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如何制备高纯合成石英粉?

编辑:石嘴山市金一诺石英材料时间:2020-06-30

  高纯度石英粉一般是指SiO2成分高过99.99%的石英粉体,是石英玻璃管、石英坩埚、石英管及方解石棒料等的关键原材料。此外,高纯度石英粉還是一种高品质无机物填充料,广泛运用于塑胶、硫化橡胶、建筑涂料、电子器件及新科技产品等制造行业中。在其中,半导体封装原材料以及用石英坩埚、太阳能发电、光纤通信系统、SiO2塑料薄膜原材料等高新科技产业链均对石英粉的纯净度规定愈来愈高。

  现阶段,制取高纯度石英粉的方式 关键有几大方式:一是物理学法,即机械设备破碎法,原材料是纯天然高纯度石英矿;二是有机合成法,包含液相生成法和高效液相生成法。现阶段,因为成矿地质学标准不一样,纯天然石英矿纯化生产工艺与机器设备是牵制方解石矿物质高提纯运用的较大短板。因而,近些年选用有机合成法制取高纯度生成石英粉日渐变得重要。

  1、高纯度石英粉液相生成法

  液相法生成石英粉最开始由法国Degussa企业1941年开发设计取得成功,1957年英国Cabot企业和二十世纪七十年代末荷兰Rhodia企业也陆续开发设计取得成功,所生成的SiO2粉目前市面上又称之为“白碳黑”。其基本原理是运用硅或有机硅材料的氟化物(如SiCl4或CH3SiCl3等)为原材料,根据各种各样方式将原材料变为汽体,使之在氢-co2流高溫下(一般为1200-1600℃)水解反应制取浓烟状的SiO2,经制冷、分离出来、脱酸等全过程后即获得制成品的SiO2颗粒物,该生成技术性又称之为“Aerosil”法。液相水解反应式为:

  因高溫下SiCl4的水解反应在很短的時间内进行,规定反映原材料在非常短的時间内做到外部经济上的匀称混和,且HCl的转化成导致机器设备浸蚀比较严重,对管式反应器形式、生产线设备材料、加温方法、入料方法均有很高规定,并且耗能大,造成 产品成本高,使商品价格比较贵。

  Park等选用SiCl4的二步液相水解反应法制取生成高纯度石英粉,防止了所述难题的出現。即第一步,SiCl4与150℃水蒸汽反映,一部分水解反应,产生单分散化和近球型的氧氯化硅SiClxOy(OH)z颗粒。第二步,这种氧氯化硅颗粒在1000℃进一步水解反应转换成SiO2颗粒。

  ▲传统式液相法与二步液相水解反应法制取生成石英粉的加工工艺前后对比

  因而,根据操纵第一步超低温液相水解反应产生的颗粒物形状和粒度,再经第二步的高溫液相水解反应后就可以得到需要的石英粉体。除此之外,该方式 制取产生的SiO2颗粒表层Cl成分低,省掉了表层酸性气体的吸附加工工艺,不但防止了脱酸全过程引进新残渣,并且减少了产品成本。

  二步液相水解反应法制取生成SiO2粉与传统式方式 对比,低成本,机器设备简易,商品分散度和外貌好,颗粒度匀称;但该技术性加工工艺较繁杂,高效率低,技术性还不完善。

  2、高纯度石英粉高效液相生成法

  与液相生成法对比,高效液相生成法具备反映温度低、机器设备简易,耗能少等优势,现阶段工业生产上普遍选用高效液相生成法制取超微粉碎。在高效液相中生成超微粉碎,能精准操纵成分成分;能完成分子结构/分子水准的匀称混和;有有机溶剂稀释液,易于控制反映;有利于加上别的成分,制取夹杂型金属氧化物粉体设备。现阶段,用以制取石英粉体的高效液相生成法关键有胶体溶液-疑胶法、离子交换法、微保湿乳液法[23-25]、高效液相水解反应法等。