一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法，该方法采用硝酸溶液浸出黄磷炉渣，得到高活性和多孔的SiO2粉体载体材料，然后通过浸渍法包覆复合得到具有导电性能的ATO／SiO2粉体材料；本发明专利技术方法工艺设备简单，操作容易、安全，黄磷炉渣资源利用率高，是一种利用工业废弃物生产具有高附加值产品的工艺技术路线，可达到二次资源综合利用，实现循环经济、节能减排目的。

A method for preparing SiO2 based ATO conductive powder by yellow phosphorus slag

The invention discloses a method for preparing phosphorus slag SiO2 based ATO conductive powder material, the method of using nitric acid solution leaching yellow phosphorus slag, SiO2 powder and porous carrier material to obtain high activity, and then get the ATO / SiO2 composite powder with conductive performance coated by dipping; the method of process equipment simple, easy operation, safety, resources of yellow phosphorus slag utilization rate is high, is a use of industrial waste to produce high value-added technology products, can reach two times of comprehensive utilization of resources, recycling economy, energy saving and emission reduction objective.

【技术实现步骤摘要】
一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法
本专利技术属于工业固体废弃物利用领域，具体涉及一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法。
技术介绍
锑掺杂二氧化锡（ATO）粉体材料是近年来迅速发展的一种新型功能导电材料，除具有良好的导电性能和光学性能外，还具有良好的耐候性、化学稳定性以及抗辐射、红外吸收等优点，在抗静电塑料、化纤、涂料、光电显示器件、透明电极材料以及红外吸收材料等领域有广泛的应用，具有广阔的市场前景。获得具有优异光电性能ATO材料的关键是合成粒度分布均匀、单分散性能优良的微粉材料。制备粉体ATO导电材料的方法主要可分为：固相法、溶胶一凝胶法、共沉淀法、水热法等。黄磷炉渣为电炉法采用磷矿石、硅石、焦炭等原料生产黄磷时，于1400～1600℃高温下形成的熔融体，经水淬急冷而得的具有无定形、高活性的固体废弃物，含有大量SiO2和CaO。黄磷炉渣采用酸浸，可得到多孔的、高比表面积的无定形SiO2，以此SiO2为基体，通过溶胶－凝胶法，以SnCl4和SbCl3的乙二醇或CO(NH2)2混合溶液为起始物，通过包覆、水解、高温煅烧等处理，生成掺杂锑的二氧化锡微粒(ATO)，利用SiO2载体孔道内强大的毛细管效应，实现在化学转变过程中控制产物的形貌，使导电氧化物均匀的附着在载体表面，获得导电性良好、耐氧化、耐腐蚀的ATO／SiO2复合导电材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法，该方法是利用工业废弃物生产具有高附加值的ATO／SiO2复合导电材料的工艺路线，可达到二次资源综合利用，实现循环经济、节能减排目的。本专利技术的技术方案如下：采用硝酸溶液浸出黄磷炉渣，得到高活性和多孔的SiO2粉体载体材料，然后通过浸渍法包覆复合得到具有导电性能的SiO2基ATO导电粉体材料。本专利技术粉煤灰制备无机聚合絮凝剂的方法，具体操作如下：（1）按5～10:1的液固质量比，向质量浓度为10～20％的硝酸溶液中加入黄磷炉渣，于室温、搅拌条件下浸取0.5~1.0h，分离得到水合硅酸固相物料和浸出液，并洗涤水合硅酸固相物料；（2）按锑与锡摩尔比为0.10~0.15:1的比例，配制四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液，其中混合溶液中四氯化锡的质量浓度为10～15%；（3）取步骤（2）得到的乙二醇混合溶液，并于室温、搅拌下向该混合溶液中加入步骤（1）洗涤后的水合硅酸固相物料，混合均匀后，停止搅拌，然后将混合物置于超声条件下分散处理1.0~2.0h，得到悬浮液，其中乙二醇混合溶液与步骤（1）黄磷炉渣的液固质量比为1~3:1；（4）将步骤（3）得到的悬浮液，在室温、搅拌下反应1.0~2.0h，然后向悬浮液中缓慢加入质量浓度为10~15%的氨水溶液，并调节体系pH值至6~9，继续于室温、搅拌下反应0.5~3.0h，然后静置陈化1.0~3.0h，分离得到固体物料和滤液，并洗涤固体物料；（5）将步骤（4）洗涤后的固体物料，于100~120℃条件下干燥20~24h，然后在200~400℃下煅烧1~2h，在600~800℃下煅烧2~4h，得到SiO2基ATO导电粉体材料；（6）将步骤（5）得到的SiO2基ATO导电粉体材料，按1～2:1的液固质量比，加入步骤（2）配制的四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液，于室温、搅拌下反应1.0~3.0h，然后向反应液中缓慢加入质量浓度为10~15%的氨水溶液，调节体系pH值至6~9，继续于室温、搅拌条件下反应0.5~3.0h，然后静置陈化1.0~3.0h，分离得到固体物料，洗涤固体物料，然后置于100~120℃条件下干燥20~24h，再置于200~400℃下煅烧1~2h，600~800℃下煅烧2~4h，得到二次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料；（7）将步骤（6）得到的二次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料，重复步骤（6）的处理过程，得到三次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料；（8）在搅拌条件下，向步骤（1）分离得到的浸出液中缓慢加入质量浓度为40～60%的硫酸溶液，其中浸出液中的Ca2+与硫酸溶液中的SO42-的摩尔比为1:1.0～1.2，然后搅拌反应1～2h，分离得到固体沉淀物和沉淀滤液，洗涤固体沉淀物，然后于240~260℃下干燥2.0~3.0h，得到硫酸钙产品。所述步骤（8）分离得到的沉淀滤液，返回步骤（1）配制硝酸溶液，步骤（4）、（6）、（7）分离得到的滤液，配制氨水溶液。所述步骤（1）、步骤（3）、步骤（4）和步骤（6）~（8）中的搅拌转速均为300～500rpm。所述步骤（1）中的黄磷炉渣是指在高温电炉中采用磷矿石、硅石、焦碳等为原料，生产工业黄磷时产出的固体废弃物，其主要成份为SiO2和CaO，二者的含量在80～90%，同时含有P、F、Fe、Al、Mg等元素。所述步骤（7）制备的三次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料较步骤（5）和步骤（6）粉体材料的导电性强。本专利技术具有下列优点和效果：（1）本专利技术有效提取利用黄磷炉渣中的二氧化硅和氧化钙，制备出具有高附加值的产品，为黄磷炉渣的利用提供一条新的工艺技术。（2）本专利技术方法工艺流程中，在回收氧化钙制备高品质的硫酸钙（石膏粉）产品的同时，通过硫酸沉钙将浸出液转化为硝酸溶液，返回系统循环使用，极大的减少了硝酸的消耗。（3）本专利技术具有工艺设备简单，操作容易、安全等特点。本专利技术利用黄磷生产产生的固体废渣制备具有良好导电性的ATO／SiO2复合导电材料，可充分合理的利用资源，变废为宝，降低环境污染，节约资源，达到绿色环保的目的，对资源的回收利用具有重要意义。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1：黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法，具体操作如下：（1）在烧杯中加入质量浓度为15%的硝酸溶液1000克，按7:1的液固质量比，在溶液加入黄磷炉渣140克，于24℃、350rpm的搅拌条件下浸取1.0h，经分离得到水合硅酸固相物料和浸出液，并用140克的水量洗涤水合硅酸固相物料3次；（2）按锑与锡摩尔比0.10:1的比例，配制四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液，其中混合溶液中四氯化锡的质量浓度为15%；（3）按照步骤（1）黄磷炉渣与步骤（2）配制的四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液的固液质量比为1:1的比例，在反应器中加入四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液140克，并于24℃、500rpm的搅拌条件下，加入步骤（1）洗涤后的水合硅酸固相物料，待物料混合均匀后，停止搅拌，将物料置于超声条件下分散处理1.0h，得到悬浮液；（4）将步骤（3）得到的悬浮液，在24℃、400rpm搅拌下反应1.5h，然后向反应液中缓慢加入质量浓度为15%的氨水溶液，调节体系pH值至7，继续于24℃、400rpm的搅拌条件下反应2.0h，然后静置陈化2.0h，分离得到固体物料和滤液，滤液继续配制氨水溶液，分离得到的固体物料，用140克的水量洗涤3次；（5）将步骤（4）洗涤后的固体物料，于120℃条件下干燥20h，然后于400℃煅烧1h，600℃煅烧4h，得到SiO2基ATO导电粉体材料；（6）将步骤（5）得到的SiO2基ATO导电粉体材料，按1:1的液固质量比，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）按5～10:1的液固质量比，向质量浓度为10～20％的硝酸溶液中加入黄磷炉渣，于室温、搅拌条件下浸取0.5~1.0h，分离得到水合硅酸固相物料和浸出液，并洗涤水合硅酸固相物料；（2）按锑与锡摩尔比为0.10~0.15:1的比例，配制四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液，其中混合溶液中四氯化锡质量浓度为10～15%；（3）取步骤（2）得到的乙二醇混合溶液，并于室温、搅拌下向该混合溶液中加入步骤（1）洗涤后的水合硅酸固相物料，混合均匀后，停止搅拌，然后将混合物置于超声条件下分散处理1.0~2.0h，得到悬浮液，其中乙二醇混合溶液与步骤（1）黄磷炉渣的液固质量比为1~3:1；（4）将步骤（3）得到的悬浮液，在室温、搅拌下反应1.0~2.0h，然后向反应液中缓慢加入质量浓度为10~15%的氨水溶液，并调节体系pH值至6~9，继续于室温、搅拌下反应0.5~3.0h，然后静置陈化1.0~3.0h，分离得到固体物料和滤液，并洗涤固体物料；（5）将步骤（4）洗涤后的固体物料，于100~120℃条件下干燥20~24h，然后在200~400℃下煅烧1~2h，在600~800℃下煅烧2~4h，得到SiO2基ATO导电粉体材料；（6）将步骤（5）得到的SiO2基ATO导电粉体材料，按1～2:1的液固质量比，加入步骤（2）配制的四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液，于室温、搅拌下反应1.0~3.0h，然后向反应液中缓慢加入质量浓度为10~15%的氨水溶液，调节体系pH值至6~9，继续于室温、搅拌条件下反应0.5~3.0h，然后静置陈化1.0~3.0h，分离得到固体物料和滤液，洗涤固体物料，然后置于100~120℃条件下干燥20~24h，再置于200~400℃下煅烧1~2h，600~800℃下煅烧2~4h，得到二次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料；（7）将步骤（6）得到的二次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料，重复步骤（6）的处理过程，得到三次包覆的SiO2基ATO导电粉体材料；（8）在室温、搅拌条件下，向步骤（1）分离得到的浸出液中缓慢加入质量浓度为40～60%的硫酸溶液，其中浸出液中的Ca...

【技术特征摘要】
1.一种黄磷炉渣制备SiO2基ATO导电粉体材料的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）按5～10:1的液固质量比，向质量浓度为10～20％的硝酸溶液中加入黄磷炉渣，于室温、搅拌条件下浸取0.5~1.0h，分离得到水合硅酸固相物料和浸出液，并洗涤水合硅酸固相物料；（2）按锑与锡摩尔比为0.10~0.15:1的比例，配制四氯化锡和三氯化锑的乙二醇混合溶液，其中混合溶液中四氯化锡质量浓度为10～15%；（3）取步骤（2）得到的乙二醇混合溶液，并于室温、搅拌下向该混合溶液中加入步骤（1）洗涤后的水合硅酸固相物料，混合均匀后，停止搅拌，然后将混合物置于超声条件下分散处理1.0~2.0h，得到悬浮液，其中乙二醇混合溶液与步骤（1）黄磷炉渣的液固质量比为1~3:1；（4）将步骤（3）得到的悬浮液，在室温、搅拌下反应1.0~2.0h，然后向反应液中缓慢加入质量浓度为10~15%的氨水溶液，并调节体系pH值至6~9，继续于室温、搅拌下反应0.5~3.0h，然后静置陈化1.0~3.0h，分离得到固体物料和滤液，并洗涤固体物料；（5）将步骤（4）洗涤后的固体物料，于100~120℃条件下干燥20~24h，然后在200~400℃下煅烧1~2h，在600~800℃下煅烧2~4h，得到SiO2基ATO导电粉体材料；（6）将步骤（5）得到的SiO2基ATO导电粉体材料，按1～2:1的液固质量比，加入步骤（2）配制的四氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏毅，陈富金，任园园，李国斌，罗康碧，李沪萍，胡亮，梅毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53