本发明涉及一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺。
背景技术：
硅酸锆(zrsio4)俗称矽酸锆，是由天然锆英石经超细粉碎，除铁、钛加工，表面改性处理等工艺加工而成。其产品属于化工产品类，主要用作陶瓷坯釉的乳白剂。我国的硅酸锆加工始于1992年，其主要设备是搅拌球磨机，磨介为φ8mm的钇稳定氧化锆研磨球，采用单台周期式研磨工艺，硅酸锆粉细度为:d50≦1.5μm，烘干采用喷雾干燥塔，该工艺的特点是效率低、成本高、粉尘大。1998年国内部分企业为降低成本，采用φ8m钢球为磨介研磨，后酸洗除铁，压滤机脱水工艺制造硅酸锆。但由于严重污染环境和产品质量不稳定，在2003年被淘汰。
目前，制备硅酸锆原始纳米粉体的方法主要有固相法、沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等多种方法。在团聚体粉体的制备过程中，硅酸锆原始纳米粉体一般需要经过煅烧、喷雾造粒和高温烧结等工艺，在经过上述工艺处理过后，原始纳米粉体晶粒绝大部分往往长大为微米晶粒，使得最终制得的团聚体粉体为微米级，如在烧结作用下，多个纳米粉体小颗粒之间会发生粘连成为微米球形粉体；以硅酸锆微米团聚体结构，难以展现纳米涂层性能优势；同时，微米球形粉体表面一般比较疏松、粗糙，结合强度较低，影响其使用性能；并且现有技术的后续处理工序过多、过于繁杂。粉体作为原料时，由其制得的涂层结构中几乎不存在纳米结构，难以展现纳米涂层性能优势；同时，微米球形粉体表面一般比较疏松、粗糙，结合强度较低，影响其使用性能；并且现有技术的后续处理工序过多、过于繁杂。
技术实现要素：
为了克服上述问题，本发明提供了一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺，包括以下步骤：
1）精选硅酸锆和氯氧化锆；
2）将以质量百分比为90～96%的硅酸锆和4～10%的氯氧化锆加入水进行混合，分离出沉淀进行洗涤，干燥，得到一号料；
3）在一号料中加入硝酸，然后放入球磨机中进行加工，得到二号料；
4）在二号料中先加入氯化锌，再加入与氯化锌摩尔比为0.8~1.5：1的水，进行水热反应，反应温度为420-480℃，反应时间为12-15h，得到三号料；
5）将三号料加入纳米浆料水分离装置，同时加入为三号料质量比20%的硝酸，用搅拌装置搅拌15min，沉降20h，水分达到63%时再搅拌15min，静置沉降22h，至55%的水分，得到四号料；
6）将四号料用液态送粉器和感应等离子球化设备进行处理，对四号料中的硅酸锆纳米粉体进行团聚、球化及致密化处理，得到载体型纳米级硅酸锆粉体。
上述技术方案的有益之处在于：
本发明的技术要点在于利用各工序将原料按步骤分别制成四号料，特别是一号料、二号料、三号料的制备，其是严格控制配料的配比量，且严格把控加工参数，以使氯氧化锆、硝酸、氯化锌与硅酸锆之间能形成充分的反应，确保粉体的纯度，可以避免硅酸锆粉体发生硬团聚，使硅酸锆颗粒保持纳米晶体结构，粒径为50-80nm，流动性可以达到30s~45s/50g，通过运用液态送粉技术及感应等离子体球化技术制备致密的硅酸锆球形纳米团聚体粉体，防止缺陷的产生，有效的杜绝杂质的引入，保证了产品的纯度与品质。
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式
实施例1
一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺，包括以下步骤：
1）精选硅酸锆和氯氧化锆；
2）将以质量百分比为90～96%的硅酸锆和4～10%的氯氧化锆加入水进行混合，分离出沉淀进行洗涤，干燥，得到一号料；
3）在一号料中加入硝酸，然后放入球磨机中进行加工，得到二号料；
4）在二号料中先加入氯化锌，再加入与氯化锌摩尔比为0.8~1.5：1的水，进行水热反应，反应温度为420-480℃，反应时间为12-15h，得到三号料；
5）将三号料加入纳米浆料水分离装置，同时加入为三号料质量比20%的硝酸，用搅拌装置搅拌15min，沉降20h，水分达到63%时再搅拌15min，静置沉降22h，至55%的水分，得到四号料；
6）将四号料用液态送粉器和感应等离子球化设备进行处理，对四号料中的硅酸锆纳米粉体进行团聚、球化及致密化处理，得到载体型纳米级硅酸锆粉体。
优选的，在步骤2）中，所述水与原料的质量比为2-4：1。
更优选的，所述水与原料的质量比为3：1。
优选的，在步骤3）中，所述球磨加工分为两段，第一段球磨电流为380a，球磨时间为30-50min，第二段球磨电流为350-360a，球磨时间为2-4h。
更优选的，所述的第一段球磨时间为38min，第二段球磨时间为3.2h。
优选的，在步骤4）中，所述水与氯化锌摩尔比为1.2：1。
优选的，在步骤4）中，所述的反应温度为450℃，反应时间为13h。
实施例2
如实施例1所述的一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺，其中部分步骤还可以采用以下工艺：
具体的，在步骤2）中，所述水与原料的质量比为3：1。
具体的，在步骤3）中，所述球磨加工分为两段，第一段球磨电流为380a，球磨时间为42min，第二段球磨电流为350-360a，球磨时间为2.8h。
具体的，在步骤4）中，所述水与氯化锌摩尔比为1.4：1。
具体的，在步骤4）中，所述的反应温度为430℃，反应时间为14h。
实施例3
如实施例1所述的一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺，其中部分步骤还可以采用以下工艺：
具体的，在步骤2）中，所述水与原料的质量比为2：1。
具体的，在步骤3）中，所述球磨加工分为两段，第一段球磨电流为380a，球磨时间为30min，第二段球磨电流为350-360a，球磨时间为4h。
具体的，在步骤4）中，所述水与氯化锌摩尔比为0.8：1。
具体的，在步骤4）中，所述的反应温度为420℃，反应时间为15h。
实施例4
如实施例1所述的一种载体型纳米级硅酸锆的制备工艺，其中部分步骤还可以采用以下工艺：
具体的，在步骤2）中，所述水与原料的质量比为4：1。
具体的，在步骤3）中，所述球磨加工分为两段，第一段球磨电流为380a，球磨时间为50min，第二段球磨电流为350-360a，球磨时间为2h。
具体的，在步骤4）中，所述水与氯化锌摩尔比为1.5：1。
具体的，在步骤4）中，所述的反应温度为480℃，反应时间为12h。
本发明的技术要点在于利用各工序将原料按步骤分别制成四号料，特别是一号料、二号料、三号料的制备，其是严格控制配料的配比量，且严格把控加工参数，以使氯氧化锆、硝酸、氯化锌与硅酸锆之间能形成充分的反应，确保粉体的纯度，可以避免硅酸锆粉体发生硬团聚，使硅酸锆颗粒保持纳米晶体结构，粒径为50-80nm，流动性可以达到30s~45s/50g，通过运用液态送粉技术及感应等离子体球化技术制备致密的硅酸锆球形纳米团聚体粉体，防止缺陷的产生，有效的杜绝杂质的引入，保证了产品的纯度与品质。
性能试验：
试验方法：
1）成分化验按yb876-76锆英石精矿化学分析方法。
）粒度检测以美国布鲁克海文公司分析仪等国际认可的粒度检测仪器作为标准仪器。
试验结果下表所示：
表1
表2
表3
表4
注：表1-4分别为本发明上述4个实施例所制出的硅酸锆的试验结果。
试验结论：
通过表1-4可以看出，经过本发明上述四个实施例所记载的技术方案，即在步骤2）中，所述水与原料的质量比为2-4：1；在步骤3）中，所述球磨加工分为两段，第一段球磨电流为380a，球磨时间为30-50min，第二段球磨电流为350-360a，球磨时间为2-4h；在步骤4）中，所述水与氯化锌摩尔比为0.8~1.5：1；在步骤4）中，所述的反应温度为420-480℃，反应时间为12-15h；均可制得的载体型纳米级硅酸锆，其中以实施例1所记载的技术方案，即在步骤2）中，所述水与原料的质量比为3：1；在步骤3）中，所述球磨加工分为两段，第一段球磨电流为380a，球磨时间为38min，第二段球磨电流为350-360a，球磨时间为3.2h；在步骤4）中，所述水与氯化锌摩尔比为1.2：1；在步骤4）中，所述的反应温度为450℃，反应时间为13h所制得的载体型纳米级硅酸锆的质量最佳。