纳米球形硅微粉最新制备技术.pdf

天然石英物理法制备纳米球形硅微粉最新技术
中南冶金地质研究所 胡修权
一、技术工艺及产品创新点
以天然优质硅质矿物如石英为原料制备球形硅微粉技术在我国也就近几年
才慢慢发展起来，目前技术还很不成熟，与国外相比差距很大，尤其是对小于
3μ m 硅微粉的球化技术基本处于空白。而在国外，尤其是日本对于亚微米纳米
级超微石英粉的球化技术处于世界领先水平。国内目前对于纳米二氧化硅的研究
很多，但一般都是采用化学方法合成。本制备技术工艺路线与现有技术完全不同，
采用的是纯物理方法，其创新性主要表现在以下几个方面：
⑴ 项目是以天然优质硅石为原料，不需经过化学试剂溶解制成硅酸盐化合
或者其它有机硅化合物进行化学沉淀或者其他化学过程制成前驱体，而是经过提
纯制成高纯砂后，采用先进的超细粉碎工艺制成超微石英粉，这是一个纯粹的物
理过程。
⑵ 超微石英粉通过高温焰流雾化修饰球形化，再经骤冷捕获工艺获及纳化
提取纳米级尺寸球形硅微粉，这也是一个热力学物理过程。
目前，国内球形硅微粉一般都采用等离子体法和燃烧火焰法制造，所制备
粉体粒径较大，通常都是微粉级，且质量不稳定。纳米二氧化硅研究进展迅速，
但几乎都是采用化学合成法，一般都要通过将硅石溶解制成可溶性硅酸盐或可水
解的有机硅化合物，再经过溶胶-凝胶制备、沉淀、水热合成等液相法或气相沉
积法等化学过程。这些过程要使用大量的化学试剂，工艺流程长，投资大，环境
污染严重，工业化难度大。粉体质轻，表面活性高，极易团聚。
而该技术产品从原料到成品整个制备过程都是物理变化，其组成 SiO2 始终
未改变，没有经过化学转化，因而在超细纳化及球化过程中没有化学物质污染。
唯一可能产生的粉尘污染通过选用先进的全封闭式高效节能收集装置设备，可以
完全避免粉尘对环境的影响。
二、技术指标
产品技术指标可达到以下要求：
纯度：%以上；
球化度：98%以上；
非晶度：%以上；
纳化程度：根据不同技术要求，可通过一定技术手段将粒子尺寸在 1000～
50nm 之间进行调节，可分别获得不同纳米尺寸范围的球形粒子。例如 50～150nm、
100～250nm、150～300nm 等，这只是举例子，实际是有变化的。产品典型粒子
形貌特征如下图：
三、项目预期经济、社会、环境效益分析，与国内外同类技术
产品的竞争力分析，对相关产业发展的促进作用
1、效益及竞争力分析
纳米技术被公认为是 21 世纪最有发展前途、最具影响力的高技术。纳米级
球形硅微粉是纳米材料的重要成员之一，由于其粒径小、比表面积大、表面能大、
化学纯度高、分散性好，具有高熔点、低膨胀系数、低吸水性、高介电常数及低
摩擦系数等许多特异的热学、光学、电学及磁学性能，是一种理想的电子电器、
化工产品的优质填充料，而被