本發(fā)明涉及一種復合植物酸制備高純熔融硅微粉的制備方法，屬于熔融硅微粉的制備技術領域。
背景技術：
熔融硅微粉是選用天然石英，經高溫熔煉，冷卻后的非晶態(tài)二氧化硅作為主要原料，再經獨特工藝加工而成的微粉。該產品純度高，具有熱膨脹系數小，內應力低，高耐濕性，低放射性等優(yōu)良特性。并具有以下特性：極低的線膨脹系數；良好的電磁輻射性；耐化學腐蝕等穩(wěn)定的化學特性；合理有序、可控的粒度分布。主要使用于電子封裝、熔模鑄造、高檔電氣絕緣、油漆涂料、硅橡膠等行業(yè)。
目前，制備熔融硅硅微粉的方法有化學法，化學法中較為普遍的是溶膠-凝膠法。利用水玻璃和無機酸為原料，通過控制溶劑、乳化劑與水玻璃的比例、乳化時的轉速以及添加劑的用量等工藝參數，從而制備出硅微粉。但該類方法工藝復雜，參數較難控制，且使用了大量的表面活性劑和有機添加劑，對產品的后續(xù)處理以及環(huán)境的友好化不利；另一種方法將硅溶膠真空干燥或噴霧干燥，再利用等離子體火焰或氣體火焰進行煅燒，通過研磨最終獲得硅微粉。此類方法不僅工藝過程復雜，而且設備要求苛刻，制備成本同樣很高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題：針對以化學法制備的熔融硅微粉需要使用大量的表面活性劑和有機添加劑，對產品后續(xù)處理以及環(huán)境的友好化不利的問題，本發(fā)明主要是將釀酒后的葡萄皮渣與硫酸溶液混合加熱，得到濾液，并將其與硫酸鈣等物質混合，收集濾渣，將其與硫酸溶液混合靜置，得到酒石酸溶解液，接著將其與檸檬酸、L-蘋果酸混合加熱，得到復合植物酸溶液，然后將其與磁選球磨得到的粗選石英砂粉末混合攪拌，并水浴加熱，過濾，得到高純石英砂粉末，對其進行煅燒球磨后，與復合植物酸溶液進行混合，過濾，將濾渣干燥即可。本發(fā)明利用復合植物酸進行制備，避免使用大量的表面活性劑和有機添加劑，不會污染環(huán)境，環(huán)保。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：
（1）收集20～25g釀酒后葡萄皮渣置于燒杯中，對燒杯中添加80～85mL質量分數10%硫酸溶液，攪拌混合并置于65～70℃下水浴加熱45～60min，隨后過濾并收集濾液，取10～15mL濾液置于85～90℃下水浴加熱10～15min；
（2）待水浴加熱完成后，向燒杯中添加2～3g碳酸鈣，并同時滴加質量分數5%氫氧化鈣溶液調節(jié)pH至7.0，隨后攪拌混合并靜置沉淀25～30min，過濾并收集濾渣，按質量比1:5，將濾渣與質量分數15%硫酸溶液攪拌混合，靜置3～5h后，在4500～5000r/min下離心分離10～15min，收集上層清液，制備得酒石酸溶解液；
（3）按重量份數計，分別稱量10～15份檸檬酸、45～50份酒石酸溶解液、5～10份L-蘋果酸置于燒杯中，攪拌混合并置于65～70℃下水浴加熱25～30min，制備得復合植物酸溶液，備用；
（4）選取天然石英砂，將其洗凈并晾干，在450～500r/min下球磨3～5h，過120～130目篩，收集石英砂粉末，對其磁選除雜后，再次球磨1～2h，過145～150目篩，收集得粗選石英砂粉末；
（5）按質量比1:10，將粗選石英砂粉末與步驟（3）備用的復合植物酸溶液攪拌混合，在65～70℃下水浴加熱1～2h，隨后過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液pH至7.0后，在65～70℃下干燥6～8h，制備得高純石英砂粉末；
（6）將上述制備的高純石英砂粉末置于石墨坩堝中，在450～500℃下預熱25～30min，隨后按15℃/min升溫至1800～1850℃，保溫熔融1～2h后，靜置冷卻至室溫，即可得到熔融二氧化硅；
（7）將上述制備的熔融二氧化硅破碎并置于球磨機中，在550～600r/min下球磨3～5h并過185～190目篩，隨后收集熔融二氧化硅粉末，按質量比1:10，將熔融二氧化硅粉末與步驟（3）制備的復合植物酸溶液攪拌混合，在45～50℃下水浴加熱1～2h后，過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至洗滌液pH至7.0，再在65～70℃下干燥6～8h，即可制備得一種復合植物酸制備的高純熔融硅微粉。
本發(fā)明利用復合植物酸制備的高純熔融硅微粉SiO2≥99.9％，F(xiàn)e3+≤1×10-6，Cl-≤1×10-6，電導率≤2.7μs/cm。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發(fā)明制備的高純熔融硅微粉中未添加大量的表面活性劑和有機添加劑，利用復合植物酸制備而得，不會污染環(huán)境，環(huán)保；
（2）本發(fā)明制備的高純熔融硅微粉純度較高，SiO2≥99.9％，且其絕緣性能好，電導率≤2.7μs/cm。
具體實施方式
首先收集20～25g釀酒后葡萄皮渣置于燒杯中，對燒杯中添加80～85mL質量分數10%硫酸溶液，攪拌混合并置于65～70℃下水浴加熱45～60min，隨后過濾并收集濾液，取10～15mL濾液置于85～90℃下水浴加熱10～15min；待水浴加熱完成后，向燒杯中添加2～3g碳酸鈣，并同時滴加質量分數5%氫氧化鈣溶液調節(jié)pH至7.0，隨后攪拌混合并靜置沉淀25～30min，過濾并收集濾渣，按質量比1:5，將濾渣與質量分數15%硫酸溶液攪拌混合，靜置3～5h后，在4500～5000r/min下離心分離10～15min，收集上層清液，制備得酒石酸溶解液；再按重量份數計，分別稱量10～15份檸檬酸、45～50份酒石酸溶解液、5～10份L-蘋果酸置于燒杯中，攪拌混合并置于65～70℃下水浴加熱25～30min，制備得復合植物酸溶液，備用；接著選取天然石英砂，將其洗凈并晾干，在450～500r/min下球磨3～5h，過120～130目篩，收集石英砂粉末，對其磁選除雜后，再次球磨1～2h，過145～150目篩，收集得粗選石英砂粉末；然后按質量比1:10，將粗選石英砂粉末與備用的復合植物酸溶液攪拌混合，在65～70℃下水浴加熱1～2h，隨后過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液pH至7.0后，在65～70℃下干燥6～8h，制備得高純石英砂粉末；將上述制備的高純石英砂粉末置于石墨坩堝中，在450～500℃下預熱25～30min，隨后按15℃/min升溫至1800～1850℃，保溫熔融1～2h后，靜置冷卻至室溫，即可得到熔融二氧化硅；最后將上述制備的熔融二氧化硅破碎并置于球磨機中，在550～600r/min下球磨3～5h并過185～190目篩，隨后收集熔融二氧化硅粉末，按質量比1:10，將熔融二氧化硅粉末與制備的復合植物酸溶液攪拌混合，在45～50℃下水浴加熱1～2h后，過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至洗滌液pH至7.0，再在65～70℃下干燥6～8h，即可制備得一種復合植物酸制備的高純熔融硅微粉。
實例1
首先收集25g釀酒后葡萄皮渣置于燒杯中，對燒杯中添加85mL質量分數10%硫酸溶液，攪拌混合并置于70℃下水浴加熱60min，隨后過濾并收集濾液，取15mL濾液置于90℃下水浴加熱15min；待水浴加熱完成后，向燒杯中添加3g碳酸鈣，并同時滴加質量分數5%氫氧化鈣溶液調節(jié)pH至7.0，隨后攪拌混合并靜置沉淀30min，過濾并收集濾渣，按質量比1:5，將濾渣與質量分數15%硫酸溶液攪拌混合，靜置5h后，在5000r/min下離心分離15min，收集上層清液，制備得酒石酸溶解液；再按重量份數計，分別稱量15份檸檬酸、50份酒石酸溶解液、10份L-蘋果酸置于燒杯中，攪拌混合并置于70℃下水浴加熱30min，制備得復合植物酸溶液，備用；接著選取天然石英砂，將其洗凈并晾干，在500r/min下球磨5h，過130目篩，收集石英砂粉末，對其磁選除雜后，再次球磨2h，過150目篩，收集得粗選石英砂粉末；然后按質量比1:10，將粗選石英砂粉末與備用的復合植物酸溶液攪拌混合，在70℃下水浴加熱2h，隨后過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液pH至7.0后，在70℃下干燥8h，制備得高純石英砂粉末；將上述制備的高純石英砂粉末置于石墨坩堝中，在500℃下預熱30min，隨后按15℃/min升溫至1850℃，保溫熔融2h后，靜置冷卻至室溫，即可得到熔融二氧化硅；最后將上述制備的熔融二氧化硅破碎并置于球磨機中，在600r/min下球磨5h并過190目篩，隨后收集熔融二氧化硅粉末，按質量比1:10，將熔融二氧化硅粉末與制備的復合植物酸溶液攪拌混合，在50℃下水浴加熱2h后，過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至洗滌液pH至7.0，再在70℃下干燥8h，即可制備得一種復合植物酸制備的高純熔融硅微粉。
經檢測，本發(fā)明利用復合植物酸制備的高純熔融硅微粉SiO2含量為99.9％，F(xiàn)e3+含量為1×10-6，Cl-含量為1×10-6，電導率為2.7μs/cm。
實例2
首先收集20g釀酒后葡萄皮渣置于燒杯中，對燒杯中添加80mL質量分數10%硫酸溶液，攪拌混合并置于65℃下水浴加熱45min，隨后過濾并收集濾液，取15mL濾液置于85℃下水浴加熱10min；待水浴加熱完成后，向燒杯中添加2g碳酸鈣，并同時滴加質量分數5%氫氧化鈣溶液調節(jié)pH至7.0，隨后攪拌混合并靜置沉淀25min，過濾并收集濾渣，按質量比1:5，將濾渣與質量分數15%硫酸溶液攪拌混合，靜置3h后，在4500r/min下離心分離10min，收集上層清液，制備得酒石酸溶解液；再按重量份數計，分別稱量12份檸檬酸、47份酒石酸溶解液、7份L-蘋果酸置于燒杯中，攪拌混合并置于67℃下水浴加熱27min，制備得復合植物酸溶液，備用；接著選取天然石英砂，將其洗凈并晾干，在450r/min下球磨3h，過120目篩，收集石英砂粉末，對其磁選除雜后，再次球磨1h，過145目篩，收集得粗選石英砂粉末；然后按質量比1:10，將粗選石英砂粉末與備用的復合植物酸溶液攪拌混合，在65℃下水浴加熱1h，隨后過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液pH至7.0后，在65℃下干燥6h，制備得高純石英砂粉末；將上述制備的高純石英砂粉末置于石墨坩堝中，在450℃下預熱25min，隨后按15℃/min升溫至1800℃，保溫熔融1h后，靜置冷卻至室溫，即可得到熔融二氧化硅；最后將上述制備的熔融二氧化硅破碎并置于球磨機中，在550r/min下球磨3h并過185目篩，隨后收集熔融二氧化硅粉末，按質量比1:10，將熔融二氧化硅粉末與制備的復合植物酸溶液攪拌混合，在45℃下水浴加熱1h后，過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至洗滌液pH至7.0，再在65℃下干燥6h，即可制備得一種復合植物酸制備的高純熔融硅微粉。
經檢測，本發(fā)明利用復合植物酸制備的高純熔融硅微粉SiO2含量為99.94％，F(xiàn)e3+含量為0.8×10-6，Cl-含量為0.9×10-6，電導率為2.6μs/cm。
實例3
首先收集22g釀酒后葡萄皮渣置于燒杯中，對燒杯中添加82mL質量分數10%硫酸溶液，攪拌混合并置于67℃下水浴加熱50min，隨后過濾并收集濾液，取12mL濾液置于87℃下水浴加熱12min；待水浴加熱完成后，向燒杯中添加2.5g碳酸鈣，并同時滴加質量分數5%氫氧化鈣溶液調節(jié)pH至7.0，隨后攪拌混合并靜置沉淀27min，過濾并收集濾渣，按質量比1:5，將濾渣與質量分數15%硫酸溶液攪拌混合，靜置4h后，在4700r/min下離心分離12min，收集上層清液，制備得酒石酸溶解液；再按重量份數計，分別稱量12份檸檬酸、47份酒石酸溶解液、7份L-蘋果酸置于燒杯中，攪拌混合并置于67℃下水浴加熱27min，制備得復合植物酸溶液，備用；接著選取天然石英砂，將其洗凈并晾干，在470r/min下球磨4h，過125目篩，收集石英砂粉末，對其磁選除雜后，再次球磨1h，過147目篩，收集得粗選石英砂粉末；然后按質量比1:10，將粗選石英砂粉末與備用的復合植物酸溶液攪拌混合，在67℃下水浴加熱2h，隨后過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液pH至7.0后，在67℃下干燥7h，制備得高純石英砂粉末；將上述制備的高純石英砂粉末置于石墨坩堝中，在470℃下預熱27min，隨后按15℃/min升溫至1820℃，保溫熔融2h后，靜置冷卻至室溫，即可得到熔融二氧化硅；最后將上述制備的熔融二氧化硅破碎并置于球磨機中，在570r/min下球磨4h并過187目篩，隨后收集熔融二氧化硅粉末，按質量比1:10，將熔融二氧化硅粉末與制備的復合植物酸溶液攪拌混合，在47℃下水浴加熱1h后，過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至洗滌液pH至7.0，再在67℃下干燥7h，即可制備得一種復合植物酸制備的高純熔融硅微粉。
經檢測，本發(fā)明利用復合植物酸制備的高純熔融硅微粉SiO2含量為99.96％，F(xiàn)e3+含量為0.95×10-6，Cl-含量為0.97×10-6，電導率為2.6μs/cm。