一種從低品位銻礦中制取銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在低品位硫化銻礦中制取銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著資源的開發(fā)及技術(shù)的發(fā)展，礦床開發(fā)過程中的廢石、低品位礦石、采礦閉坑后的殘余礦石中的有用金屬的回收引起了人們的普遍重視。目前，我國(guó)有大量的低品位稀土礦石由于稀土含量低，不適合用于提煉稀土而被堆置，這樣不僅造成了資源的浪費(fèi)還對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，對(duì)低品位礦石的開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]鋪摻雜二氧化錫(Antimony-doped tin oxide ΑΤΟ)以其靈敏度高、色淺透明、耐高溫(熔點(diǎn)為1200°C )、耐腐蝕、機(jī)械穩(wěn)定性好等特點(diǎn)在氣敏元件、催化領(lǐng)域、導(dǎo)電抗靜電領(lǐng)域等方面得到了廣泛的應(yīng)用，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛯?dǎo)電材料。作為新型導(dǎo)電填料，可用于材料的抗靜電，廣泛應(yīng)用于抗靜電塑料、涂料、纖維及顯示器用抗靜電防輻射涂層材料，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的碳黑和金屬粉體。此外，ATO材料還應(yīng)用于分離核燃料廢料、超細(xì)過濾、太陽(yáng)能電池等方面。
[0004]目前，工業(yè)上以及實(shí)驗(yàn)室制備銻摻雜二氧化錫納米材料的方法主要有:高溫固相法、水熱合成法、溶膠凝膠法、化學(xué)氣相沉積法以及激光脈沖、共蒸發(fā)沉積法等。這些方法中的銻主要是銻的氧化物和銻鹽，成本較高。尤其是近來銻的價(jià)格持續(xù)上漲，給企業(yè)帶來了很大的生存壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是找到一種低成本、能夠制備出性能優(yōu)良的銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉的方法，以滿足其在未來商業(yè)中的應(yīng)用。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種從低品位銻礦中制取銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉的方法，其特征在于包括如下步驟:
[0008](I)銻礦的浸出:取一定量的硫化銻礦，用氯化銻和鹽酸溶液作為浸出劑進(jìn)行浸出，浸出時(shí)間為1-3小時(shí)，浸出溫度控制在60-90°C，經(jīng)過濾后獲得三氯化銻溶液；
[0009]所述浸出劑與銻的重量比為1.8-2.5: 1，所述浸出劑中氯化銻與鹽酸的摩爾比為2-5: 1，所述氯化銻的濃度為3-8mol/L ;
[0010](2)ATO導(dǎo)電粉的制備:
[0011](a)將步驟(I)制備的三氯化銻溶液與四氯化錫溶液以Sb3+:Sn4+的摩爾比為
0.02-0.20:1混合均勻，制得透明液體；
[0012](b)將步驟(a)所得到的透明液體逐滴滴加到濃度為l-3mol/L碳酸氫銨溶液中并磁力攪拌，滴加速度為2-4ml/min，體系的反應(yīng)溫度為50-80°C，控制反應(yīng)終點(diǎn)的pH在6_7之間，滴定完畢后，停止攪拌，熟化8-12h，得到前驅(qū)體懸濁液；
[0013](c)將步驟(b)所得的前驅(qū)體懸浮液抽濾，用去離子水洗滌直至用硝酸銀溶液檢測(cè)濾液中沒有氯離子，然后將得到的前驅(qū)體冷凍干燥6-10h，研磨；將粉體置于馬弗爐中600-1200°C煅燒2-6h，即可得到藍(lán)色摻銻二氧化錫粉體。
[0014]本發(fā)明的科學(xué)原理:
[0015]采用氯化劑來處理硫化銻礦，使硫化銻礦中的雜質(zhì)元素硫留在渣中，而銻以氯化物形態(tài)轉(zhuǎn)入溶液中。然后，加入五水四氯化錫溶液，以碳酸氫銨作為沉淀劑，采用共沉淀的方法獲得銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉。本方法的工藝流程見附圖1。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的技術(shù)效果:
[0017](I)以低品位硫化銻礦為最初原料，通過浸出銻作為ATO導(dǎo)電粉的銻源，相比于目前工業(yè)采用的方法，大大節(jié)省了制造成本。在實(shí)驗(yàn)室條件下，經(jīng)粗略估算，成本約節(jié)省了30-40%。
[0018](2)采用現(xiàn)有技術(shù)獲得的ATO導(dǎo)電粉，外觀為藍(lán)色粉末，粉末粒度為100-200nm，體積電阻率彡1.5Ω.cm,純度>99.3%，與目前工業(yè)應(yīng)用的ATO導(dǎo)電粉具有可比擬的性能。
[0019](3)本發(fā)明提供了一種從低品位硫化銻礦中制取ATO導(dǎo)電粉的方法，這對(duì)于開發(fā)利用我國(guó)大量蘊(yùn)藏的銻礦資源，滿足國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)ATO導(dǎo)電粉的需要具有重要的意義。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明制取ATO導(dǎo)電粉流程圖。
[0021 ] 圖2為實(shí)施例1獲得的ATO導(dǎo)電粉的SEM圖；
[0022]如圖所示，ATO導(dǎo)電粉粉末粒度分布較均勻，呈現(xiàn)球形形狀，分散性較差，顆粒出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，單一顆粒的粒度約為150-200nm。
[0023]圖3為實(shí)施例3獲得的ATO導(dǎo)電粉的SEM圖；
[0024]如圖所示，ATO導(dǎo)電粉粉末粒度分布較均勻，呈現(xiàn)球形形狀，且分散性較好，無明顯團(tuán)聚單一顆粒的粒度約為100_150nm。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
[0026]實(shí)施例1
[0027](I)取含Sbl0.45%的硫化銻礦100g，用濃度為3mol/L的Sb5+和2mol/L的鹽酸作為浸出液在反應(yīng)器為I升的玻璃釜中進(jìn)行浸出，氯化銻與鹽酸的摩爾比為2.4，浸出劑量/銻量的重量比為2.2，以恒溫水浴保持浸出溫度為90°C，浸出時(shí)間為2小時(shí)。銻的浸出率為 92.24%o
[0028](2)將50mLlmol/L的四氯化錫溶液加入到上述溶液中，磁力攪拌，得到透明溶液
A0
[0029](3)將溶液A逐滴滴加到2mol/L的碳酸氫銨溶液中，滴加速度為2ml/min。反應(yīng)溫度控制在60 °C。
[0030](4)滴定完畢后，控制反應(yīng)終點(diǎn)在6-7之間，熟化10h，得到淡黃色的前驅(qū)體懸浮液。
[0031](5)將熟化后的前驅(qū)體懸浮液抽濾，用去離子水洗滌，用硝酸銀檢測(cè)濾液中的氯離子，直到濾液中檢測(cè)不到氯離子停止水洗，再用乙醇洗滌兩次。然后，將得到的前驅(qū)體冷凍干燥I Oh。
[0032](6)將干燥好的前驅(qū)體放在研缽內(nèi)研磨，將研磨好的粉體置于馬弗爐中，800°C煅燒6h，得到藍(lán)色的ATO導(dǎo)電粉體。
[0033]實(shí)施例2
[0034](I)取含Sbl0.45%的硫化銻礦100g，用濃度為5mol/L的Sb5+和2mol/L的鹽酸作為浸出液在反應(yīng)器為I升的玻璃釜中進(jìn)行浸出，氯化銻與鹽酸的摩爾比為2，浸出劑量/銻量的重量比1.8，以恒溫水浴保持浸出溫度為80°C，浸出時(shí)間為I小時(shí)。銻的浸出率為85.04%。
[0035](2)將lOOmLlmol/L的四氯化錫溶液加入到上述溶液中，磁力攪拌，得到透明溶液
A0
[0036](3)將溶液A逐滴滴加到2mol/L的碳酸氫銨溶液中，滴加速度為4ml/min。反應(yīng)溫度控制在80 °C。
[0037](4)滴定完畢后，控制反應(yīng)終點(diǎn)在6-7之間，熟化10h，得到淡黃色的前驅(qū)體懸浮液。
[0038](5)將熟化后的前驅(qū)體懸浮液抽濾，用去離子水洗滌，用硝酸銀檢測(cè)濾液中的氯離子，直到濾液中檢測(cè)不到氯離子停止水洗，再用乙醇洗滌兩次。然后，將得到的前驅(qū)體冷凍干燥I Oh。
[0039](6)將干燥好的前驅(qū)體放在研缽內(nèi)研磨，將研磨好的粉體置于馬弗爐中，1000°C煅燒6h，得到藍(lán)色的ATO粉體。
[0040]實(shí)施例3
[0041](I)取含Sbl0.45%的硫化銻礦100g，用濃度為5mol/L的Sb5+和2mol/L的鹽酸作為浸出液在反應(yīng)器為I升的玻璃釜中進(jìn)行浸出，氯化銻與鹽酸的摩爾比為4，浸出劑量/銻量的重量比為2.4，以恒溫水浴保持浸出溫度為90°C，浸出時(shí)間為3小時(shí)，銻的浸出率為95.24%。
[0042](2)將lOOmLlmol/L的四氯化錫溶液加入到上述溶液中，磁力攪拌，得到透明溶液
A0
[0043](3)將溶液A逐滴滴加到2mol/L的碳酸氫銨溶液中，滴加速度為2ml/min。反應(yīng)溫度控制在80 °C。
[0044](4)滴定完畢后，控制反應(yīng)終點(diǎn)在6-7之間，熟化10h，得到淡黃色的前驅(qū)體懸浮液。
[0045](5)將熟化后的前驅(qū)體懸浮液抽濾，用去離子水洗滌，用硝酸銀檢測(cè)濾液中的氯離子，直到濾液中檢測(cè)不到氯離子停止水洗，再用乙醇洗滌兩次。然后，將得到的前驅(qū)體冷凍干燥I Oh。
[0046](6)將干燥好的前驅(qū)體放在研缽內(nèi)研磨，將研磨好的粉體置于馬弗爐中，1000°C煅燒6h，得到藍(lán)色的ATO粉體。
[0047]實(shí)施例4
[0048](I)取含Sbl0.45%的硫化銻礦100g，用濃度為6mol/L的Sb5+和2mol/L的鹽酸作為浸出液在反應(yīng)器為I升的玻璃釜中進(jìn)行浸出，氯化銻與鹽酸的摩爾比為5，浸出劑量/銻量的重量比為2.3，以恒溫水浴保持浸出溫度為70°C，浸出時(shí)間為2小時(shí)。銻的浸出率為87.26%。
[0049](2)將lOOmLlmol/L的四氯化錫溶液加入到上述溶液中，磁力攪拌，得到透明溶液
A0
[0050](3)將溶液A逐滴滴加到2mol/L的碳酸氫銨溶液中，滴加速度為3ml/min。反應(yīng)溫度控制在80 °C。
[0051](4)滴定完畢后，控制反應(yīng)終點(diǎn)在6-7之間，熟化10h，得到淡黃色的前驅(qū)體懸浮液。
[0052](5)將熟化后的前驅(qū)體懸浮液抽濾，用去離子水洗滌，用硝酸銀檢測(cè)濾液中的氯離子，直到濾液中檢測(cè)不到氯離子停止水洗，再用乙醇洗滌兩次。然后，將得到的前驅(qū)體冷凍干燥I Oh。
[0053](6)將干燥好的前驅(qū)體放在研缽內(nèi)研磨，將研磨好的粉體置于馬弗爐中，1200°C煅燒6h，得到藍(lán)色的ATO粉體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種從低品位銻礦中制取銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)銻礦的浸出:取一定量的硫化銻礦，用氯化銻和鹽酸溶液作為浸出劑進(jìn)行浸出，浸出時(shí)間為1-3小時(shí)，浸出溫度控制在60-90°C，經(jīng)過濾后獲得三氯化銻溶液； 所述浸出劑與銻的重量比為1.8-2.5:1，所述浸出劑中氯化銻與鹽酸的摩爾比為2-5:1，所述氯化銻的濃度為3-8mol/L ； (2)ATO導(dǎo)電粉的制備: (a)將步驟(I)制備的三氯化銻溶液與四氯化錫溶液以Sb3+:Sn4+的摩爾比為0.02-0.20:1混合均勻，制得透明液體； (b)將步驟(a)所得到的透明液體逐滴滴加到濃度為l-3mol/L碳酸氫銨溶液中并磁力攪拌，滴加速度為2-4ml/min，體系的反應(yīng)溫度為50_80°C，控制反應(yīng)終點(diǎn)的pH在6_7之間，滴定完畢后，停止攪拌，熟化8-12h，得到前驅(qū)體懸濁液； (c)將步驟(b)所得的前驅(qū)體懸浮液抽濾，用去離子水洗滌直至用硝酸銀溶液檢測(cè)濾液中沒有氯離子，然后將得到的前驅(qū)體冷凍干燥6-10h，研磨；將粉體置于馬弗爐中600-1200°C煅燒2-6h，即可得到藍(lán)色摻銻二氧化錫粉體。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從低品位銻礦中制取銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉的方法，屬于冶金化工技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先從低品位銻礦中提取銻，獲得三氯化銻溶液，然后加入無水四氯化錫溶液，采用共沉淀的方法制取高純度的銻摻雜二氧化錫納米導(dǎo)電粉。該方法工藝可靠、投資少、效益高、有價(jià)金屬回收率高，是一種較理想的利用銻礦制取ATO納米導(dǎo)電粉的方法。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G19/02
【公開號(hào)】CN105000593
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510416906
【發(fā)明人】呂耀輝, 張偉, 冉松林, 檀杰
【申請(qǐng)人】安徽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日