本发明涉及一种复合植物酸制备高纯熔融硅微粉的制备方法，属于熔融硅微粉的制备技术领域。
背景技术：
熔融硅微粉是选用天然石英，经高温熔炼，冷却后的非晶态二氧化硅作为主要原料，再经独特工艺加工而成的微粉。该产品纯度高，具有热膨胀系数小，内应力低，高耐湿性，低放射性等优良特性。并具有以下特性：极低的线膨胀系数；良好的电磁辐射性；耐化学腐蚀等稳定的化学特性；合理有序、可控的粒度分布。主要使用于电子封装、熔模铸造、高档电气绝缘、油漆涂料、硅橡胶等行业。
目前，制备熔融硅硅微粉的方法有化学法，化学法中较为普遍的是溶胶-凝胶法。利用水玻璃和无机酸为原料，通过控制溶剂、乳化剂与水玻璃的比例、乳化时的转速以及添加剂的用量等工艺参数，从而制备出硅微粉。但该类方法工艺复杂，参数较难控制，且使用了大量的表面活性剂和有机添加剂，对产品的后续处理以及环境的友好化不利；另一种方法将硅溶胶真空干燥或喷雾干燥，再利用等离子体火焰或气体火焰进行煅烧，通过研磨最终获得硅微粉。此类方法不仅工艺过程复杂，而且设备要求苛刻，制备成本同样很高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对以化学法制备的熔融硅微粉需要使用大量的表面活性剂和有机添加剂，对产品后续处理以及环境的友好化不利的问题，本发明主要是将酿酒后的葡萄皮渣与硫酸溶液混合加热，得到滤液，并将其与硫酸钙等物质混合，收集滤渣，将其与硫酸溶液混合静置，得到酒石酸溶解液，接着将其与柠檬酸、L-苹果酸混合加热，得到复合植物酸溶液，然后将其与磁选球磨得到的粗选石英砂粉末混合搅拌，并水浴加热，过滤，得到高纯石英砂粉末，对其进行煅烧球磨后，与复合植物酸溶液进行混合，过滤，将滤渣干燥即可。本发明利用复合植物酸进行制备，避免使用大量的表面活性剂和有机添加剂，不会污染环境，环保。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）收集20～25g酿酒后葡萄皮渣置于烧杯中，对烧杯中添加80～85mL质量分数10%硫酸溶液，搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热45～60min，随后过滤并收集滤液，取10～15mL滤液置于85～90℃下水浴加热10～15min；
（2）待水浴加热完成后，向烧杯中添加2～3g碳酸钙，并同时滴加质量分数5%氢氧化钙溶液调节pH至7.0，随后搅拌混合并静置沉淀25～30min，过滤并收集滤渣，按质量比1:5，将滤渣与质量分数15%硫酸溶液搅拌混合，静置3～5h后，在4500～5000r/min下离心分离10～15min，收集上层清液，制备得酒石酸溶解液；
（3）按重量份数计，分别称量10～15份柠檬酸、45～50份酒石酸溶解液、5～10份L-苹果酸置于烧杯中，搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热25～30min，制备得复合植物酸溶液，备用；
（4）选取天然石英砂，将其洗净并晾干，在450～500r/min下球磨3～5h，过120～130目筛，收集石英砂粉末，对其磁选除杂后，再次球磨1～2h，过145～150目筛，收集得粗选石英砂粉末；
（5）按质量比1:10，将粗选石英砂粉末与步骤（3）备用的复合植物酸溶液搅拌混合，在65～70℃下水浴加热1～2h，随后过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液pH至7.0后，在65～70℃下干燥6～8h，制备得高纯石英砂粉末；
（6）将上述制备的高纯石英砂粉末置于石墨坩埚中，在450～500℃下预热25～30min，随后按15℃/min升温至1800～1850℃，保温熔融1～2h后，静置冷却至室温，即可得到熔融二氧化硅；
（7）将上述制备的熔融二氧化硅破碎并置于球磨机中，在550～600r/min下球磨3～5h并过185～190目筛，随后收集熔融二氧化硅粉末，按质量比1:10，将熔融二氧化硅粉末与步骤（3）制备的复合植物酸溶液搅拌混合，在45～50℃下水浴加热1～2h后，过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤至洗涤液pH至7.0，再在65～70℃下干燥6～8h，即可制备得一种复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉。
本发明利用复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉SiO2≥99.9％，Fe3+≤1×10-6，Cl-≤1×10-6，电导率≤2.7μs/cm。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的高纯熔融硅微粉中未添加大量的表面活性剂和有机添加剂，利用复合植物酸制备而得，不会污染环境，环保；
（2）本发明制备的高纯熔融硅微粉纯度较高，SiO2≥99.9％，且其绝缘性能好，电导率≤2.7μs/cm。
具体实施方式
首先收集20～25g酿酒后葡萄皮渣置于烧杯中，对烧杯中添加80～85mL质量分数10%硫酸溶液，搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热45～60min，随后过滤并收集滤液，取10～15mL滤液置于85～90℃下水浴加热10～15min；待水浴加热完成后，向烧杯中添加2～3g碳酸钙，并同时滴加质量分数5%氢氧化钙溶液调节pH至7.0，随后搅拌混合并静置沉淀25～30min，过滤并收集滤渣，按质量比1:5，将滤渣与质量分数15%硫酸溶液搅拌混合，静置3～5h后，在4500～5000r/min下离心分离10～15min，收集上层清液，制备得酒石酸溶解液；再按重量份数计，分别称量10～15份柠檬酸、45～50份酒石酸溶解液、5～10份L-苹果酸置于烧杯中，搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热25～30min，制备得复合植物酸溶液，备用；接着选取天然石英砂，将其洗净并晾干，在450～500r/min下球磨3～5h，过120～130目筛，收集石英砂粉末，对其磁选除杂后，再次球磨1～2h，过145～150目筛，收集得粗选石英砂粉末；然后按质量比1:10，将粗选石英砂粉末与备用的复合植物酸溶液搅拌混合，在65～70℃下水浴加热1～2h，随后过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液pH至7.0后，在65～70℃下干燥6～8h，制备得高纯石英砂粉末；将上述制备的高纯石英砂粉末置于石墨坩埚中，在450～500℃下预热25～30min，随后按15℃/min升温至1800～1850℃，保温熔融1～2h后，静置冷却至室温，即可得到熔融二氧化硅；最后将上述制备的熔融二氧化硅破碎并置于球磨机中，在550～600r/min下球磨3～5h并过185～190目筛，随后收集熔融二氧化硅粉末，按质量比1:10，将熔融二氧化硅粉末与制备的复合植物酸溶液搅拌混合，在45～50℃下水浴加热1～2h后，过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤至洗涤液pH至7.0，再在65～70℃下干燥6～8h，即可制备得一种复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉。
实例1
首先收集25g酿酒后葡萄皮渣置于烧杯中，对烧杯中添加85mL质量分数10%硫酸溶液，搅拌混合并置于70℃下水浴加热60min，随后过滤并收集滤液，取15mL滤液置于90℃下水浴加热15min；待水浴加热完成后，向烧杯中添加3g碳酸钙，并同时滴加质量分数5%氢氧化钙溶液调节pH至7.0，随后搅拌混合并静置沉淀30min，过滤并收集滤渣，按质量比1:5，将滤渣与质量分数15%硫酸溶液搅拌混合，静置5h后，在5000r/min下离心分离15min，收集上层清液，制备得酒石酸溶解液；再按重量份数计，分别称量15份柠檬酸、50份酒石酸溶解液、10份L-苹果酸置于烧杯中，搅拌混合并置于70℃下水浴加热30min，制备得复合植物酸溶液，备用；接着选取天然石英砂，将其洗净并晾干，在500r/min下球磨5h，过130目筛，收集石英砂粉末，对其磁选除杂后，再次球磨2h，过150目筛，收集得粗选石英砂粉末；然后按质量比1:10，将粗选石英砂粉末与备用的复合植物酸溶液搅拌混合，在70℃下水浴加热2h，随后过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液pH至7.0后，在70℃下干燥8h，制备得高纯石英砂粉末；将上述制备的高纯石英砂粉末置于石墨坩埚中，在500℃下预热30min，随后按15℃/min升温至1850℃，保温熔融2h后，静置冷却至室温，即可得到熔融二氧化硅；最后将上述制备的熔融二氧化硅破碎并置于球磨机中，在600r/min下球磨5h并过190目筛，随后收集熔融二氧化硅粉末，按质量比1:10，将熔融二氧化硅粉末与制备的复合植物酸溶液搅拌混合，在50℃下水浴加热2h后，过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤至洗涤液pH至7.0，再在70℃下干燥8h，即可制备得一种复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉。
经检测，本发明利用复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉SiO2含量为99.9％，Fe3+含量为1×10-6，Cl-含量为1×10-6，电导率为2.7μs/cm。
实例2
首先收集20g酿酒后葡萄皮渣置于烧杯中，对烧杯中添加80mL质量分数10%硫酸溶液，搅拌混合并置于65℃下水浴加热45min，随后过滤并收集滤液，取15mL滤液置于85℃下水浴加热10min；待水浴加热完成后，向烧杯中添加2g碳酸钙，并同时滴加质量分数5%氢氧化钙溶液调节pH至7.0，随后搅拌混合并静置沉淀25min，过滤并收集滤渣，按质量比1:5，将滤渣与质量分数15%硫酸溶液搅拌混合，静置3h后，在4500r/min下离心分离10min，收集上层清液，制备得酒石酸溶解液；再按重量份数计，分别称量12份柠檬酸、47份酒石酸溶解液、7份L-苹果酸置于烧杯中，搅拌混合并置于67℃下水浴加热27min，制备得复合植物酸溶液，备用；接着选取天然石英砂，将其洗净并晾干，在450r/min下球磨3h，过120目筛，收集石英砂粉末，对其磁选除杂后，再次球磨1h，过145目筛，收集得粗选石英砂粉末；然后按质量比1:10，将粗选石英砂粉末与备用的复合植物酸溶液搅拌混合，在65℃下水浴加热1h，随后过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液pH至7.0后，在65℃下干燥6h，制备得高纯石英砂粉末；将上述制备的高纯石英砂粉末置于石墨坩埚中，在450℃下预热25min，随后按15℃/min升温至1800℃，保温熔融1h后，静置冷却至室温，即可得到熔融二氧化硅；最后将上述制备的熔融二氧化硅破碎并置于球磨机中，在550r/min下球磨3h并过185目筛，随后收集熔融二氧化硅粉末，按质量比1:10，将熔融二氧化硅粉末与制备的复合植物酸溶液搅拌混合，在45℃下水浴加热1h后，过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤至洗涤液pH至7.0，再在65℃下干燥6h，即可制备得一种复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉。
经检测，本发明利用复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉SiO2含量为99.94％，Fe3+含量为0.8×10-6，Cl-含量为0.9×10-6，电导率为2.6μs/cm。
实例3
首先收集22g酿酒后葡萄皮渣置于烧杯中，对烧杯中添加82mL质量分数10%硫酸溶液，搅拌混合并置于67℃下水浴加热50min，随后过滤并收集滤液，取12mL滤液置于87℃下水浴加热12min；待水浴加热完成后，向烧杯中添加2.5g碳酸钙，并同时滴加质量分数5%氢氧化钙溶液调节pH至7.0，随后搅拌混合并静置沉淀27min，过滤并收集滤渣，按质量比1:5，将滤渣与质量分数15%硫酸溶液搅拌混合，静置4h后，在4700r/min下离心分离12min，收集上层清液，制备得酒石酸溶解液；再按重量份数计，分别称量12份柠檬酸、47份酒石酸溶解液、7份L-苹果酸置于烧杯中，搅拌混合并置于67℃下水浴加热27min，制备得复合植物酸溶液，备用；接着选取天然石英砂，将其洗净并晾干，在470r/min下球磨4h，过125目筛，收集石英砂粉末，对其磁选除杂后，再次球磨1h，过147目筛，收集得粗选石英砂粉末；然后按质量比1:10，将粗选石英砂粉末与备用的复合植物酸溶液搅拌混合，在67℃下水浴加热2h，随后过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液pH至7.0后，在67℃下干燥7h，制备得高纯石英砂粉末；将上述制备的高纯石英砂粉末置于石墨坩埚中，在470℃下预热27min，随后按15℃/min升温至1820℃，保温熔融2h后，静置冷却至室温，即可得到熔融二氧化硅；最后将上述制备的熔融二氧化硅破碎并置于球磨机中，在570r/min下球磨4h并过187目筛，随后收集熔融二氧化硅粉末，按质量比1:10，将熔融二氧化硅粉末与制备的复合植物酸溶液搅拌混合，在47℃下水浴加热1h后，过滤并收集滤渣，用去离子水洗涤至洗涤液pH至7.0，再在67℃下干燥7h，即可制备得一种复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉。
经检测，本发明利用复合植物酸制备的高纯熔融硅微粉SiO2含量为99.96％，Fe3+含量为0.95×10-6，Cl-含量为0.97×10-6，电导率为2.6μs/cm。