[发明专利]一种高纯纳米石英粉的制备方法

说明书

本发明总体地属于无机非金属材料领域，具体地涉及一种高纯纳米石英粉的制备方法。该制备方法以新型矿物为原料，先加入分散剂第一次研磨预处理，得到小分子颗粒，有利于后续分离除杂；后加入无水乙醇和去离子水得到悬浮液，加速碳沉降速度，絮凝后的碳会沉降在悬浮液下层，再加入氧化剂脱碳处理，即可有效除碳；之后，通过高速离心，收集悬浮的二氧化硅颗粒，用酸液洗涤，去除无机杂质；最后再次纳米化研磨，即可得到高纯纳米石英粉。本发明方法制备简单，易于操作，能耗低成本低，粒度均匀，制备得到的高纯度纳米石英粉d₉₀＜100nm，SiO₂含量大于99.9％，可广泛应用于生物、医药、建筑、香料、纤维和储能等各个领域。

技术领域

本发明总体地属于无机非金属材料领域，具体地涉及一种高纯纳米石英粉的制备方法。

背景技术

石英是储量丰富的非金属矿,莫氏硬度为7,具有强耐酸性,极好的电绝缘性。而超细石英粉是一种优质的中性无机填料,广泛用于塑料、橡胶、涂料、电子及高科技产品等行业,其中高科技行业对超细石英粉的纯度、粒度和粒度分布有相当严格的要求。纳米石英粉的应用领域十分广泛,几乎涉及到原所有应用SiO₂粉体的行业，如原必须用SiO₂粉体材料作为填料的制品。在不改变其原工艺流程的同时,而改用纳米SiO₂作为填料,其制品的各项功能、性能指标都会大幅度提高。

目前，制备高纯石英粉的方法主要有两大途径：一是物理法，即机械粉碎法；二是化学合成法，包括气相合成法和液相合成法。机械粉碎法，即利用天然水晶为原料，经过工艺流程：水晶原矿→粉碎→磁选→浮选→酸浸→干燥→焙烧→磁选→成品石英粉。机械粉碎法制备石英粉虽然工艺简单但易带入杂质，能耗大，成本高，粉料特性也难以控制，制备效率低且粒径分布宽。此外，原料天然水晶属于稀有矿产，特别是一、二级水晶，已日渐枯竭，其储量已无法满足目前对高纯石英粉的需求。虽然许多国家早已把目标转向储量丰富的硅石矿物，不断地探索新的石英矿物原料源。但由于成矿地质条件不同，其提纯工艺技术与设备是制约硅石矿物规模化开采的最大瓶颈。

发明内容

本发明基于一种新型矿物的组成，提供一种以新型矿物为原料制备高纯纳米石英粉的方法。其中，新型矿物原料是在江西省某地发现的一种新型天然矿物，该新型矿物外观为黑色，主要的矿物成分是二氧化硅、碳和微量有机质。本发明的制备方法，先加入分散剂第一次研磨预处理，得到小分子颗粒，有利于后续分离除杂；后加入无水乙醇和去离子水得到悬浮液，加速碳沉降速度，絮凝后的碳会沉降在悬浮液下层，再加入氧化剂脱碳处理，即可有效除碳；之后，通过高速离心，收集悬浮的二氧化硅颗粒，用酸液洗涤，即可去除无机杂质；最后再次纳米化研磨，得到高纯纳米石英粉。

本发明方法制备简单，易于操作，能耗低成本低，粒度均匀，制备得到的高纯度纳米石英粉d₉₀＜100nm，SiO₂含量大于99.9％，可广泛应用于生物、医药、建筑、香料、纤维和储能等各个领域。

本发明的技术方案是：以新型矿物为原料，采用氧化锆陶瓷球两次研磨，并以无水乙醇分层，氧化剂脱碳，酸洗去除杂质制备得到；

所述新型矿物包括晶态组分和非晶态组分，所述晶态组分占矿物质量分数的78.61％，非晶态组分占矿物质量分数的21.39％；所述晶态组分包括石英、黄铁矿、高岭石和云母，石英占所述晶态组分质量分数的91％；所述非晶态物质包括水、单质碳和有机物，单质碳占所述非晶态组分质量分数的95.1％；

在一优选的实施方式中，包括以下步骤：

S1、取所述新型矿物与氧化锆陶瓷球和去离子水混合均匀，加入分散剂，在介质搅拌磨中研磨，至粉体d50＜2μm，d90＜20μm，再将浆料与研磨球分离，得到分散浆料；

S2、取分散浆料，加入去离子水，调节固液比，再加入无水乙醇，充分搅拌分散后，静置10-30min，取上层浆料；