[00273970]最新专利技术物理法纳米球形石英粉最新制备提取技术

物理法纳米球形石英粉最新制备提取技术

　　项目简介：

　　一、技术工艺及产品创新点

　　以天然优质硅质矿物如石英为原料制备球形硅微粉技术在我国也就近几年才慢慢发展起来，目前技术还很不成熟，与国外相比差距很大，尤其是对小于3μm硅微粉的球化技术基本处于空白。而在国外，尤其是日本对于亚微米纳米级超微石英粉的球化技术处于*水平。国内目前对于纳米二氧化硅的研究很多，但一般都是采用化学方法合成。本制备技术工艺路线与现有技术完全不同，采用的是纯物理方法，其创新性主要表现在以下几个方面：

　　⑴ 项目是以天然优质硅石为原料，不需经过化学试剂溶解制成硅酸盐化合或者其它有机硅化合物进行化学沉淀或者其他化学过程制成前驱体，而是经过提纯制成高纯砂后，采用先进的超细粉碎工艺制成超微石英粉，这是一个纯粹的物理过程。

　　⑵ 超微石英粉通过高温焰流雾化修饰球形化，再经骤冷捕获工艺获及纳化提取纳米级尺寸球形硅微粉，这也是一个热力学物理过程。

　　目前，国内球形硅微粉一般都采用等离子体法和燃烧火焰法制造，所制备粉体粒径较大，通常都是微粉级，且质量不稳定。纳米二氧化硅研究进展迅速，但几乎都是采用化学合成法，一般都要通过将硅石溶解制成可溶性硅酸盐或可水解的有机硅化合物，再经过溶胶-凝胶制备、沉淀、水热合成等液相法或气相沉积法等化学过程。这些过程要使用大量的化学试剂，工艺流程长，投资大，环境污染严重，工业化难度大。粉体质轻，表面活性高，极易团聚。

　　而该技术产品从原料到成品整个制备过程都是物理变化，其组成SiO2始终未改变，没有经过化学转化，因而在超细纳化及球化过程中没有化学物质污染。唯一可能产生的粉尘污染通过选用先进的全封闭式高效节能收集装置设备，可以完全避免粉尘对环境的影响。

　　二、技术指标

　　产品技术指标可达到以下要求：

　　纯度：99.95%以上；

　　球化度：98%以上；

　　非晶度：99.6%以上；

　　纳化程度：根据不同技术要求，可通过一定技术手段将粒子尺寸在1000～50nm之间进行调节，可分别获得不同纳米尺寸范围的球形粒子。例如50～150nm、100～250nm、150～300nm等，这只是举例子，实际是有变化的。（电联一八六0八六00八九五，邮联hxq700209@.com）

　　三、项目预期经济、社会、环境效益分析，与国内外同类技术产品的竞争力分析，对相关产业发展的促进作用

　　1、效益及竞争力分析

　　纳米技术被公认为是21世纪最有发展前途、最具影响力的高技术。纳米级球形硅微粉是纳米材料的重要成员之一，由于其粒径小、比表面积大、表面能大、化学纯度高、分散性好，具有高熔点、低膨胀系数、低吸水性、高介电常数及低摩擦系数等许多特异的热学、光学、电学及磁学性能，是一种理想的电子电器、化工产品的优质填充料，而被用来制造纳米陶瓷、超大规模集成电路封装材料、超薄薄膜、复合光学玻璃、高强高韧、导电、耐光、屏蔽、阻燃等聚合物复合功能纤维等许多先进新材料，对电子、医药、生物工程、国防军工、*等高技术领域的发展具有举足轻重的作用。

　　国内外目前生产球形硅微粉的方法大概有火焰法、熔融喷射法、等离子体法等物理法和气相法、液相法（溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法及水热法等）化学法。物理法国内以火焰法为主，其制备粉末粒径一般都是微米级，在5-20μm，少数可达3μm。目前国内优质球形硅微粉大部都来自于进口，尤其是小于3μm的球形硅微粉几乎全部依赖进口。

　　上述几种化学法都有研究，制备粉末可达纳米级，但由于在制备过程中需要使用大量无机和有机化学试剂，吸附杂质及包覆作用强，团聚现象严重，且制备工艺复杂、生产周期长、“三废”量大又难治理，制造费用昂贵，难以实现规模化生产。

　　本技术不同于以往的制造方法。相比于目前国内火焰法等物理法及化学法生产的球形硅微粉，产品纯度更高，粒径更小，达到亚微米及纳米级，粒度更均匀，具有更高的表面活性，应用范围更加广泛；生产过程简单，工艺流程较短，更易实现产业化；除提纯制砂过程中用到少量可回收的无机酸外，不使用其它任何有机和无机试剂，对环境更友好。

　　因此，与目前球形硅微粉生产技术及产品相比，本技术工艺及产品具有更强的竞争优势，项目实施将对行业进步和关联产业的发展产生积极影响，具有较好的经济及社会环保效益。

　　2、对地方经济的促进作用

　　本技术以储量丰富的优质天然石英矿为原料，使用自主研发的成熟高纯石英砂制备技术，和成熟的超细粉碎工艺、焰流高温场球形化及纳米粒子提取技术，便可制取性质卓越的纳化超微球形硅微粉材料。

　　目前，许多丰富的优质石英岩开采已有近多年，但都被大材小用，几乎都被用于生产普通玻璃用砂和板材用砂，生产工艺落后，产品附加值低，优质的硅石资源没有得到很好利用，从某种意义上来讲，也是对资源的一种浪费。本技术不但可以充分利用当地的优质硅石资源，大幅度提升其附加价值，促进当地硅产业的发展，而且可以为相关联的电子信息、精密磨削、超大规模集成电路封装、纺织新材料、光电子、医药、生物工程、特种化工等领域提供优异的基础材料，对关联企业技术进步和地方经济发展具有很大的促进作用。

　　四、项目风险分析

　　1、风险分析

　　任何项目的实施都有一定的风险性。其风险的来源是多方面的，有来自政策面，有来自市场方面，也有来自技术层面，还有来自经营管理、资金需求以及项目实施环境等方面。

　　该技术产品是一种特殊无机非金属功能材料，广泛应用于电子信息、现代医药、生物工程、纳米陶瓷、聚合物无机功能材料等高技术领域，属于国家重点扶持对象，目前在国内属于稀缺产品，全部依赖进口。因此，可以说本技术开发从政策面来说是毫无风险的。下面对任务可能存在的风险加以分析。

　　（1）技术风险

　　本技术以储量丰富的优质天然石英矿为原料，使用自主研发的成熟高纯石英砂制备技术，和成熟的超细粉碎工艺、焰流高温场球形化及纳米粒子提取技术，便可制取性质卓越的纳化超微球形硅微粉材料。实验及生产性试验是成功的，基本成熟，进入规模化生产的设备参数与实验有较大差别，需要进行参数及衔接上的调整，但总的制备原理、方法方案及工艺路线是一样的，因此技术风险较小。

　　（2）市场风险

　　随着经济全球化进程的加快，各个领域得到了快速发展，尤其是超大规模集成电路封装、生物工程、现代医药、纳米陶瓷、特种功能纤维及高分子聚合物无机复合材料等领域呈现出良好的发展态势。市场需求量与日俱增，前景十分看好。

　　（3）其他风险

　　管理及后续资金供给将是本项目持续开发最大的风险所在。

　　足够的资金支持是保证项目顺利实施的前提条件。在立项到实施过程中，任务所需的设备、材料、人员以及相关的业务等费用都是变数。资金不足将会直接影响任务的顺利开展。资金缺乏将是任务能否正常实施的最大风险。

　　与此同时，管理也是一个很重要的因素，项目顺利实施，需要进行合理安排及分工管理人员，合作协调、科学管理。如果某一项管理不到位，将会给实施工作带来不可预见的损失，会影响正常进行。

　　2、价值分析

　　根据以上对效益和各类风险的分析，本技术具有很大的实施价值，能得到有效开发，不仅可以充分合理利用丰富的优质石英矿产资源，大大提升硅石深加工产品技术含量和附加值；同时，为企业面向市场生产高附加值产品，为当地有关关联企业提供高技术含量的技术服务开辟新途径，加快发展步伐，形成支柱产业助一臂之力。

　　五、环境影响评估

　　本技术在生产主导产品的时候充分考虑资源综合利用和环保治理，对生产过程中产生的废水、粉尘、噪声也将研究出有一套行之有效的综合治理及控制措施方案，符合有关要求。

　　技术方案中所涉及到的粉碎、超微、球形化及提取等工艺都是采用全封闭管道式生产设备，无粉尘排放；选用先进的耐磨、密封及隔音材料和设备，噪声指标符合生产作业环境有关标准要求。该技术方案对环境友好，为无公害清洁生产工艺。

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　　项目核心创新点：

　　⑴ 项目是以天然优质硅石为原料，不需经过化学试剂溶解制成硅酸盐化合或者其它有机硅化合物进行化学沉淀或者其他化学过程制成前驱体，而是经过提纯制成高纯砂后，采用先进的超细粉碎工艺制成超微石英粉，这是一个纯粹的物理过程。

　　⑵ 超微石英粉通过高温焰流雾化修饰球形化，再经骤冷捕获工艺获及纳化提取纳米级尺寸球形硅微粉，这也是一个热力学物理过程。

　　项目详细用途：

　　纳米技术被公认为是21世纪最有发展前途、最具影响力的高技术。纳米级球形硅微粉是纳米材料的重要成员之一，由于其粒径小、比表面积大、表面能大、化学纯度高、分散性好，具有高熔点、低膨胀系数、低吸水性、高介电常数及低摩擦系数等许多特异的热学、光学、电学及磁学性能，是一种理想的电子电器、化工产品的优质填充料，而被用来制造纳米陶瓷、超大规模集成电路封装材料、超薄薄膜、复合光学玻璃、高强高韧、导电、耐光、屏蔽、阻燃等聚合物复合功能纤维等许多先进新材料，对电子、医药、生物工程、国防军工、*等高技术领域的发展具有举足轻重的作用。

　　该技术产品是一种特殊无机非金属功能材料，广泛应用于电子信息、现代医药、生物工程、纳米陶瓷、聚合物无机功能材料等高技术领域，属于国家重点扶持对象，目前在国内属于稀缺产品，全部依赖进口。

　　预期效益说明：

　　目前，许多丰富的优质石英岩开采已有近多年，但都被大材小用，几乎都被用于生产普通玻璃用砂和板材用砂，生产工艺落后，产品附加值低，优质的硅石资源没有得到很好利用，从某种意义上来讲，也是对资源的一种浪费。本技术不但可以充分利用当地的优质硅石资源，大幅度提升其附加价值，促进当地硅产业的发展，而且可以为相关联的电子信息、精密磨削、超大规模集成电路封装、纺织新材料、光电子、医药、生物工程、特种化工等领域提供优异的基础材料，对关联企业技术进步和地方经济发展具有很大的促进作用。

　　随着经济全球化进程的加快，各个领域得到了快速发展，尤其是超大规模集成电路封装、生物工程、现代医药、纳米陶瓷、特种功能纤维及高分子聚合物无机复合材料等领域呈现出良好的发展态势。市场需求量与日俱增，前景十分看好。

　　本技术具有很大的实施价值，能得到有效开发，不仅可以充分合理利用丰富的优质石英矿产资源，大大提升硅石深加工产品技术含量和附加值；同时，为企业面向市场生产高附加值产品，为当地有关关联企业提供高技术含量的技术服务开辟新途径，加快发展步伐，形成支柱产业助一臂之力。