专利名称：具有负离子发生功能的纳米级超细电气石微晶的加工方法
技术领域：
本发明属于机械超细粉碎领域，特别涉及一利将超细加工技术应用到纳米级特种材料的生产方法。
背景技术：
常识告诉我们，当你在喷泉、瀑布、风景优美的海滨、湖泊驻足时，或者在雨过天晴的野外散步时，你会感到呼吸舒畅、心旷神怡。这是因为这里的空气中含有大量的负离子，(如用大气离子浓度测量仪测量，这时空气中的负离子浓度可达到1万个/cm/3～2万个/cm3)，致使空气特别新鲜，这是大自然为人类创造的优美的生活环境，这样的环境有利于人们的健康、长寿。然而人口比较集中的城市、居住、办公室、宾馆、饭店、医院等室内的空气负离子的含量很少，(一般在100个/cm3以下)，空气显得混浊。随着生活水平的提高和近代医学发展，人类对自身居住的城市及地球环境的关心程度剧增，希望将自己居室的空气变得像上述所说的大自然那样清新起来，亦就是说让空气中的负离子浓度达到上万个/cm3以上，人们这种期望，就是科学家们的努力方向。科学家们在不断地追求探索，二十世纪九十年代初，市场上出现了多种负离子发生器，就是这种探索的尝试，曾经风靡一时，但后来发现这种利用高电压作用，在产生负离子的同时，伴随产生臭氧和氮氧化合物等有害物质，因而很快地淡出市场。差不多在同时，少数科学家把注意力集中到电气石的开发研究。早在十九世纪八十年代，法国的皮埃罗·查里兄弟首先发现并证明，宝石级电气石是一种具有永久电极的天然矿石，这种矿石对人体、对环境都有极大的作用，但是未引起人们的注意。直到100年之后，即1986年前后，少数科学家又对天然的宝石级的电气石进行了的研究，发现这种宝石不仅具有热电性、压电性，而且还具有发射红外线、发射微电流、发射负电子，可使周围空气负离子化，使水瞬间负离子化等功能，这些现象的发现，很自然地启迪人们去探索大量废弃的非宝石级电气石的特性，结果发现这些电气石同样具有宝石级电气石的特性，亦就是说所有的电气石均具有共同的特性，即具有压电性、热电性、发射红外线、发射微电流、发射负电子，可使周围空气负离子化，使水瞬间负离子化的特性。电气石这种能使周围空气负离子化的特性，理所当然地被人们看作是一种天然负离子发生器，尽管它与自然界的森林、喷泉、瀑布、海滩、湖泊相比，其负离子的数量相对较少。但人们根据晶体的解理特性，将大晶体破碎成小晶体，发现其发射电子使周围空气负离子化的能力提高了，也就是说用仪器测量单位空气中负离子浓度增加了。因此人们很自然地设法利用近代超细粉碎技术将电气石进行超细粉碎，但当电气石被粉碎至粒径小于1微米时，电气石的奇特带电特性，电气石晶体是一种一端带正电，另一端带负电的极性分子，就限制了它进一步被粉碎，显然，它给粉碎工程带来了新的难题。但电气石的超细粉碎又势在必行，这不仅为了充分发挥它释放负电子的功能(或者说发挥它天然负离子发生器的功能)，而且为了后续加工的需要，这就是本发明需要解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于公开一种具有负离子发生功能的纳米级超细电气石微晶的加工方法，可获得具有稳定尺度的超细微晶的电气石，使电气石释放负电子功能成倍地提高，从而使电气石周围的负离子浓度大幅度提高。
本发明的构思是这样的一方面为了克服电气石被超细粉碎后的自聚现象(团聚现象)，另一方面便于电气石在后续应用时，均匀分散，要求电气石保持足够细度，我们设想采用湿法球磨超细加工方法，同时选用适当的分散剂，所得电气石浆料导入沉降式高速离心机中，通过高速离心沉降分级，分别得到不同级别的电气石浆料，然后再通过脱水、干燥分别得到不同级别的产品。
本发明亦是这样实现的本发明所说的具有负离子发生功能的纳米级超细电气石微晶的加工方法，主要包括如下步骤1、电气石的预处理优先选用放射性强度与自然界本底相接近的、红外发射率在0.92以上的、静态负离子浓度在5000个/cm3以上的电气石，用水清洗干净，然后在130℃加热消毒灭菌15分钟。
2、电气石的粗加工先将电气石机械粉碎至粒径1-2mm，在此状态下发现许多夹在矿石中片状云母已和电气石分离，予以筛选除去云母。可用比重法将云母去除干净，否则云母的片状结构将给以后的超细加工带来意想不到的困难，得到纯净的电气石颗粒。
3、纯净电气石颗粒精加工成微米级电气石晶体将步骤2所得的纯净电气石用超细粉碎机进行精加工，获得粒径≤50μm(其中80％以上10μm-15μm)的电气石晶体作为进一步加工的原料。
4、微米级电气石晶体进一步加工成纳米级电气石晶体将微米级的电气石晶体加工成稳定的纳米级电气石晶体，这是本发明的核心技术，亦是本发明要求保护的内容。它主要包括如下步骤(1)首先将≤50μm的电气石通过一级球磨粉碎加工和高速离心沉降分级处理，获得粒径≤2μm级的细晶电气石浆料，一级球磨粉碎加工的条件是将≤50μm的电气石与去离子水按如下比例混合电气石 10％-20％(重量百分比，下同)去离子水90％-80％置于球磨机中，藉助助磨剂进行一级球磨粉碎加工32-48小时，结束后将所得的电气石浆液导入沉降式高速离心机中，进行离心沉降分级，分出粒径≤2μm电气石浆料，进行下一步二级球磨加工；分出粒径＞2μm的电气石浆料则返回球磨机中继续进行一级球磨加工。其中≤2μm的电气石浆料的产率为90％左右。
(2)进行二级球磨粉碎加工和高速离心沉降分级处理，分别获得粒径50nm-90nm的电气石浆料和粒径大于90nm-450nm的电气石浆料。将上述获得的粒径≤2μm的电气石浆料与适量分散剂和去离子水混合后，置于另一球磨机中并藉助助磨剂进行二级球磨粉碎加工24-32小时，结束后，将所得的电气石浆料导入沉降式高速离心机中，进行离心沉降分级，可分别得到①粒径为50nm-90nm电气石浆料，经脱水、干燥，得到本发明的一级产品，收率为78％(以投入二级球磨时所含电气石量为基准时，下同)②粒径大于90nm-450nm的浆料，经脱水、干燥，得到本发明的二级产品，收率为20％。
所说的助磨剂是氧化锆球、氧化铝球中的一种，其球径为2-5mm，宜优先使用球径3mm左右的氧化锆球。
所说的分散剂是六偏磷酸盐，可以是六偏磷酸钠、六偏磷酸钾、六偏磷酸钙中的一种，宜优先使用六偏磷酸钠，其用量为≤2μm电气石浆料量的1％-5％(重量比)，换句话说当≤2μm的电气石浆料为1份，则分散剂的用量为1％～5％份。优先使用六偏磷酸钠的原因有①它不仅是一种良好的分散剂，而且是一种食品级添加剂。②价廉，易得。
具体实施例方式
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1取精加工所得的≤50μm(其中80％以上粒径为10-15μm)的电气石100克，去离子水900克，置于球磨机中，藉助助磨剂氧化锆球进行一级球磨超细加工32小时，结束后将所得的电气石浆液导入沉降式高速离心机中，进行离心沉降分级，分出粒径≤2μm的电气石浆料待用，其产量为90％，其余粒径＞2μm的电气石浆料返回球麿机中继续进行一级球磨超细加工。取上述粒径≤2μm的电气石浆料900克和100克含有18克六偏磷酸盐的水溶液，置于另一球磨机中，藉助助磨剂氧化锆球进行二级球磨超细加工24小时，结束后，将所得的电气石浆料导入沉降式高速离心机中，进行高速离心沉降分级，可分别得到①粒径为50nm-90nm的电气石浆料，经脱水、干燥，得到本发明一级产品70.2克，收率为78％；②粒径大于90nm-450nm的电气石浆料，经脱水、干燥(量数少时可合并多批后一起脱水干燥)，得到本发明的二级产品。所说的助磨剂氧化锆球的球径为3mm，所说的六偏磷酸盐是六偏磷酸钙。
用大气离子浓度测控仪侧量结果如下一级产品周围空气中的负离子浓度可达3.5万个/cm3(静点)，相应的发射速率为120个/秒；二级产品周围空气中的负离子浓度达1.8万个/cm3(静点)，相应的发射速率为60个/秒。
实施例2取精加工所得的≤50μm(其中80％以上粒径为10-15μm)的电气石200克，去离子水800克，置于球磨机中，藉助助磨剂氧化锆球进行一级球磨超细加工48小时，结束后将所得的电气石浆液导入沉降式高速离心机中，进行离心沉降分级，分出粒径≤2μm的电气石浆料待用，其产率为90％，其余粒径＞2μm的电气石浆料则返回球麿机中继续进行一级球磨超细加工。
取上述所得的粒径≤2μm的电气石浆料800克和200克含有40克六偏磷酸盐的水溶液，置于另一球磨机中，藉助助磨剂氧化锆球进行二级球磨超细加工32小时，结束后，将所得电气石浆液导入沉降式高速离心机中，进行高速离心沉降分级，分出粒径①50nm-90nm的电气石浆料，经脱水、干燥，得到本发明的一级产品一纳米级超细电气石微晶产品124.8克，收率为78％以上；②粒径大于90nm-450nm的电气石浆料，经脱水、干燥，得到本发明的二级产品(较粗的纳米级超细电气石微晶产品)。所用的助磨剂氧化锆球的球径为2mm，六偏磷酸盐是六偏磷酸钠。
用大气离子浓度测控仪侧量结果如下一级产品周围空气中的负离子浓度达4万个/cm3(静点)，相应的发射速率为160个/秒；二级产品周围空气中的负离子浓度达2万个/cm3(静点)，相应的发射速率为80个/秒。
由上可见，采用本发明的方法，可获得稳定的纳米级超细电气石微晶，从而使电气石激发负离子的功能得到了充分的发挥，此外由于分散剂加入大大有利于后处理加工，如极易分散至内墙(或外墙)涂料中，或分散至棉织物的浆料中，或人造纤维中，为电气石应用开拓提供了良好的基础，大大推动了人类优化自身的生存环境工程的发展。
权利要求
1.一种具有负离子发生功能的纳米级超细电气石微晶加工方法，其特征在于该法核心技术主要包括二个步骤(1)首先将≤50μm电气石通过一级球磨粉碎加工和高速离心沉降分级处理，获得粒径≤2μm的细晶电气石浆料，一级球磨加工的条件为粒径≤50μm的电气石10％-20％(重量百分比，下同)去离子水90％-80％置于一球磨机中，藉助助磨剂进行一级球磨粉碎加工32-48小时，结束后将所得的电气石浆液导入沉降式高速离心机中，进行离心沉降分级，分出粒径≤2μm电气石浆料，待用；分出粒径大于2μm的电气石浆料返回球磨机中继续进行一级球磨粉碎加工；(2)将上述≤2μm的电气石浆料与分散剂按下述比例混合后，≤2μm的电气石浆料一份分散剂六偏磷酸盐1～5％份(重量百分比)去离子水适量置于另一球磨机中，并籍助助磨剂进行二级球磨粉碎加工24～32小时，结束后，将所得的电气石浆料导入沉降式离心机中，进行离心沉降分级，可分别得到①粒径为50nm-90nm的电气石浆料，经脱水、干燥，得到本发明的一级产品；②粒径大于90nm-450nm的电气石浆料，经脱水、干燥，得到本发明的二级产品。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于其中所说的助磨剂是氧化锆球、氧化铝球中的一种，其球径为2-5mm，宜优先使用球径3mm左右的氧化锆球。
3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于所说的分散剂是六偏磷酸盐是六偏磷酸钠、六偏磷酸钾、六偏磷酸钙中的一种，宜优先使用六偏磷酸钠。
全文摘要
本发明公开了一种具有负离子发生功能的纳米级超细电气石微晶的加工方法，该法可获得具有稳定尺度的超细微晶电气石，使电气石释放负离子的功能成倍的提高，从而使电气石周围空气中的负离子浓度大幅度提高，可满足人类优化生存环境的需要。
文档编号B02C17/00GK1425503SQ0215779
公开日2003年6月25日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月26日
发明者葛晓陵, 蒋士忠, 李书, 季建平 申请人:华东理工大学