一种无机复合粉体及其制备方法与流程

本发明涉及一种无机复合粉体及其制备方法，属于超细功能材料制备及应用技术领域。

背景技术：

超细粉碎工艺作为迅速发展起来的一项跨学科、跨行业的高新技术，是粉体深加工中的难点，也是制备技术中的关键，对现代高科技和新材料产业的发展起着重要的推动作用。超细粉体在不同领域中界定的指标不同，一般而言矿物学将粒度范围在纳米到微米范围(如0.2～10μm)的物料称为超细粉体。粉体颗粒的复合化是构建新物质的重要途径，制备出的新物质可以改变单一颗粒的表面性质，增加颗粒的表面能。通过颗粒复合促进颗粒功能化，由于复合粉体比表面积大而具有良好的分散性能和吸附性能；随着粒子的表面原子数成倍增加，使得复合超细粉体具有较强的催化性和表面活性，因而具有填充性能好、补强作用优的特点。

复合粉体的制备方法很多，机械法因投资少、工艺简单、易于形成生产规模而成为主要的制备方法。但多数机械法都有一定的局限性，存在许多需要解决和完善的问题，譬如有的方法超微细粉的收得率不高，能耗相对较大；有的方法虽然可批量化工业生产，但对原料选择性较强；有的制取超细粉后分级困难；有的复合粉体只是几种物料简单混拌而成，不能形成复合粒子，性能不佳。

技术实现要素：

本发明通过机械力化学法生成casio3-sio2-caco3结构无机复合粉体，易于保持硅灰石针状集合体晶型，超细化后形成微纳米纤维结构，成几何倍数提高比表面积，达到优化其性能的目的，解决了上述问题。

本发明提供了一种无机复合粉体，所述无机复合粉体，按重量百分比，由下述组分组成：

casio360-80％

sio25-25％

caco35-25％；

所述无机复合粉体的比表面积为5-20m²/g。

本发明优选为所述无机复合粉体的粒径x50为0.1-2um。

本发明优选为所述无机复合粉体的粒径x90为0.2-5um。

本发明又一目的为提供一种上述无机复合粉体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：s1、将硅灰石粉、分散剂ⅰ和水调成硅灰石浆料，调节ph为6.0-6.5，研磨，所述硅灰石粉的粒度x50为30-70um，所述硅灰石粉中casio3的含量为85-95％；s2、将石英砂、分散剂ⅱ和水调成石英砂浆料，调节ph为5.5-6.2，研磨，所述石英砂的粒度x50为10-20um，所述石英砂中sio2的含量为92-98％；s3、将步骤s1所得产品、步骤s2所得产品分离研磨介质后混合、研磨、分离研磨介质，所述硅灰石粉中casio3与石英砂中sio2的重量比为2.4-16：1；s4、将方解石、分散剂ⅲ和水调成方解石浆料后与步骤s3所得产品混合、研磨，所述方解石的粒度x50为10-20um，所述方解石中caco3的含量为90-99％，所述方解石浆料与步骤s3所得产品的重量比为1：4-15；s5、将步骤s4所得产品分离研磨介质后除去铁质污染物、浓缩、干燥、解聚。

本发明在液体介质体系下，通过控制研磨工艺条件，增加能量输入使矿物产生机械力化学固态反应；借助颗粒微细化产生的机械力活化效应，控制颗粒匹配尺度，调整矿物颗粒间作用行为和颗粒表面官能团形态，引发颗粒间的界面反应和其他强力结合从而形成复合颗粒。

本发明优选为所述硅灰石浆料中硅灰石粉的浓度为30-40％，所述分散剂ⅰ为六偏磷酸钠，所述分散剂ⅰ添加量为硅灰石粉质量的0.5-0.6％；所述步骤s1的研磨介质为0.6-0.8mm氧化锆球，介质填充率为45-50％，1500-1600rpm研磨90-150min。

本发明优选为所述石英砂浆料中石英砂的浓度为45-55％，所述分散剂ⅱ为多聚磷酸钠，所述分散剂ⅱ添加量为石英砂质量的0.6-0.7％；所述步骤s2的研磨介质为0.4-0.5mm氧化锆球，介质填充率为50-55％，1600-1700rpm研磨60-90min。

本发明优选为所述步骤s3的混合条件为：80-120rpm搅拌20-30min；所述步骤s3的研磨介质为0.3-0.4mm氧化锆球，介质填充率为50-55％，1600-1700rpm研磨60-90min。

本发明优选为所述方解石浆料中方解石的浓度为40-50％，所述分散剂ⅲ为聚丙烯酸钠，所述分散剂ⅲ添加量为方解石质量的0.7-0.8％；所述步骤s4的研磨介质为0.2-0.3mm氧化锆球，介质填充率为55-60％，1700-1800rpm研磨90-120min。

本发明所述分散剂为六偏磷酸钠、多聚磷酸钠和聚丙烯酸钠，分散剂分子吸附在颗粒表面，降低了颗粒的表面能，阻碍了新生裂纹的闭合，从而减少了颗粒的团聚，并改善了粉体的流动性。

本发明采用1-3mol/l的盐酸调节ph，本发明添加盐酸以化学法破坏硅灰石、石英矿物结构，利于粉体颗粒解聚，并形成活性基团。

本发明有益效果为：

本发明所述无机复合粉体的比表面积显著提高，具有较强的催化性和表面活性，填充补强性能提高，扩大了产品的应用领域；

本发明所述制备方法克服了粒子团聚现象产生，提高了磨矿和分选效率，有效降低了磨矿所需能耗；

本发明所述制备方法经多级连续研磨复合后的超细粉体粉磨能耗明显减少，比传统的单一粉碎工艺降低了生产运行成本。

附图说明

本发明附图1幅，

图1为研磨工艺流程示意图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述搅拌磨在筒体内壁设有挡板或销钉，以增大筒体内研磨介质的速度差值，增加速度梯度，强化粉碎效果。

无机复合粉体的性能以粒度、比表面积、白度、化学成分为主要检测内容，下述实施例中，各项指标测定方法如下：

粒度检测方法：依据gb/t19077-2016《粒度分布激光衍射法》，采用辽宁丹东百特仪器有限公司生产的bt-2000型激光粒度分析仪对试验样品进行检测，其基本原理为米氏散射理论及其近似理论。

比表面积检测方法：依据gb/t19587-2017《气体吸附bet法测定固态物质比表面积》，采用北京精微高博科学技术有限公司生产的jw-bk型静态氮吸附仪测定样品的比表面积。

白度采用gb/t5950-2008《建筑材料与非金属矿产品白度测量方法》检测。

按硅酸盐岩石化学分析方法(gb/t14506.3-2010)进行化学成分检检测。

实施例1

一种湿法超细研磨制备无机复合粉体的方法，所述方法包括如下步骤：

s1、将硅灰石粉、水和六偏磷酸钠在调浆罐a中调成硅灰石浆料，再加入1mol/l的盐酸，调节ph为6.0后，泵入搅拌磨ⅰ中，在搅拌磨ⅰ内加入0.6mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为45％，1500rpm研磨90min，所述硅灰石粉的粒度x50为30um，所述硅灰石粉中casio3的含量为91％，所述硅灰石浆料中硅灰石粉的浓度为32％，所述六偏磷酸钠添加量为硅灰石粉质量的0.5％；

s2、将石英砂、水和多聚磷酸钠在调浆罐b中调成石英砂浆料，再加入1mol/l的盐酸，调节ph为5.5后，泵入搅拌磨ⅱ中，在搅拌磨ⅱ内加入0.4mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为50％，1600rpm研磨60min，所述石英砂的粒度x50为10um，所述石英砂中sio2的含量为94％，所述石英砂浆料中石英砂的浓度为46％，所述多聚磷酸钠添加量为石英砂质量的0.6％；

s3、将步骤s1所得产品、步骤s2所得产品分离研磨介质后泵入储浆罐c90rpm搅拌20min，再泵入搅拌磨ⅲ研磨，在搅拌磨ⅲ内加入0.3mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为50％，1600rpm研磨60min，分离研磨介质，然后泵入搅拌磨ⅳ，所述硅灰石粉中casio3与石英砂中sio2的重量比为8.07：1；

s4、将方解石、水和聚丙烯酸钠在调浆罐d中调成方解石浆料后泵入搅拌磨ⅳ中，在搅拌磨ⅳ内加入0.3mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为55％，1700rpm与步骤s3所得产品研磨90min，所述方解石的粒度x50为10um，所述方解石中caco3的含量为98％，所述方解石浆料中方解石的浓度为41％，所述聚丙烯酸钠添加量为方解石质量的0.7％，所述方解石浆料与步骤s3所得产品的重量比为1：8.7；

s5、将步骤s4所得产品分离研磨介质后经磁选机除去铁质污染物、浓缩、干燥脱水、解聚。

得到的复合超细粉体性能检测结果见表1。

实施例2

一种湿法超细研磨制备无机复合粉体的方法，所述方法包括如下步骤：

s1、将硅灰石粉、水和六偏磷酸钠在调浆罐a中调成硅灰石浆料，再加入3mol/l的盐酸，调节ph为6.5后，泵入搅拌磨ⅰ中，在搅拌磨ⅰ内加入0.8mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为50％，1600rpm研磨150min，所述硅灰石粉的粒度x50为70um，所述硅灰石粉中casio3的含量为91％，所述硅灰石浆料中硅灰石粉的浓度为40％，所述六偏磷酸钠添加量为硅灰石粉质量的0.6％；

s2、将石英砂、水和多聚磷酸钠在调浆罐b中调成石英砂浆料，再加入3mol/l的盐酸，调节ph为6.2后，泵入搅拌磨ⅱ中，在搅拌磨ⅱ内加入0.4mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为55％，1700rpm研磨90min，所述石英砂的粒度x50为20um，所述石英砂中sio2的含量为94％，所述石英砂浆料中石英砂的浓度为55％，所述多聚磷酸钠添加量为石英砂质量的0.7％；

s3、将步骤s1所得产品、步骤s2所得产品分离研磨介质后泵入储浆罐c120rpm搅拌30min，再泵入搅拌磨ⅲ研磨，在搅拌磨ⅲ内加入0.4mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为55％，1700rpm研磨90min，分离研磨介质，然后泵入搅拌磨ⅳ，所述硅灰石粉中casio3与石英砂中sio2的重量比为3.29：1；

s4、将方解石、水和聚丙烯酸钠在调浆罐d中调成方解石浆料后泵入搅拌磨ⅳ中，在搅拌磨ⅳ内加入0.3mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为55％，1700rpm与步骤s3所得产品研磨90min，所述方解石的粒度x50为20um，所述方解石中caco3的含量为98％，所述方解石浆料中方解石的浓度为50％，所述聚丙烯酸钠添加量为方解石质量的0.8％，所述方解石浆料与步骤s3所得产品的重量比为1：4.12；

s5、将步骤s4所得产品分离研磨介质后经磁选机除去铁质污染物、浓缩、干燥脱水、解聚。

得到的复合超细粉体性能检测结果见表1。

实施例3

一种湿法超细研磨制备无机复合粉体的方法，所述方法包括如下步骤：

s1、将硅灰石粉、水和六偏磷酸钠在调浆罐a中调成硅灰石浆料，再加入1mol/l的盐酸，调节ph为6.2后，泵入搅拌磨ⅰ中，在搅拌磨ⅰ内加入0.7mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为48％，1550rpm研磨120min，所述硅灰石粉的粒度x50为45um，所述硅灰石粉中casio3的含量为91％，所述硅灰石浆料中硅灰石粉的浓度为35％，所述六偏磷酸钠添加量为硅灰石粉质量的0.55％；

s2、将石英砂、水和多聚磷酸钠在调浆罐b中调成石英砂浆料，再加入2mol/l的盐酸，调节ph为5.8后，泵入搅拌磨ⅱ中，在搅拌磨ⅱ内加入0.45mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为53％，1650rpm研磨75min，所述石英砂的粒度x50为15um，所述石英砂中sio2的含量为94％，所述石英砂浆料中石英砂的浓度为50％，所述多聚磷酸钠添加量为石英砂质量的0.65％；

s3、将步骤s1所得产品、步骤s2所得产品分离研磨介质后泵入储浆罐c100rpm搅拌25min，再泵入搅拌磨ⅲ研磨，在搅拌磨ⅲ内加入0.35mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为53％，1650rpm研磨75min，分离研磨介质，然后泵入搅拌磨ⅳ，所述硅灰石粉中casio3与石英砂中sio2的重量比为4.84：1；

s4、将方解石、水和聚丙烯酸钠在调浆罐d中调成方解石浆料后泵入搅拌磨ⅳ中，在搅拌磨ⅳ内加入0.3mm氧化锆球作为研磨介质，介质填充率为53％，1700rpm与步骤s3所得产品研磨90min，所述方解石的粒度x50为15um，所述方解石中caco3的含量为98％，所述方解石浆料中方解石的浓度为45％，所述聚丙烯酸钠添加量为方解石质量的0.75％，所述方解石浆料与步骤s3所得产品的重量比为1：5.98；

s5、将步骤s4所得产品分离研磨介质后经磁选机除去铁质污染物、浓缩、干燥脱水、解聚。

得到的复合超细粉体性能检测结果见表1。

对比例1

采用与实施例3相同的硅灰石原矿为原料，将硅灰石粉加入到lhl-60型流化床式气流磨(潍坊正远粉体工程设备有限公司制造)生产线，该生产线由空气压缩机及气源净化系统、给料系统、磨体、成品收集系统、电器控制柜等组成。控制工艺参数：气流粉碎压力0.8mpa，分级机转速12000r/min，以该设备加工的硅灰石粉产品检测结果见表1。

表1