱。后一種工藝和設(shè)備的更進(jìn)一步缺點(diǎn)是，它要通過一個(gè)很費(fèi)錢的機(jī)械程序如洗滌程序等，以清除涂料而生產(chǎn)出無涂料產(chǎn)品。
本發(fā)明的通常目的是，提供一種生產(chǎn)玻璃珠或其他球形顆粒的新而經(jīng)濟(jì)的工藝和設(shè)備。
更確切地說，本發(fā)明的本目的是，提供一個(gè)比過去工藝和設(shè)備更為有效的更為便宜的熱能利用工藝和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種生產(chǎn)具有極高均勻性和圓度特性的球粒工藝和設(shè)備。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，提供一種顆粒制造工藝和設(shè)備其不用膠粘劑或基料，顆粒上就可涂上一種極端微細(xì)又均勻的涂層。
本發(fā)明更進(jìn)一步目的是，提供一種顆粒制造工藝和設(shè)備，其不用洗滌程序或機(jī)械處理程序去清除涂料，而用有特色的清除涂層法生產(chǎn)出透光顆粒。
本發(fā)明又更進(jìn)一步目的是，提供一種新的業(yè)已改進(jìn)的生產(chǎn)玻璃珠的系統(tǒng)其即經(jīng)濟(jì)又操作完全靠。
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，把各種碎玻璃顆粒投入流化床中。向流化床直接導(dǎo)入惰性氣體或其他流化材料，使顆粒在流化條件下懸浮，加熱顆粒，溫度升高到足以使表面張力起作用，將顆粒變成球狀。然后該顆粒冷卻同時(shí)繼續(xù)流化一段時(shí)間，直到顆粒凝固成球體。
本發(fā)明的許多理想的設(shè)施例中均可發(fā)現(xiàn)，采用流化床制造顆?；蛄碜鏊萌缣幚眍w粒具有特別有用的特點(diǎn)。該流化床把顆粒限制于比過去許多工業(yè)造球系統(tǒng)中小得多的范圍之內(nèi)，其結(jié)果，大大降低顆粒球化時(shí)的熱損失，此外，流化床內(nèi)的熱分布更加均勻，能夠改進(jìn)制造出來的球體其圓度和粒度特性。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)，可以體現(xiàn)在幾個(gè)有用的實(shí)際應(yīng)用中，顆粒在尚未達(dá)到它的軟化溫度之前，可以涂上一層薄薄的保護(hù)材料，在它形成球狀時(shí)，顆粒之間互相接觸，該涂層可以防止顆粒凝集和粘結(jié)在一起。較好的涂料包括可氧化的碳，既使在垂直引上管造珠系統(tǒng)或回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，它都能粘附于顆粒周圍。
根據(jù)本發(fā)明幾個(gè)好的實(shí)際例子，表現(xiàn)出其深一層轉(zhuǎn)點(diǎn)，即涂敷過的顆粒球化之后，把它暴露于氧化氣氛中。顆粒在該氣氛中維持一段時(shí)間，維持到足于使顆粒燃燒或氧化，清除掉涂層，以此方法生產(chǎn)出來的顆粒是透光的，而且具有良好的反光性質(zhì)。
通過下面一個(gè)最佳實(shí)施例的描述，并對照附圖，可以更加清楚和全面了解本發(fā)明及其目的和特點(diǎn)。
圖1 為依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所繪制的玻璃珠生產(chǎn)工藝和設(shè)備的示意流程圖。
圖2 為圖3中沿2-2線的縱向垂直剖面圖，表示一個(gè)流化床，它是圖1中的方法和設(shè)備的組成部分。
圖3 為圖2中沿著3-3線的橫向垂直剖面圖。
圖3 a為圖2中沿3a-3a線的水平剖面圖。
圖4 為圖1所用的工藝和設(shè)備的另一種流化床的垂直剖面圖。
圖5 為圖4中沿著5-5線的水平剖面圖。
圖6 為圖1所用的工藝和設(shè)備的第三種流化床的縱向垂直剖面圖。
圖7 為圖6中沿著7-7線的橫向垂直剖面圖。
圖8 為依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例生產(chǎn)玻璃珠所用的方法和設(shè)備中流化床的垂直剖面圖。
圖9 為圖8中沿著9-9線的水平剖面圖。
圖1表示由碎微細(xì)玻璃顆粒制造玻璃珠工藝與設(shè)備。在這個(gè)有附圖的具體實(shí)施例中，其碎顆粒是由常規(guī)的鈉鈣硅酸鹽玻璃組成的，然而本工藝和設(shè)備可用制造球體的同類裝置，它可以用其他類型的玻璃，用塑料或者用其他任何一種具有可以利用熱通過表面張力或其他方法而球形化的這樣一種性質(zhì)的材料來制造球體。圖中描述的工藝和設(shè)備有特殊應(yīng)用，可以應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)流化床來大規(guī)模生產(chǎn)玻璃珠。下面還要做進(jìn)一步詳細(xì)描述，然而，本發(fā)明的某些特性在借助垂直引上管制造系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯或其他種類的制珠系統(tǒng)，被用到生產(chǎn)各種珠球。
圖1的方法和設(shè)備中，各種的碎玻璃顆粒通過入料導(dǎo)管11，連續(xù)不斷地供進(jìn)滾筒10。滾筒10屬于常規(guī)構(gòu)造，它包括一個(gè)入料導(dǎo)管12，用來收集適用的涂料。這種涂料的優(yōu)點(diǎn)是它是一種粘附性氧化性碳質(zhì)材料，后面還要詳細(xì)敘述這種材料，在滾筒10里把它與玻璃顆粒完全混合，使每個(gè)顆粒周圍均涂上一層異常薄而又涂的完全的涂料。混合物中不加任何的粘合劑和基料，但是，涂料具有非常微細(xì)的粒度和粘附性質(zhì)，促使每個(gè)顆粒周圍的涂層可以做到光滑和均勻。
涂敷過的玻璃顆粒，從滾筒10，通過導(dǎo)管13和閥門14，進(jìn)入到與流化床15同輪廓的造球封閉體中。由圖2和3可以清楚地看到，導(dǎo)管13進(jìn)床入到流化床15的位置，接近該床的左邊或者該床上壁19的入料端。流化床15包括底壁20、縱側(cè)壁22和23、模側(cè)壁25和26，每一個(gè)壁均由耐大隔熱材料組成的。這些壁形成一個(gè)具有各種床內(nèi)構(gòu)件的縱向矩形封閉體。
流化床15內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)長而相當(dāng)窄的槽30和31。槽30和31并排平行排列，彼此間的位置處于能夠接受來自顆粒導(dǎo)管13供應(yīng)的涂敷過的玻璃顆粒。導(dǎo)管13的下端呈丫型連接，形成分歧導(dǎo)管13a和13b，分別與槽30與31相通。槽30和31均有一系列隔板32。(參見圖3a)。隔板32呈垂直板狀態(tài)，板面橫著槽的縱向，從每個(gè)槽的兩面，交替延伸出去，形成彎彎曲曲的通道，供顆粒沿著槽運(yùn)動(dòng)。
流化床15設(shè)有加熱區(qū)36，37和38。加熱區(qū)的溫度由流化床15內(nèi)的加熱元件39，40和41部分地控制。從圖3和3a可以清楚地看到，加熱元件39和41的位置，分別座落在與床15的縱側(cè)壁22和23的相鄰地方，而加熱元件40的位置，座落在槽30和31之間的中心線位置上。流化床15另外有一個(gè)出料區(qū)45，位于該流化床的下游端或卸料端。區(qū)45和區(qū)38被垂直布置的溢流板46所分開，板46通過槽30和31平行延伸。
在流化床15卸料的橫側(cè)壁26和出料區(qū)45之間裝有可調(diào)溢流板47。溢流板47有一個(gè)由水平橫擋48控制的中心開口，該板裝成可在排料導(dǎo)管49內(nèi)垂直滑動(dòng)的，該導(dǎo)管延伸并穿過流化床15的低壁20。這個(gè)排料導(dǎo)管采用丫型連接，與流化床15的槽30和31相通(圖中看不到)。溢流板47可以對著導(dǎo)管49做上下運(yùn)動(dòng)，改變橫擋48在導(dǎo)管的位置。
在流化床15里面離底壁20不遠(yuǎn)的地方支撐一個(gè)多孔底板51。
有5個(gè)進(jìn)氣導(dǎo)管53，54，55，56和57穿過流化床15的底壁20伸進(jìn)去，沿著流化床縱向中心彼此隔開。這些進(jìn)氣導(dǎo)管可以讓流化氣進(jìn)到壁26和底板51之間的空間，然后通過底板的孔眼，進(jìn)到兩個(gè)內(nèi)槽30和31中。
再回來看附圖中的圖1，流化氣由進(jìn)口導(dǎo)管60引入到生產(chǎn)系統(tǒng)中。這些氣體最好含有氮?dú)夂推渌鼧O其惰性的氣體，該惰性氣體在生產(chǎn)系統(tǒng)中的球化溫度下，不會(huì)與涂料也不會(huì)與球化顆粒起反應(yīng)。輸入氣直接通過進(jìn)氣閥62和吹風(fēng)機(jī)63，進(jìn)到熱交換器65。流化氣從熱交換器65進(jìn)入到予熱器67，然后順序進(jìn)入到加熱器69和70。
歧導(dǎo)管72在加熱器67和69之間與進(jìn)氣導(dǎo)管60相連接。導(dǎo)管72連到兩個(gè)彼此互相平行的閥門73和47，這兩個(gè)閥門順次與進(jìn)氣導(dǎo)管53和54相連接。第二個(gè)歧導(dǎo)管76，在加熱器69和70之間與進(jìn)氣導(dǎo)管60相連接。導(dǎo)管76通過閥門77，與進(jìn)氣導(dǎo)管55相連接。用一個(gè)歧管78，在加熱器70的下游側(cè)，把余下的進(jìn)氣導(dǎo)管56和57與導(dǎo)管60相連接。流化氣在加熱器70和歧管78的流動(dòng)量是由閥門79控制的。
氣體的流動(dòng)過程是這樣安排的。導(dǎo)管60里的流化氣由熱交換器65和予熱器67予熱，一部分的予熱氣經(jīng)過歧管72和進(jìn)氣導(dǎo)管53和54，進(jìn)入到流化床15的區(qū)36。另一部分予熱流化氣繼續(xù)由加熱器69加熱，并通過歧管76和進(jìn)氣導(dǎo)管55，進(jìn)入到流化床15的區(qū)37，而第三部分的予熱流化氣由加熱器70進(jìn)一步加熱，并通過歧管78和氣氣導(dǎo)管56和57，進(jìn)入到該床的區(qū)38和區(qū)45。
這個(gè)流化床15配備有一個(gè)排氣導(dǎo)管80，用來連續(xù)不斷地把上壁19(見圖2)上游端附近的惰性氣體抽出去。排氣導(dǎo)管80與回旋分離器84相連接，該分離器用來分離來自流化床15的熱惰性氣體中的粉塵和其他粒狀物質(zhì)。其粒狀物質(zhì)通過閥門82和回流導(dǎo)管85返回到流化床15，而抽氣則通過導(dǎo)管87，引入到熱交換器65，該交換器專門用來予熱進(jìn)氣導(dǎo)管60里的新鮮惰性氣體。抽氣從熱交換器65出來后，繼續(xù)前進(jìn)入冷卻裝置90，該裝置是通過導(dǎo)管92供應(yīng)冷卻水的。冷卻后的氣體進(jìn)入一個(gè)袋式過濾器95，該過濾器有一個(gè)吹回氮供應(yīng)管96和一個(gè)用來收集氣體中的殘留粒狀物質(zhì)的集塵室97。導(dǎo)管99直接引導(dǎo)袋式過濾器95里的氣體進(jìn)入到另一個(gè)過濾器100，通過導(dǎo)管102，后一個(gè)過濾器在閥門62和吹風(fēng)機(jī)63之間，與進(jìn)氣導(dǎo)管60相連接。業(yè)已冷卻和過濾的氣體在導(dǎo)管60里與新鮮流化氣混合，在流化系統(tǒng)中再循環(huán)。
導(dǎo)管103經(jīng)過閥門104與流化氣導(dǎo)管60相連接。導(dǎo)管103在熱交換器65和予熱器67之間與導(dǎo)管60相連接，用來向中間流化床105供應(yīng)流化氣而該床接受來自排料導(dǎo)管49的業(yè)已涂敷的玻璃球。流化床105作為一個(gè)密封床，用以隔開流化床15里的惰性氣體。它也起部分冷卻球體的作用。為保證顆粒能通過排出導(dǎo)管49自由流動(dòng)落到床105，該床裝有一個(gè)通向泵108然后通向分離器84的排出導(dǎo)管106。泵108不斷地從床105抽出惰性氣體，從而避免在該床里形成超壓。
涂敷過的球體從密封和中間冷卻床105，通過排料導(dǎo)管107繼續(xù)進(jìn)入氧化流化床110。圖4和圖5中可以清楚地看到，氧化床110包括一個(gè)耐從隔熱材料外罩112，它包著一個(gè)圓筒形殼113。在與外罩112的底壁留有空間的地方，殼113裝有一個(gè)多孔底板114，空氣輸入導(dǎo)管115穿過外罩的底壁伸進(jìn)去，讓流化氣體進(jìn)入底壁和板114之間的空間，然后通過該板的孔眼，使殼113內(nèi)的涂敷過的球體，處于氧化氣氛中和流化狀態(tài)中。殼113是一個(gè)用來密封涂敷過的球體的封閉體，它有個(gè)排氣導(dǎo)管116，從殼頂向上伸出去。
空氣或其他氧化氣體從進(jìn)氣導(dǎo)管120(參見圖1)，供應(yīng)給流化床110。入口氣體通過空氣過濾器121和吹風(fēng)機(jī)122，進(jìn)入閥門124，然后通過加熱器126進(jìn)入到進(jìn)氣導(dǎo)管115。
流化顆粒從流化床110通過導(dǎo)管128被排到冷卻流化床130。圖6和圖7中可清楚地看到，冷卻床130有一個(gè)周圍繞著冷卻套層134的矩形金屬外罩132。水或其他冷卻流體經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)管135供應(yīng)到套層134，而通過出口導(dǎo)管136，把冷卻流體抽出去。距離外罩132的底部上一個(gè)矩間隔里，有一個(gè)多孔板138。在室溫下，向板138下面的空間供應(yīng)的空氣和其他流化氣是從進(jìn)口導(dǎo)管139進(jìn)去的，而導(dǎo)管139通過閥門142(參見圖1)在吹風(fēng)機(jī)122和閥門124之間，與供應(yīng)導(dǎo)管120相連接。冷卻床130不斷地通過排氣管144排出流化氣，而排氣管144與從氧化床110引出的排氣管116相通。
供入滾筒10的不規(guī)則形態(tài)的顆粒，可以采用玻璃顆粒和其他玻璃狀物質(zhì)。此外也可以便用例如通常用來公路車道的鈉鈣玻璃，高反射指數(shù)玻璃，如鈦玻璃，其效果一樣。如有必要，可以把顆粒過篩，以限制產(chǎn)品在特定粒度范圍之內(nèi)，或者可以按照本工藝制造不同粒度大小的玻璃球，然后對他們進(jìn)行處理，如有必要，可以過篩，提供特定粒度范圍的玻璃珠。本工藝所制造的球體也可用塑料顆?；蛘哂镁哂性谑嵯履苘浕钠渌镔|(zhì)作為原料。本工藝的優(yōu)點(diǎn)之一是，它可以比以前許多工業(yè)生產(chǎn)工藝制造出直徑更大的球體。例如，在先有的垂直引上管造珠系統(tǒng)中，通常球體的直徑范圍是從1微米至最大為1.0毫米，但是采用本發(fā)明的工藝，可以制成高質(zhì)量的球體，其直徑范圍從1微米至6.0毫米。
形狀不規(guī)則的顆粒在滾筒10里與粒度非常微細(xì)的可氧化粘附性保護(hù)涂料完全混合。雖然有許許多多的涂料可以應(yīng)用而且符合這些標(biāo)準(zhǔn)，但是碳墨涂敷可以達(dá)到最好的效果。氮化硼、含碳原子的硅烷類和其他不會(huì)被軟玻璃或玻璃液弄濕的碳質(zhì)原料，均可應(yīng)用，并且可能獲得好效果。作為有效涂料的碳黑是商業(yè)上有出售的，也就認(rèn)為是爐法碳黑。
涂料的用量應(yīng)足夠把每個(gè)玻璃顆粒涂敷滿和涂敷均勻。如果用于顆粒上的涂料過量，則過量涂料并不能改良涂敷效果，只是浪費(fèi)而已。如粒度范圍在18至40美國標(biāo)準(zhǔn)篩號的碎玻璃顆粒，目前使用碳黑時(shí)，每磅顆粒的涂料量，較好應(yīng)在0.5克至2克之間，如果每磅顆粒的涂料用量比為1.0克時(shí)，則能獲得很好的效果。每磅顆粒的碳黑用量在0.5克以下時(shí)，每個(gè)顆粒涂敷不完全，如果每磅顆粒的碳黑量大于2克時(shí)，則能得到滿意的產(chǎn)品，但是多的涂料不會(huì)有更多的益處。小于18-40篩號的顆粒，因?yàn)槠浔砻娣e增大，則涂料的用量按比例增加。反之，顆粒的粒度大于上述篩號，則所需的涂料量相應(yīng)減少。在一個(gè)特殊試驗(yàn)里，其結(jié)果表明，涂料的用量與顆粒的表面面積成直線反比關(guān)系。要滿足這個(gè)規(guī)則，則玻璃顆粒對涂料的用量，較有利的范圍約0.1%至0.5%重量比。
使用一種粘附性涂料，其特點(diǎn)是，涂料里不必加入粘合劑、基料或其他填加劑，每個(gè)顆粒就能做到涂敷平滑和均勻。這樣就可以廢棄樹脂類、木碳基料等，其結(jié)果，與使用先有涂料相比，則涂敷快，而且成車也低得多。
完成涂敷程序后，碎玻璃顆粒經(jīng)過導(dǎo)管13進(jìn)入流化床15。進(jìn)料顆粒的流速應(yīng)保持在這樣的情況，即連續(xù)停留在槽30和31(參見圖3和圖3a)的顆粒的體積相當(dāng)于該槽體積的二分之一。依靠來自導(dǎo)管53，54，55 56和57的惰性氣體，顆粒在槽30和31里流態(tài)化，而且加熱顆粒，使上升的溫度和時(shí)間足于軟化顆粒，并容許該顆粒在流化條件下，在表面張力作用下形狀變成球狀。
顆粒的加熱溫度要小心控制。其控制方法是，當(dāng)顆粒在流化床15的區(qū)36，37，38和45順序前進(jìn)時(shí)，控制該區(qū)的惰性氣體的溫度就可以了。這個(gè)控制工作由外加熱器67，69和70以及內(nèi)加熱器39，40和41未完成(參見圖3和圖3a)。以鈉鈣硅酸鹽玻璃的球形化為例，顆粒在通過區(qū)36時(shí)的溫度被升到約400℃。在這個(gè)階段，顆粒尚末軟化，它們保持著均勻的碳質(zhì)涂層。在區(qū)37，顆粒溫度繼續(xù)上升，到了區(qū)38和區(qū)45，則溫度進(jìn)一步上升接近到850至900℃。在區(qū)38和區(qū)45的停留時(shí)間，有15分鐘就足于使顆粒變軟，當(dāng)它們繼續(xù)處于流化狀態(tài)下，則顆粒的表面張力可以使之變成球形。區(qū)38和區(qū)45的氣氛要足夠惰性，使得顆粒的涂層絲毫不能燃燒和氧化。從導(dǎo)管55進(jìn)來的惰性氣體，靠加熱器69維持溫度在600℃。加熱器70和加熱器39，40和41(參見圖3和圖3a)一起，使區(qū)38和區(qū)45的氣氛溫度進(jìn)一步升高，使顆粒達(dá)到球化溫度。
當(dāng)顆粒在區(qū)38移向出料區(qū)45時(shí)，流化床15里的流化顆粒維持在球化溫度。從圖2可以清楚看到，由于有溢流板46，區(qū)45里的顆粒的水平面明顯降低，而顆粒繼續(xù)流過溢流板47上的橫擋48，進(jìn)入垂直排料管49。
這時(shí)已球狀化的顆粒從排料管49進(jìn)到密封和中間冷卻床105。在床105里，顆粒的溫度出現(xiàn)急降，下降后的溫度維持在600℃，并維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使球體凝固。除了冷卻顆粒外，床105還提供密封作用，把床15里的惰性氣氛和床110里的氧化氣氛分離。
凝固后的球狀顆粒暴露在床110的氧化氣氛后，顆粒的碳質(zhì)涂層迅速燃燒，經(jīng)過排氣管116排出去。每個(gè)顆粒上的涂料，都是非常薄的涂屋，把它從顆粒表面上除掉后，結(jié)果是每個(gè)球體都是透光的，不需要進(jìn)一步凈化，洗滌和其他處理。床110里的氧化氣氛的溫度高于涂料的燃燒或氧化溫度，但低于球狀顆粒的軟化溫度，以避免脫除涂料后，球體互相接觸而粘結(jié)或破壞。維持床110的內(nèi)部氣氛在這樣的溫度，是借助于經(jīng)過加熱器126和導(dǎo)管115而進(jìn)入該床的熱空氣和借助于涂料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱。
透光玻璃繼續(xù)經(jīng)過導(dǎo)管128，進(jìn)到冷卻床130。當(dāng)溫度繼續(xù)降到90℃左右時(shí)，顆粒在床130里仍然保持流化狀態(tài)。然后把所得產(chǎn)品排入收集器148。
整個(gè)過程中，顆粒和涂料都是處于不含水份和其他液體的干燥條件下。例如在滾筒10里有水存在，會(huì)出現(xiàn)一種傾向，即引起顆?；ハ嗾辰Y(jié)在一起，并且每個(gè)顆粒需要用更多的涂料。在流化床15所處的溫度下，水引起氧化產(chǎn)生而使涂料過旱燃燒。因而在流化狀態(tài)下，涂敷的顆?；ハ嘟佑|可以避免顆?；ハ嗾辰Y(jié)或變成畸形，因此每個(gè)顆粒上的涂層，要一直維持到顆粒已經(jīng)以玻璃形狀而凝固為止。然后在梯升的溫度下，把球體上的涂層去掉。
現(xiàn)在參見圖8和圖9，這是按照本發(fā)明的另一個(gè)具體設(shè)施例，用來裝有大量待球化的碎顆粒的流化床150。床150有一個(gè)耐火隔熱材料的外罩152和該外罩里有個(gè)圓筒形殼153，與外罩152的低壁相間隔的殼153里，有個(gè)多孔底板154。有個(gè)伸出底壁的進(jìn)氣導(dǎo)管155，它與供氮導(dǎo)管60相連接，(參見圖1)或與其他適合的加熱過的惰性氣體源相連接。導(dǎo)管155允許氣體進(jìn)入到底壁和板154之間的空間，然后通過該板的孔眼，使殼153里的碎顆粒在惰性氣氛下保持流化狀態(tài)。該殼有一個(gè)回流導(dǎo)管156，用來不斷地抽掉該殼里的惰性氣體，并且把該氣體通過按本文前面所說的流化系統(tǒng)方法再循環(huán)。
顆粒進(jìn)入管158穿過殼153的筒形外壁伸出去，殼外邊附近有個(gè)燃燒器160。導(dǎo)管161把燃燒器的排氣通入殼153的內(nèi)部，而導(dǎo)管161成切線方向與殼153的下邊相連接。燃燒器160含有富燃料的火焰，在燃燒器的排氣中，形成碳黑狀的煙灰。
當(dāng)碎玻璃顆粒經(jīng)過導(dǎo)管158進(jìn)入殼153時(shí)，來自導(dǎo)管155的惰性氣體使之流態(tài)化。從燃燒器排氣導(dǎo)管161進(jìn)來的碳黑，當(dāng)進(jìn)入殼153時(shí)，成旋轉(zhuǎn)或渦流狀態(tài)，使殼內(nèi)每一個(gè)玻璃顆粒涂上一層又薄又完全的涂層。按照前面敘述過的比例調(diào)節(jié)燃燒的火焰，以便控制輸入碳黑的數(shù)量。
把流化床150里的洗數(shù)過的顆粒加熱，使之處在該流化床里流化狀態(tài)下，溫度升高到足于讓表面張力把顆粒的形狀變成球狀。然后把顆粒在流化狀態(tài)下冷卻一段時(shí)間，冷卻時(shí)間足于使球體凝固為止，而涂層的除去方法，參照上面敘述的 化法進(jìn)行。
雖然本發(fā)明的方法作為 用于以一個(gè)或多個(gè)流化床夾制造玻璃球，但本發(fā)明的某些特點(diǎn)，也可以應(yīng)用于其他類型的造球系 例如，這里所說的新涂敷與脫除涂層技術(shù)，用在垂直引上管造珠機(jī)，回轉(zhuǎn)窯，所謂的煎鍋技術(shù)，以及滴落塔和造粒塔來制造球體上，可以大大提高效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)橥繉涌梢员苊馍鲜龉に囅到y(tǒng)制造的顆粒，產(chǎn)生變形和粘結(jié)，不必采用球粒洗滌法就可馬上脫除涂層，所造出來的產(chǎn)品，非常均勻，提高真球粒體的百分比。熟悉本技術(shù)的人們，精讀以上說明后，很明顯可以掌握如何應(yīng)用本發(fā)明于其他各種類型的球粒制造處理系統(tǒng)。
本文所用的述語和表達(dá)方式，只作為解釋而已，并不限制其使用范圍。本文使用上述這些述語和表達(dá)方式并不意味排斥與本文特征和描述的或其中一部分相同的內(nèi)容，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，各種的改進(jìn)方法，可以引入本發(fā)明的權(quán)利要求
的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種由各微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟向一種流化床導(dǎo)入各種顆粒，向該流化床導(dǎo)入流化材料，使顆粒在該床內(nèi)懸浮而且流態(tài)化，該床在流化狀態(tài)下，把顆粒加熱，溫度升高到足以使表面張力起作用，變顆粒為球形，然后，把球形顆粒在流化狀態(tài)下冷卻并維持一段時(shí)間，維持到足以使球體發(fā)生凝固。
2.一種由各種微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟向一種流化床導(dǎo)入各種顆粒，向該床導(dǎo)入流化氣體，使顆粒在床內(nèi)懸浮而且流態(tài)化，該床在流化狀態(tài)下，把流化氣體加熱，以升高顆粒的溫度，高到足于使表面張力起作用，變顆粒為球形，然后，把球形顆粒在流化狀態(tài)下冷卻并維持一段時(shí)間，維持到足于使球體發(fā)生凝固。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的工藝，特征在于所述的流化氣體是連續(xù)不斷地由該流化床抽出來的，并且又送入該床再循環(huán)。
4.一種由各種微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟向一種第一流化床導(dǎo)入各種顆粒，向該第一流化床導(dǎo)入流化材料，使顆粒在該床內(nèi)懸浮而且流態(tài)化，該第一流化床在流化狀態(tài)下，把顆粒加熱，溫度升高到足于使表面張力起作用，變顆粒為球形，然后，把該顆粒轉(zhuǎn)移到第二流化床，顆粒在第二流化床里維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使顆粒發(fā)生凝固。
5.一種由各種微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟一種保護(hù)性涂層應(yīng)用于該顆粒上，向一種流化床導(dǎo)入該顆粒，向該床導(dǎo)入流化氣體，使顆粒在該床內(nèi)懸浮而且流態(tài)化，該床在流化狀態(tài)下，把顆粒加熱，溫度升高到足于使表面張力起作用，變顆粒為球體，把球形顆粒冷卻，讓顆粒在流化狀態(tài)下維持一段時(shí)間，維持到足于使球體發(fā)生凝固，清除球形顆粒上的涂層。
6.一種由各種微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟向顆粒涂上一種氧化保護(hù)性材料，向一種造球封閉體導(dǎo)入該種涂敷過的顆粒，將該顆粒加熱，溫度上升到足于使顆粒是形狀變?yōu)榍蛐危缓?，冷卻顆粒一段時(shí)間，足于使之凝固變成球體，將球體暴露于氧化氣氛中氧化，脫除該涂層。
7.一種由各種微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟顆粒涂上一種氧化性粘附性保護(hù)材料，應(yīng)用于該顆粒上的涂料量，在0.1至0.5(重量)%范圍之內(nèi)，向一種具有惰性氛的造球封閉體導(dǎo)入該涂敷過的顆粒，把顆粒加熱，溫度升高到足于讓表面張力起作用，變顆粒為球形，然后冷卻顆粒一段時(shí)間，其時(shí)間足于使之凝固形成球體，氧化該涂層，完全除去球形顆粒上的涂層。
8.一種由微細(xì)玻璃顆粒制造玻璃球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟向玻璃顆粒上一種氧化性粘附性保護(hù)材料，把該涂布過的顆粒導(dǎo)入一種具有惰性氣氛的造球封閉體中，在該封閉體中，把顆粒加熱，溫度升高到足于使顆粒的形狀變形球形，然后，把顆粒冷卻一段時(shí)間，其時(shí)間足于使球體凝固，將球體暴露于氧化氣氛中氧化，除去該涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的工藝，其特征在于所述的氧化性粘附性保護(hù)材料包括碳黑。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的工藝，其特征在于應(yīng)用于顆粒上的氧化性粘附性保護(hù)材料是采用滾動(dòng)方式，把該材料的混合體和該顆粒翻滾。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的工藝，其特征在于還包括下殂綜合步驟提供一種富燃料火焰，把該火焰的燃燒產(chǎn)物與該顆?；旌?，在顆粒上提供氧化性粘附性保護(hù)材料涂層。
12.一種由各種微細(xì)顆粒制造球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟把顆粒涂上一種氧化保護(hù)材料，把該涂敷顆粒導(dǎo)入第一流化床，把惰性氣體導(dǎo)入該第一流化床，使顆粒在惰性氣氛下懸浮而且流態(tài)化，在第一流化床處于流化狀態(tài)下，把顆粒加熱，溫度升高到足于使表面張力起作用，變顆粒為球形，把該顆粒轉(zhuǎn)移到第二流化床，在第二流化床里顆粒繼續(xù)維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使球體凝固，除去球形顆粒上的涂層。
13.一種從微細(xì)玻璃顆粒制造玻璃球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟玻璃顆粒涂上一種氧化性粘附性保護(hù)材料，把涂敷過的顆粒導(dǎo)入一種具有惰性氣氛的第一流化床，在所說第一流化床處于流化狀態(tài)下，把顆粒加熱，溫度上升到足于使表面張力起作用，變顆粒為球形，把顆粒冷卻，同時(shí)顆粒在流化狀態(tài)下維持一段時(shí)間，維持足于使球體凝固，把顆粒轉(zhuǎn)移到具有氧化氣氛的第二流化床里，顆粒在該第二流化床里維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使顆粒氧化并且完全除去該保護(hù)涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述工藝，其特征在于所述的氧化性粘附性保護(hù)材料包括碳黑。
15.一種從微細(xì)玻璃顆粒制造玻璃球體的工藝，該工藝包括下列綜合步驟在玻璃顆粒涂上一種氧化性粘附性保護(hù)材料，把涂敷后的顆粒導(dǎo)入一種具有惰性氣氛的第一流化床，在所說第一流化床處于流化狀態(tài)下，把顆粒加熱，溫度升高到足于使表面張力起作用，變顆粒為球形，把顆粒冷卻，同時(shí)顆粒維持處于流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使球體凝固，把顆粒轉(zhuǎn)移到一種具有氧化氣氛的第二流化床，顆粒在該第二流化床里維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使顆粒氧化并除去顆粒上的保護(hù)涂層，然后，把顆粒轉(zhuǎn)移至第三流化床，進(jìn)一步把顆粒冷卻。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述工藝所制造的球體。
17.根據(jù)權(quán)利要求
6所述工藝所制造的球體。
18.根據(jù)權(quán)利要求
15所述工藝所制造的球體。
19.由各種微細(xì)顆粒制造球體的設(shè)備，該設(shè)備包括下列裝置綜合如下一種用來裝各種顆粒的第一流化床，向所說流化床導(dǎo)入流化氣體的裝置，使顆粒在該床內(nèi)懸浮，靠該氣體而流態(tài)化，提高顆粒溫度的加熱裝置，它使顆粒溫度升高到足于使表面張力起作用，在該床處于流化狀態(tài)下，變顆粒為球體，用于隨后冷卻球形顆粒的裝置，用于冷卻球形顆粒同時(shí)使顆粒維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使球體凝固。
20.由各種微細(xì)顆粒制造造球體的設(shè)備，該設(shè)備包括下列裝置，綜合如下在各種顆粒涂上一種氧化性保護(hù)材料的涂敷裝置，一種用來裝該涂布顆粒用的流化床，把惰性氣體導(dǎo)入該流化床，使顆粒在該床內(nèi)流態(tài)化所用的裝置，提高顆粒溫度的加熱裝置，使顆粒溫度升高到足于使表面張力起作用，在該床處于流化狀態(tài)下，變顆粒為球體，冷卻球形顆粒裝置，用于冷卻球形顆粒同時(shí)使該顆粒在流化狀態(tài)下維持一段時(shí)間，冷卻到足于使球體凝固，協(xié)同流化床一起完全除去球形顆粒保護(hù)涂層的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括下列裝置，綜合如下把惰性氣體排除出流化床和把該排出氣體回送到該床再循環(huán)所用的裝置。
22.由微細(xì)玻璃顆粒制造玻璃球體的設(shè)備，該設(shè)備包括下列裝置，綜合如下，用來裝該涂敷顆粒的第一流化床，向第一流化床導(dǎo)入惰性氣體并且使顆粒在該床內(nèi)流態(tài)化所用的裝置，提高顆粒溫度的加熱裝置，它使顆粒溫度升高到足于讓表面張力作用，在該第一流化床處于流化狀態(tài)下變顆粒為球形，冷卻球形顆粒的裝置，用于冷卻球形顆粒同時(shí)使該顆粒在流化狀態(tài)下維持一段時(shí)間，冷卻到足于使之凝固，形成球體，具有氧化氣氛的第二流化床，球形顆粒從第一流化床轉(zhuǎn)移至第二流化床所用的裝置，該顆粒在所說第二流化床里，維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于氧化并且除去該球形顆粒上的保護(hù)涂層。
23.由微細(xì)玻璃顆粒制造玻璃球體的設(shè)備，該設(shè)備包括下列裝置，綜合如下在各種玻璃顆粒涂上一種氧化性粘附性保護(hù)材料所用的滾筒裝置，用來裝該涂敷顆粒的第一流化床，向第一流化床導(dǎo)入惰性氣體并且使顆粒在該床內(nèi)流態(tài)所用的裝置，提供顆粒溫度的加熱裝置，它使顆粒溫度升高到足于讓表面張力起作用，在該第一流化床處于流化狀態(tài)下，變顆粒為球形，冷卻球形顆粒裝置，用于冷卻球形顆粒同時(shí)使顆粒在流狀態(tài)下維持一段時(shí)間，冷卻到足于使球體凝固，一種具有氧化氣氛的第二流化床，球形顆粒從第一流化床轉(zhuǎn)移至第二流化床所用的裝置，該顆粒在所說第二流化床里，維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于氧化并且除去該顆粒上的保護(hù)涂料，第三流化床，以及球形顆粒從第二流化床轉(zhuǎn)移至第三流化床所用的裝置，該顆粒在所說第三流化床里，維持流化狀態(tài)一段時(shí)間，維持到足于使顆粒進(jìn)一步冷卻。
專利摘要
一種由各種形狀的微細(xì)顆粒制造球體的工藝和設(shè)備，及其所生產(chǎn)的球體。其制造流程如下用一種特殊的方法在顆粒上涂上碳質(zhì)涂料；然后導(dǎo)入到流化床里，第一床具有惰性氣氛，在流化狀態(tài)下升溫至足于使顆粒的表面張力起作用，變顆粒為球形；然后將球形顆粒轉(zhuǎn)移至隨后的流化床，那幾層中的溫度把顆粒冷卻并凝固成球體；接著將球體暴露于氧化氣氛中，完全清除顆粒上的涂料，最后在流化狀態(tài)下，繼續(xù)冷卻。在第一床所用惰性氣體不斷的抽出并可循環(huán)使用。所說顆粒可包括玻璃、塑料等。
文檔編號C03B19/10GK86104881SQ86104881
公開日1987年2月4日 申請日期1986年8月2日
發(fā)明者魯?shù)婪颉·布朗 申請人:波特斯工業(yè)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan