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      石英（SiO2）是世界上含量最多、分布最廣的一種無機非金屬礦物。由于礦物形成時的溫度和壓力不同，SiO2可形成不同的晶型，通常所說的石英，主要指α-石英(α-Quartz)和β-石英(β-Quartz)。石英礦物密度介于2.22~2.65之間，莫氏硬度為7；純度高的石英常呈無色或乳白色半透明狀態(tài)。

石英（SiO2）是世界上含量最多、分布最廣的一種無機非金屬礦物。由于礦物形成時的溫度和壓力不同，SiO2可形成不同的晶型，通常所說的石英，主要指α-石英(α-Quartz)和β-石英(β-Quartz)。石英礦物密度介于2.22~2.65之間，莫氏硬度為7；純度高的石英常呈無色或乳白色半透明狀態(tài)。

一、石英分類及應(yīng)用

      根據(jù)石英礦物中SiO2和雜質(zhì)含量，工業(yè)用石英可以大致分為四個種類，包括：普通石英、精制石英、高純石英和熔融石英。

石英獨特的空間網(wǎng)絡(luò)狀的晶體結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)使石英成為重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷、冶金、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)領(lǐng)域。

       隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技進(jìn)步，市場對優(yōu)質(zhì)石英原料的需求量日益增多。目前，石英的加工尚屬粗放型，石英經(jīng)過干法破碎和分級后即制成產(chǎn)品銷售，主要產(chǎn)品是微米粒級以上的石英砂或粉體，附加值非常低。亞微米粒級石英粉體（小于1μm）是一種現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的無機精細(xì)化學(xué)原料，由于它具有不尋常的顆粒特征，即極小的粒徑、較大的比表面積和優(yōu)良的化學(xué)性能，表現(xiàn)出良好的親水性、補強性、增稠性、消光性和防粘結(jié)性。為提高石英產(chǎn)品的附加值，有必要對石英進(jìn)行精細(xì)化加工，開發(fā)新的工藝，生產(chǎn)高質(zhì)量的微納米粒級石英產(chǎn)品，拓寬石英的用途，這是石英產(chǎn)業(yè)的必然發(fā)展趨勢。

二、納米石英的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

       納米顆粒的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使其具備與傳統(tǒng)材料不同物理、化學(xué)性能，表現(xiàn)出獨特的光、電、磁和化學(xué)等特性。在實際應(yīng)用中，納米SiO2顆粒通常經(jīng)過必要的化學(xué)改性后充分、均勻地分散在基材中，用于提高傳統(tǒng)材料的多項性能指標(biāo)，制備出性能優(yōu)異的新一代功能材料。目前，超細(xì)SiO2顆粒被廣泛應(yīng)用于電子封裝材料、高分子復(fù)合材料、塑料、涂料、膠粘劑、陶瓷、藥物載體化妝品及殺菌材料等領(lǐng)域。

三、 微納米SiO2的制備方法

       通常，制備微納米顆粒有“自下而上”和“自上而下”這兩種方法。“自下而上”指在材料化學(xué)合成的過程中通過控制材料的成核和長大，從而控制產(chǎn)物的尺寸制備納米顆粒。“自上而下”則是借助各種外力對塊狀顆粒粉碎，從而制備納米顆粒。

化學(xué)合成納米SiO2的方法主要包括：化學(xué)氣相沉積法（CVD）、化學(xué)沉淀法、溶膠–凝膠（Sol-Gel）和微乳液法。但是，化學(xué)法制備納米SiO2的工藝較為復(fù)雜并不利于大規(guī)模生產(chǎn)，而且制備過程中往往需要大量使用多種助劑，對環(huán)境存在一定危害。

機械研磨法制備微納米材料常需要使用各種機械設(shè)備，包括：高速沖擊式磨、振動磨、氣流磨、膠體磨、介質(zhì)攪拌磨等及作為配套設(shè)備的精細(xì)分級設(shè)備。按研磨過程中設(shè)備物料載體的類型可分為干法破碎和濕法研磨兩種制備方法。濕法研磨是利用水作為載體，利用介質(zhì)攪拌磨進(jìn)行研磨來制備納米顆粒。制備的產(chǎn)品具有粒度細(xì)、粒度分布窄等特點。

       深圳市叁星飛榮機械有限公司采用自主研發(fā)的無軸封無篩網(wǎng)介質(zhì)攪拌磨對多種石英進(jìn)行了大量的研磨實驗，通過自行摸索的工藝參數(shù)，低能耗、高效地制備得到各種納米級石英，而且制備的產(chǎn)品粒度均勻，粒徑分布窄。以相對比較難加工的熔融石英為例進(jìn)行簡要說明：

       熔融石英是用天然高純度二氧化硅經(jīng)電爐在高于1760℃以上溫度熔融，隨后快速冷卻而制得的。此過程將晶型SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷偷牟Ａ垠w。 熔融石英熔化溫度約1713℃，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱膨脹系數(shù)小，具有極高的熱震穩(wěn)定性。熔融石英具有極好的斷裂韌性，因此很難用機械的方法進(jìn)行納米級研磨。

深圳市叁星飛榮機械有限公司用自主研發(fā)的，已成熟并投入市場的型號為SPT30W的30L生產(chǎn)設(shè)備對浙江某公司提供的熔融石英進(jìn)行生產(chǎn)試驗（100kg漿料，固含量50wt%），通過對影響研磨效率最主要的幾個因素（磨介尺寸、介質(zhì)填充率、線速度、流量等）進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用“粗料粗磨，細(xì)料細(xì)磨”的兩段研磨方式進(jìn)行加工，最終得到令客戶非常滿意的產(chǎn)品。

圖1 研磨前后的產(chǎn)品粒度分布圖

圖1為熔融石英的原樣及研磨8h后的產(chǎn)品粒度分布圖，公司采用激光粒度儀對樣品進(jìn)行檢測，得到D50=230nm，D90=450nm。

眾所周知，激光粒度儀測試的粒度都存在一定的誤差及局限性，不同廠家的測試結(jié)果也不一樣，但可以反映顆粒大小變化的趨勢。于是我們用美國FEI公司生產(chǎn)的NanoSEM-430型高分辨掃描電鏡和德國卡爾蔡司公司ZEISS EVO18型掃描電子顯微鏡進(jìn)行驗證，結(jié)果圖2所示，可以看出研磨前樣品的粒度基本和激光粒度儀測試數(shù)據(jù)吻合（D50≈13μm，D90≈43μm），但研磨后的數(shù)據(jù)存在較大偏差。

通過圖2可以看出，研磨8h后的產(chǎn)品中95%顆粒粒度小于150nm左右，其中50%的顆粒小于80nm左右，顆粒粒度分布非常均勻，極少數(shù)團聚顆粒粒級在270nm左右。

總而言之，深圳市叁星飛榮機械有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的無軸封無篩網(wǎng)立式砂磨機能夠大大提高石英產(chǎn)品的附加值，為石英產(chǎn)業(yè)向高精尖方向發(fā)展指明了方向并提供技術(shù)支持，讓納米石英的產(chǎn)業(yè)化成為現(xiàn)實。