專利名稱：用天然粉石英礦制備的高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非金屬礦物深加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用天然粉石英礦制備的高純超 細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
粉石英礦又名硅氧土、硅土、軟硅氧、非晶質(zhì)硅氧、類似硅藻土。是天然產(chǎn)出的、 含有極純的SiO2、成分純凈的粉末狀微晶石英。其化學(xué)組成一般含SiA 98% 99%， Al2O3 0. 13% 1%，F(xiàn)e2O3 0. 03% 0. 68%, TiO2 0. 01% 0. 2%, CaO 0. 05% 0. 2%, MgO 0. 01%, Na20+K20 0. 01 % 0. 44%，尚含極微量 Mn、Pb、S、P 等雜質(zhì)，燒失量 0. 14% 0.31%。自然細(xì)度一般小于15微米(約800目)。原礦石有粉狀(或土狀)和塊狀二種， 粉(或土)狀者抗壓強(qiáng)度小于4. 018兆帕；塊狀者質(zhì)硬，抗壓強(qiáng)度182 277. 8兆帕，但易粉 碎。礦石為純白色、乳白色，污染后為淺黃、淺灰色。粉粒不親水，但原礦石飽和吸水量可達(dá) 20 % 35 % (靜置三日自行風(fēng)干)，吸油量50 % 53 %，耐酸性強(qiáng)，差熱分析具典型的石英 差熱曲線，耐火度1750 1832°C。大多數(shù)的粉石英礦都是是由大自然長期風(fēng)化解離而成， 自然粒度小，顆粒繼承了微晶石英近等軸和均勻的特性，顆粒呈多邊準(zhǔn)球形，大小均勻，晶 內(nèi)無缺陷；它具有優(yōu)異的電絕緣性、化學(xué)惰性和良好的耐酸腐蝕性?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電子、 電工、建筑結(jié)構(gòu)膠、油漆、涂料、橡膠、塑料、陶瓷、玻纖、耐火材料、熔模鑄造等領(lǐng)域，并可作 精細(xì)磨料、拋光料和精密鑄造用砂。超細(xì)硅微粉是一種新型緊缺的粉體材料，使用范圍十分廣泛，主要應(yīng)用有(1)在塑料制品領(lǐng)域，活性硅微粉是聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚乙烯(PE)等 制品理想的增強(qiáng)劑，不僅有較大的填充量，而且抗張強(qiáng)度好。制成母粒，用于聚氯乙烯地板 磚中，可提高產(chǎn)品耐磨性。硅微粉應(yīng)用于烯烴樹脂薄膜(用量10-12% )其粉體分散均勻， 成膜性好，力學(xué)性能強(qiáng)，較用PCC做填充料生產(chǎn)的塑膜，阻隔紅外線透過率降低10%以上， 對農(nóng)用棚膜應(yīng)用推廣有極廣泛的用途；(2)在橡膠制品領(lǐng)域，超細(xì)硅微粉(經(jīng)偶聯(lián)劑處理)填充于天然橡膠，順丁橡膠等 膠料中，粉體易于分散，混煉工藝性能好，壓延和壓出性良，并能提高硫化膠的硫化速度，對 橡膠還有增進(jìn)粘性的功效。平均粒徑< 4. 5 μ m的超細(xì)硅微粉，取代部分白炭黑填充于膠料 中，對于提高制品的物性指標(biāo)和降低生產(chǎn)成本均有很好作用。-2 μ m達(dá)60-70 %的硅微粉用 于出口級藥用氯化丁基橡膠瓶塞和用于電工絕緣膠鞋中效果甚佳；(3)在仿皮革制作領(lǐng)域，超細(xì)硅微粉作為填充料，其制品的強(qiáng)度，伸長率，柔性等各 項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于輕質(zhì)碳酸鈣，活性碳酸鈣，活性葉蠟石等無機(jī)材料作填充劑制作的產(chǎn)品。 硅微粉代替精制陶土(PEM)，輕質(zhì)碳酸鈣(PCC)等粉體材料應(yīng)用于蓄電池膠殼，填充量可達(dá) 65%左右，且工藝性能良好，所獲膠殼制品，具有外表平整光滑，硬度大，耐酸蝕，耐電壓，熱 變形和抗沖擊等物理機(jī)械性能均達(dá)到或超過JB3076-82技術(shù)指標(biāo)。(4)在熔制儀器玻璃和玻纖領(lǐng)域，由于硅微粉顆粒細(xì)小(< 0. Imm)，純度高，在制玻生產(chǎn)中易熔化，時(shí)間短。制品如硼硅儀器玻璃，鈉鈣儀器玻璃，中性器皿玻璃等產(chǎn)品的理 化性能和外觀質(zhì)量均達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，生產(chǎn)中節(jié)能效果特別顯著，再則，依據(jù)硅微 粉具有粒度細(xì)且均勻，比表面積大的特點(diǎn)，用于玻纖直接拉絲新工藝，大大的提高了玻纖配 合料的均化程度和加快爐內(nèi)的玻化速度。拉絲的穩(wěn)定性優(yōu)于玻璃球拉絲工藝，且具有顯著 的節(jié)能和降低生產(chǎn)成本效果，作為節(jié)能礦物原料，硅微粉應(yīng)用于陶瓷行業(yè)中，對于降低燒成 溫度和提高成品率等亦收到理想效果。(5)硅微粉做拋光洗滌磨料效果好，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，對材料的表面處理亦 要求更高更精，而磨料的應(yīng)用日趨廣泛。硅微粉因其顆粒接近圓形，通過超細(xì)，分級制備的 超微粉(Φ14μπι左右)。再經(jīng)改性處理后，是金屬件良好的洗滌磨料，如在洗滌軸承中應(yīng) 用，光潔度可達(dá)3.0以上，優(yōu)于進(jìn)口的同類產(chǎn)品，另外用于半導(dǎo)體行業(yè)，精密閥門，硬磁盤， 磁頭的拋光，汽車拋光劑，均有很好的效果。(6)在涂料領(lǐng)域利用硅微粉特有的功能性，取代沉淀硫酸鋇，滑石粉，用于調(diào)合漆， 底漆，防銹漆等。配制中(加入量6-15%)不僅起到填充增容作用，而且對于提高油漆細(xì)度， 流平性能，漆膜硬度，縮短涂料研磨時(shí)間和油漆的耐水，防銹，防腐性能及顏料的分散性，漆 的儲(chǔ)存穩(wěn)定性等效果均為顯著。再則，由硅微粉，水玻璃，表面活性劑和水按一定比例配置 的熔膜涂料。由于其粘度低，無流掛現(xiàn)象使用方便等特點(diǎn)，成為精密鑄造中的優(yōu)質(zhì)涂料。用 于櫥柜飾面，具有優(yōu)異的裝飾效果和耐腐蝕性。(7)在電器絕緣封裝材料領(lǐng)域，電子電工級硅微粉是一種活性硅微粉 (SiO2 > 99. 3%，粒度分布均勻且成準(zhǔn)球形)。用作電器產(chǎn)品環(huán)氧樹脂絕緣封裝材料的填料， 不僅可大幅度增加填充量，而更重要的是對于降低混合料體系的粘度，改善加工性能，提高 混合料對高壓電器線圈的滲透性，降低固化物的膨脹系數(shù)和固化過程中的收縮率，減少混 合料與線圈之間的熱張差，提高固化物的熱，電、機(jī)械性能諸方面起到有益作用。隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電視機(jī)、交換機(jī)、個(gè)人電腦、移動(dòng)通信等越來越多 的電子信息產(chǎn)品的產(chǎn)銷量開始進(jìn)入世界前列，帶動(dòng)了我國集成電路市場規(guī)模，不斷擴(kuò)大硅 微粉作為集成電路封裝用的環(huán)氧塑封料的填充材料也隨之顯示出廣闊的發(fā)展前景。但對硅 微粉的質(zhì)量要求也越來越高，除了要求超細(xì)、高純度、低放射性元素含量外，還特別對其顆 粒形狀提出了球形化要求。這是因?yàn)?1)球的表面流動(dòng)性好，與樹脂攪拌成膜均勻，樹脂 添加量小，粉的填充量可達(dá)到最高，質(zhì)量比可達(dá)90. 5%。因此，球形化意味著硅微粉填充率 的增加，硅微粉的填充率越高，其熱膨脹系數(shù)就越小，導(dǎo)熱系數(shù)也越低，就越接近單晶硅的 熱膨脹系數(shù)，由此生產(chǎn)的電子元器件的使用性能也越好。( 球形化形成的塑封料應(yīng)力集 中最小，強(qiáng)度最高，當(dāng)角形粉的塑封料應(yīng)力集中為1時(shí)，球形粉的應(yīng)力僅為0.6，因此，球形 粉塑封料封裝集成電路芯片時(shí)，成品率高，并且運(yùn)輸、安裝、使用過程中不易產(chǎn)生機(jī)械損傷。 (3)球形粉摩擦系數(shù)小，對模具的磨損小，與角形粉相比，模具的使用壽命可提高一倍。塑封 料的封裝模具價(jià)格很高，有的還需要進(jìn)口，這一點(diǎn)對封裝廠降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益也很重 要。需要指出的是硅微粉的提純和超細(xì)加工，乃是拓寬硅微粉應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要的 途徑?，F(xiàn)代工業(yè)中對超細(xì)硅微粉的加工主要采用SiO2，熔融的粗石英，結(jié)晶的石英砂和經(jīng)過 粉碎的粉石英礦為原材料，其加工方法主要有二氧化硅高溫熔融噴射法；在液相中控制 正硅酸乙脂、四氯化硅的水解法；化學(xué)合成法；氧氣-乙炔混合高溫火焰及高溫焙燒法等?，F(xiàn)有方法制備的硅微粉產(chǎn)品不純凈，所含雜質(zhì)多，球化率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種用天然粉石英礦制備的 高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉及其制備方法，所述方法包括如下步驟(1)將200 325目天然粉石英礦(SW2彡98% )加入超細(xì)磨機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入稀 酸，配成礦漿，調(diào)節(jié)礦漿的PH，所述步驟(1)中所使用的稀酸為無機(jī)酸或無機(jī)酸的混合酸， 所述步驟(1)中用稀酸配成礦漿質(zhì)量濃度為60% 70%，所述步驟(1)中調(diào)節(jié)礦漿的pH 為2 3 ；(2)用球磨介質(zhì)在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)研磨(1)中的礦漿，第一次研磨一段時(shí)間后再加入 還原劑和絡(luò)合劑，繼續(xù)進(jìn)行第二次研磨，所述步驟O)中的球磨介質(zhì)為氧化鋯球，所述步驟 ⑵中的第一次研磨的時(shí)間為2 4h，所述步驟O)中的第一次研磨后礦漿中的_2μπι需 要達(dá)到60% 90%，即粒度低于2微米的產(chǎn)物占總產(chǎn)物重量的60% 90%，所述步驟(2) 中加入的還原劑為連二亞硫酸鈉，所述步驟( 中的絡(luò)合劑為草酸，所述步驟( 中的第二 次研磨的時(shí)間為20 40min，第二次研磨后，粒度低于2微米的產(chǎn)物占總產(chǎn)物的重量比可超 過 90% ；(3)最后對O)中的礦漿進(jìn)行洗滌，過濾，烘干，所述步驟(3)中的過濾操作采用 TD5B臺(tái)式離心機(jī)進(jìn)行。所述球磨介質(zhì)氧化鋯球的球料質(zhì)量比為4 1 6 1。所述還原劑連二亞硫酸鈉 用量為礦粉重量的1 2%。所述絡(luò)合劑草酸用量為礦粉重量的0. 5 1. 5%。所述硅微粉 粒徑-2μπι 彡 97%、球化率達(dá) 98% 以上，SiA 彡 99. 9%, Fe2O3 彡 0. 008%, Al2O3 彡 0. 078% 且白度大于94%。所述稀酸起到了分散劑、細(xì)磨助劑和提純?nèi)コV物中鐵雜質(zhì)的作用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)制備超細(xì)純凈的硅微粉的區(qū)別在于反應(yīng)條件為常溫常壓，將 超細(xì)、除雜和漂白的工藝同時(shí)進(jìn)行，將酸溶和還原聯(lián)合法進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，制備出了高純超細(xì) 準(zhǔn)球形硅微粉。該方法工藝簡單、成本低、易于大批量工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)提高了高純超細(xì)“準(zhǔn) 球形”硅微粉的性能，拓寬了其在集成電路、光纖、激光、航天、軍事等高科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng) 用。本發(fā)明以價(jià)格低廉、資源豐富的天然粉石英礦為原料，利用機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)，將超 細(xì)加工和提純實(shí)現(xiàn)同步進(jìn)行，用機(jī)械力、機(jī)械摩擦、沖擊等產(chǎn)生的熱效應(yīng)，礦物晶體結(jié)構(gòu)的 變化、礦物活性及化學(xué)成分的變化以及伴隨產(chǎn)生的電化學(xué)反應(yīng)，可使較難進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) 能夠相當(dāng)容易地進(jìn)行，加入的無機(jī)酸起到了分散劑和細(xì)磨助劑的作用，使超細(xì)加工更容易 的進(jìn)行，同時(shí)還可以極大提高天然粉石英礦物的酸溶、還原化學(xué)反應(yīng)的速度和深度，可使含 鐵等雜質(zhì)的除去率成倍提高，有效降低雜質(zhì)的含量，顯著提高礦物的品位，可生產(chǎn)出高純超 細(xì)“準(zhǔn)球形”硅微粉產(chǎn)品，對開發(fā)高檔硅微粉制品具有重要的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義。具體而言，本發(fā)明公開了一種用天然粉石英礦制備高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉的方 法，其特征在于，所述方法包括如下步驟(1)將200 325目天然粉石英礦(SW2 ^ 98% )加入超細(xì)磨機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入稀 酸，配成礦漿，調(diào)節(jié)礦漿的PH ；(2)用球磨介質(zhì)在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)研磨(1)中的礦漿，研磨一段時(shí)間后再加入還原劑和絡(luò)合劑，繼續(xù)研磨；(3)最后對O)中的礦漿進(jìn)行洗滌，過濾，烘干。所述步驟(1)中所使用的稀酸為無機(jī)酸或無機(jī)酸的混合酸。所述稀酸起到了分散劑、細(xì)磨助劑和提純?nèi)コV物鐵的作用。所述步驟(1)中用稀酸配成礦漿的質(zhì)量濃度為60% 70%。所述步驟(1)中調(diào)節(jié)礦漿的pH為2 3。所述步驟O)中的球磨介質(zhì)為氧化鋯球。所述球磨介質(zhì)氧化鋯球的球料質(zhì)量比為4 1 6 1。所述步驟O)中的第一次研磨的時(shí)間為2 4h。所述步驟O)中的第一次研磨后巖漿中的-2 μ m需要達(dá)到60% 90% (即粒度 低于2微米的產(chǎn)物占總產(chǎn)物重量的60% 90% )。所述步驟O)中加入的還原劑為連二亞硫酸鈉。所述還原劑連二亞硫酸鈉用量為礦粉重量的1 2%。所述步驟O)中的絡(luò)合劑草酸。所述絡(luò)合劑草酸用量為礦粉重量的0. 5 1. 5%。所述步驟⑵中的第二次研磨的時(shí)間為20 40min。所述步驟(3)中的過濾操作是采用TD5B臺(tái)式離心機(jī)進(jìn)行的。所述硅微粉粒徑-2 μ m彡97% (即粒度低于2微米的產(chǎn)物占總產(chǎn)物重量的97% 以上)，球化率達(dá)98%以上。具體而言，本發(fā)明生產(chǎn)高純超細(xì)“準(zhǔn)球形”硅微粉的具體工藝過程如下(1)將粉石英礦進(jìn)行預(yù)處理，將200 325目天然粉石英礦^98%)加入 到超細(xì)磨機(jī)內(nèi)，用一定量稀酸配成質(zhì)量濃度為60% 70%的礦漿，稀酸可以為鹽酸、硫酸 等無機(jī)酸，調(diào)節(jié)礦漿pH為2 3 ；(2)以氧化鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，球料質(zhì)量比為4 1 6 1，調(diào)整轉(zhuǎn)速為300r/min， 在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)將⑴中的礦漿研磨2 4h，當(dāng)?shù)V漿中-2 μ m達(dá)到60% 90%時(shí)，再加入用 量為礦粉質(zhì)量1 2%的還原劑連二亞硫酸鈉和0. 5 1. 5%的絡(luò)合劑草酸，繼續(xù)研磨30 60min ；(3)以水為洗脫劑對( 的礦漿進(jìn)行洗滌，采用TD5B臺(tái)式離心機(jī)進(jìn)行離心過濾，最
后烘干。(4)用化學(xué)分析和XRD，掃描電子顯微鏡，激光粒度儀、白度儀對所得到的硅微粉 進(jìn)行表征分析。分析獲得本發(fā)明的硅微粉物理、化學(xué)參數(shù)如下高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉粒徑_2μπι彡97%，球化率達(dá)98%以上，SiO2 ^ 99.9%, Fe2O3 ( 0. 008%, Al2O3 ( 0. 078%且白度大于 94%?？傊?，采用該方法制備的高純超細(xì)硅微粉具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果Α、以天然粉石英為原料，生產(chǎn)的硅微粉具有粒徑小(_2μπι彡97% )、顆粒為“準(zhǔn) 球形”(球化率達(dá)98%以上)、純度高(SiO2彡99. 9%, Fe2O3彡0. 008%, Al2O3彡0. 078% ) 和白度高(白度大于94% )的特點(diǎn)。對開發(fā)高檔硅微粉制品，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。B、在超細(xì)研磨的時(shí)候，引入的無機(jī)酸(如鹽酸或硫酸)作為分散劑和細(xì)磨助劑，既 可以有效避免或減少超細(xì)粉體細(xì)磨過程易出現(xiàn)的團(tuán)聚現(xiàn)象，又可以及時(shí)與雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改善性能，提高硅微粉的純度。C、將超細(xì)加工和酸溶、還原反應(yīng)工藝同時(shí)進(jìn)行，具有工藝簡單、流程短、效果好、成 本低、易于規(guī)?；笈可a(chǎn)，有利于節(jié)能和環(huán)保。D、最后對礦漿進(jìn)行水洗，采用TD5B臺(tái)式離心機(jī)過濾，可以高效率洗滌去除超細(xì)礦 漿中的離子性雜質(zhì)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。下面的實(shí)施例并不限于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。所有對本發(fā)明的實(shí)施和改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1首先，將天然粉石英礦做人工手選，去除紅、黃、褐等顏色雜質(zhì)礦，通過粗磨得到 200-325目的粉石英礦，稱取200-325目天然粉石英原礦Ikg加入到QHJM-2超細(xì)磨機(jī)中， 加入稀硫酸(lmol/L)0. Mkg，調(diào)節(jié)礦漿的質(zhì)量濃度為60%，取^igO = Imm的氧化鋯球和 3kgΦ = 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨機(jī)中，轉(zhuǎn)速為300r/min，礦漿pH為3. 0，研磨 池。取礦漿檢測粒徑，礦漿中90%，再加入IOg (為礦粉質(zhì)量的)連二亞硫酸 鈉，5g(為礦粉質(zhì)量的0.5% )絡(luò)合劑，再研磨30min。取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離心機(jī) 離心分離，倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心洗滌3-4次直至純凈，最后烘干，即得超細(xì) 高純“準(zhǔn)球形”硅微粉。通過化學(xué)分析和XRD，掃描電子顯微鏡、激光粒度儀、白度儀對所制 備的硅微粉進(jìn)行化學(xué)分析表征測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得超細(xì)純凈硅微粉中S^2為99. 9%， Fe2O3為0. 008% ,Al2O3為0. 078%，-2 μ m為97. 1 %，白度為94%。所得到的硅微粉為準(zhǔn)球 形，球化率高達(dá)98%。此種方法制備工藝簡單，流程少，易于操作和大批量生產(chǎn)，得到的準(zhǔn)球 形超細(xì)純凈硅微粉的性能很高，非常適于在集成電路、光纖、激光、航天、軍事等高科技領(lǐng)域 的應(yīng)用，具有很好的開拓前景。實(shí)施例2按實(shí)施例1的步驟預(yù)處理粉石英礦，同樣稱取200-325目天然粉石英原礦Ikg加 入到QHJM-2超細(xì)磨機(jī)中，加入稀硫酸(lmol/L)0. 25kg和稀鹽酸0. ^ig,調(diào)節(jié)礦漿的質(zhì)量濃 度為65%，取^gO = Imm的氧化鋯球和= 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨機(jī)中， 轉(zhuǎn)速為300r/min，礦漿pH為2. 5，研磨汕。取少量樣品測定，礦漿中_2 μ m彡90%，再加入 IOg連二亞硫酸鈉，5g絡(luò)合劑，再研磨30min。取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離心機(jī)離心分離， 倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心洗滌3-4次直至純凈，最后烘干，即得高純超細(xì)“準(zhǔn)球 形”娃微粉。通過化學(xué)、物理測試分析對所制備的硅微粉進(jìn)行表征測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得 超細(xì)純凈硅微粉中 SiO2 % 99. 9%, Fe2O3 為 0. 006%, Al2O3 為 0. 06%，-2 μ m 為 97. 6%，白 度為96%。所得的硅微粉為準(zhǔn)球形，球化率>98%。實(shí)施例3改變上述反應(yīng)條件，加入稀鹽酸0. 56kg,不加稀硫酸，調(diào)節(jié)礦漿的質(zhì)量濃度為 60%，取^igO = Imm的氧化鋯球和3kgO = 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨機(jī)中，轉(zhuǎn)速 為300r/min，礦漿pH為3.0，研磨2. 5h。取少量樣品測定，礦漿中_2 μ m彡90%，再加入 15g (為礦粉質(zhì)量的1.5%)連二亞硫酸鈉，5g (為礦粉質(zhì)量的0. 5% )絡(luò)合劑，再研磨30min。 取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離心機(jī)離心分離，倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心洗滌3-4次直至純凈，最后烘干，即得高純超細(xì)“準(zhǔn)球形”硅微粉。通過化學(xué)、物理測試分析對所制 備的硅微粉進(jìn)行表征測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得超細(xì)純凈硅微粉中S^2為99. 9%, Fe2O3為 0. 007%, Al2O3為0. 07%，-2μπι為97. 4%，白度為95%。所得的硅微粉為準(zhǔn)球形，球化率 彡 98%。實(shí)施例4在lkg200_325目天然粉石英原礦中加入稀硫酸(lmol/L)0. 45kg，礦漿的質(zhì)量濃 度為70%，取= Imm的氧化鋯球和^gO = 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨機(jī)中， 轉(zhuǎn)速為300r/min，礦漿pH為2. 0，研磨池。取少量樣品測定，礦漿中_2 μ m彡90%，再加入 15g(為礦粉質(zhì)量的1. 5% )連二亞硫酸鈉，IOg (為礦粉質(zhì)量的)絡(luò)合劑，再研磨30min。 取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離心機(jī)離心分離，倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心洗滌3-4 次直至純凈，最后烘干，即得高純超細(xì)“準(zhǔn)球形”硅微粉。通過化學(xué)、物理測試分析對所制備 的硅微粉進(jìn)行表征測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得超細(xì)純凈硅微粉中SW2為99. 92%, Fe2O3為 0. 005%，Al2O3為0.055%，-2μπι為98%，白度為96%。所得的硅微粉為準(zhǔn)球形，球化率 彡 98%。實(shí)施例5在lkg200_325目天然粉石英原礦中加入稀硫酸(lmol/L)0. 45kg，礦漿的質(zhì)量濃 度為65%，取^gO = Imm的氧化鋯球和= 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨機(jī)中， 轉(zhuǎn)速為300r/min，礦漿pH為2. 5，研磨池。取少量樣品測定，礦漿中-2μπι彡90%，再加 入20g(為礦粉質(zhì)量的2%)的連二亞硫酸鈉，10g(為礦粉質(zhì)量的)的絡(luò)合劑，再研磨 30min。取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離心機(jī)離心分離，倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心 洗滌3-4次直至純凈，最后烘干，即得高純超細(xì)“準(zhǔn)球形”硅微粉。通過化學(xué)、物理測試分析 對所制備的硅微粉進(jìn)行表征測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得超細(xì)純凈硅微粉中SiO2為99. 98%, Fe2O3為0. 005%,Al2O3為0. 07%，-2 μ m為97. 7%，白度為97%。所得的硅微粉為準(zhǔn)球形， 球化率> 98%。實(shí)施例6在lkg200_325目天然粉石英原礦中加入稀硫酸(lmol/L)0. 45kg，調(diào)節(jié)礦漿的質(zhì) 量濃度為60%，取^igO = Imm的氧化鋯球和3kgO = 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨 機(jī)中，轉(zhuǎn)速為300r/min，礦漿pH為3.0，研磨池。取少量樣品測定，礦漿中_2 μ m彡90%, 再加入15g的連二亞硫酸鈉，IOg的絡(luò)合劑，再研磨30min。取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離 心機(jī)離心分離，倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心洗滌3-4次直至純凈，最后烘干，即得 高純超細(xì)“準(zhǔn)球形”娃微粉。通過化學(xué)、物理測試分析對所制備的硅微粉進(jìn)行表征測定，實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明，所得超細(xì)純凈硅微粉中SiO2為99. 9%,Fe2O3為0. 006%,Al2O3為0. 06%，-2 μ m 為97%，白度為96%。所得的硅微粉為準(zhǔn)球形，球化率> 97%。實(shí)施例7在Ikg 200-325目天然粉石英原礦中加入稀硫酸(lmol/L)0. Mkg，礦漿的質(zhì)量濃 度為65%，取^gO = Imm的氧化鋯球和= 2mm的氧化鋯球同時(shí)加入到超細(xì)磨機(jī)中， 調(diào)整轉(zhuǎn)速為300r/min，調(diào)節(jié)礦漿pH為2. 5，研磨4h。取少量樣品測定，礦漿中-2 μ m彡90%， 再加入20g(為礦粉質(zhì)量的2.0%)的連二亞硫酸鈉，15g(為礦粉質(zhì)量的1.5%)的絡(luò)合劑， 再研磨40min。取出礦漿，然后用TD5B臺(tái)式離心機(jī)離心分離，倒掉上層酸性清液，加入水反復(fù)離心洗滌3-4次直至純凈，最后烘干，即得高純超細(xì)“準(zhǔn)球形”硅微粉。通過化學(xué)、物理 測試分析對所制備的硅微粉進(jìn)行表征測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得超細(xì)純凈硅微粉中SiO2為 99. 92 %，F(xiàn)e2O3 為 0. 004 %，Al2O3 為 0. 07 %，-2 μ m 為 97. 5 %，白度為 97 %。所得到的硅微 粉為準(zhǔn)球形，球化率高達(dá)98 %。
權(quán)利要求
1.一種用天然粉石英礦制備高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉的方法，其特征在于，所述方法包 括如下步驟(1)將200 325目天然粉石英礦(SiO2彡98%)加入超細(xì)磨機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入稀酸，配 成礦漿，調(diào)節(jié)礦漿的PH，所述步驟(1)中所使用的稀酸為無機(jī)酸或無機(jī)酸的混合酸，所述步 驟(1)中用稀酸配成礦漿質(zhì)量濃度為60% 70%，所述步驟(1)中調(diào)節(jié)礦漿的pH為2 3 ；(2)用球磨介質(zhì)在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)研磨(1)中的礦漿，第一次研磨一段時(shí)間后再加入還原 劑和絡(luò)合劑，繼續(xù)進(jìn)行第二次研磨，所述步驟O)中的球磨介質(zhì)為氧化鋯球，所述步驟(2) 中的第一次研磨的時(shí)間為2 4h，所述步驟O)中的第一次研磨后礦漿中的_2μπι需要達(dá) 到60% 90%，即粒度低于2微米的產(chǎn)物占總產(chǎn)物重量的60% 90%，所述步驟O)中加 入的還原劑為連二亞硫酸鈉，所述步驟( 中的絡(luò)合劑為草酸，所述步驟( 中的第二次研 磨的時(shí)間為20 40min ；(3)最后對O)中的礦漿進(jìn)行洗滌，過濾，烘干，所述步驟(3)中的過濾操作采用TD5B 臺(tái)式離心機(jī)進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉的制備方法，其特征在于，所述球磨 介質(zhì)氧化鋯球的球料質(zhì)量比為4 1 6 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉的制備方法，其特征在于，所述還原 劑連二亞硫酸鈉用量為礦粉重量的1 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉的制備方法，其特征在于，所述絡(luò)合 劑草酸用量為礦粉重量的0. 5 1. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉的制備方法，其特征在于，所述硅微 粉粒徑-2μπι 彡 97%、球化率達(dá) 98% 以上，Si02>99. 9%, Fe2O3 ^O. 008% ,Al2O3 ^ 0. 078% 且白度大于94%。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種用天然粉石英礦制備的高純超細(xì)準(zhǔn)球形硅微粉以及這種硅微粉的制備方法。以價(jià)格低廉的天然粉石英礦為原料，在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)加入起助磨劑作用的無機(jī)稀酸配成礦漿，調(diào)節(jié)礦漿pH為2～3，以氧化鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在超細(xì)磨機(jī)內(nèi)研磨2～4h，待礦漿中-2μm達(dá)到60％～90％時(shí)，再加入用量為礦粉質(zhì)量1～2％的還原劑連二亞硫酸鈉和0.5～1.5％的絡(luò)合劑草酸，繼續(xù)研磨一段時(shí)間后，進(jìn)行洗滌過濾，烘干。本發(fā)明將超微細(xì)加工和提純漂白工藝在同一設(shè)備中同時(shí)實(shí)現(xiàn)，具有工藝簡單、流程短、成本低、提純效果顯著、易于規(guī)?；笈可a(chǎn)的優(yōu)勢，產(chǎn)品可應(yīng)用于電子、電工、光纖、激光、航天等領(lǐng)域。
文檔編號C01B33/12GK102120581SQ201010000299
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者李 浩, 李舟, 葛鶴松, 蔡有興 申請人:湖南金馬硅業(yè)有限公司