1、前言
    石英主要成分是S102，莫氏硬度為7，具有強耐酸性和極好的電絕緣性。高純度的石英納米粉是高附加值的石英超細產品，應用範圍幾乎涉及到原所有應用Sio2粉體的行業，是極具工業應用前景的納米材料。在電子封裝材料
、高分子複合材料、塑料、塗料

、橡膠、顏料、陶瓷
、膠粘劑及抗菌材料等領域，石英納米粉已經成為傳統產品升級換代的新型材料。
    采cai用yong球qiu磨mo法fa是shi高gao效xiao低di耗hao製zhi各ge石shi英ying納na米mi粉fen的de新xin方fang法fa。但dan由you於yu石shi英ying硬ying度du較jiao大da
，因yin此ci研yan磨mo中zhong要yao采cai用yong硬ying度du更geng大da的de研yan磨mo介jie質zhi。即ji使shi如ru此ci，研yan磨mo中zhong也ye難nan以yi避bi免mian帶dai來lai雜za質zhi汙wu染ran。另ling外wai，天tian然ran石shi英ying中zhong常chang含han有you氣qi泡pao等deng包bao裹guo體ti。與yu人ren工gong合he成cheng的desiO：納(na)米(mi)粉(fen)相(xiang)比(bi)，機(ji)械(xie)研(yan)磨(mo)法(fa)製(zhi)備(bei)的(de)石(shi)英(ying)粉(fen)難(nan)以(yi)將(jiang)這(zhe)些(xie)包(bao)裹(guo)體(ti)除(chu)去(qu)
，對(dui)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)帶(dai)來(lai)影(ying)響(xiang)。為(wei)了(le)便(bian)於(yu)研(yan)磨(mo)
，避(bi)免(mian)雜(za)質(zhi)汙(wu)染(ran)，去(qu)除(chu)天(tian)然(ran)石(shi)英(ying)中(zhong)的(de)氣(qi)泡(pao)等(deng)，本(ben)文(wen)根(gen)據(ju)高(gao)溫(wen)煆(duan)燒(shao)使(shi)石(shi)英(ying)碎(sui)裂(lie)的(de)原(yuan)理(li)

，結(jie)合(he)行(xing)星(xing)球(qiu)磨(mo)的(de)方(fang)法(fa)
，采(cai)用(yong)普(pu)通(tong)硬(ying)度(du)的(de)研(yan)磨(mo)介(jie)質(zhi)製(zhi)備(bei)了(le)石(shi)英(ying)納(na)米(mi)粉(fen)，並(bing)取(qu)得(de)了(le)一(yi)定(ding)進(jin)展(zhan)。
2
、實驗原料與儀器設備
    實驗原料為江西某地產天然塊狀石英
，呈無色透明至半透明，玻璃光澤，質地比較純淨。經測定

，Sioz含量為99. 51%。
  煆燒設備選用上海康泰電爐廠生產的1600℃矽(gui)鉬(mu)棒(bang)電(dian)爐(lu)。煆(duan)燒(shao)後(hou)的(de)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)薄(bo)片(pian)選(xuan)用(yong)偏(pian)光(guang)顯(xian)微(wei)鏡(jing)觀(guan)察(cha)鑒(jian)定(ding)。研(yan)磨(mo)設(she)備(bei)選(xuan)用(yong)行(xing)星(xing)式(shi)球(qiu)磨(mo)機(ji)。石(shi)英(ying)納(na)米(mi)粉(fen)檢(jian)測(ce)選(xuan)用(yong)上(shang)海(hai)愛(ai)建(jian)納(na)米(mi)公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)AJ-Ⅲ型原子力顯微鏡，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
3、實  驗
3.1煆  燒
    天然石英礦堅硬難磨。為降低研磨難度

，采用高溫煆燒的方法進行石英的預處理。將石英原料放人電爐，從室溫開始以30℃/h速率升溫
，持續升溫48h
，溫度升至1460C時保溫72h，然後以30C/h速率降溫48h至室溫。
    煆燒後的石英成白色塊狀，體積已膨脹，密度減小
，無光澤，條痕無色，塊狀酥鬆
，用手可較容易地掰成碎塊。
    將煆燒後的石英晶體製成薄片在顯微鏡下觀察
，視域為0.19mm．單(dan)偏(pian)光(guang)下(xia)觀(guan)察(cha)到(dao)極(ji)細(xi)微(wei)的(de)絮(xu)狀(zhuang)微(wei)裂(lie)紋(wen)。正(zheng)交(jiao)偏(pian)光(guang)顯(xian)微(wei)照(zhao)片(pian)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)石(shi)英(ying)一(yi)級(ji)灰(hui)幹(gan)涉(she)色(se)
，旋(xuan)轉(zhuan)物(wu)台(tai)可(ke)以(yi)觀(guan)察(cha)到(dao)許(xu)多(duo)極(ji)細(xi)的(de)微(wei)晶(jing)隨(sui)著(zhe)旋(xuan)轉(zhuan)明(ming)暗(an)變(bian)化(hua)的(de)現(xian)象(xiang)
，說(shuo)明(ming)石(shi)英(ying)在(zai)持(chi)續(xu)的(de)高(gao)溫(wen)下(xia)體(ti)積(ji)膨(peng)脹(zhang)產(chan)生(sheng)微(wei)裂(lie)紋(wen)促(cu)使(shi)晶(jing)體(ti)破(po)碎(sui)裂(lie)開(kai)。
    高gao溫wen煆duan燒shao使shi石shi英ying塊kuai碎sui裂lie的de原yuan因yin可ke以yi根gen據ju熱re脹zhang冷leng縮suo原yuan理li進jin行xing解jie釋shi。當dang礦kuang物wu晶jing體ti受shou熱re後hou，鍵jian的de長chang度du會hui增zeng加jia，鍵jian的de方fang向xiang也ye會hui變bian化hua。其qi中zhong鍵jian角jiao的de微wei小xiao變bian化hua會hui引yin起qi體ti積ji的de顯xian著zhu變bian化hua。由you於yu晶jing體ti中zhong的de原yuan子zi的de熱re振zhen動dong不bu是shi理li想xiang的de簡jian諧xie振zhen動dong，位wei能neng隨sui原yuan子zi間jian距ju變bian化hua麵mian變bian化hua
，但dan正zheng負fu變bian化hua的de幅fu度du不bu同tong。原yuan子zi間jian距ju減jian小xiao的de變bian幅fu
，比bi原yuan子zi間jian距ju增zeng加jia的de變bian幅fu要yao小xiao
，即ji圍wei繞rao平ping衡heng位wei置zhi的de位wei能neng變bian化hua是shi不bu對dui稱cheng的de。原yuan子zi的de能neng量liang隨sui溫wen度du提ti高gao而er提ti高gao

，使shi振zhen動dong原yuan子zi偏pian離li了le平ping衡heng位wei置zhi
，漂piao移yi到dao比bi原yuan始shi狀zhuang態tai更geng大da值zhi的de地di方fang，從cong而er產chan生sheng了le熱re膨peng脹zhang現xian象xiang。
    tijipengzhanghou

，dangshoudaoturanlengque，bufenkeyihuifuyuanxing，dangengduodezhinengshousuodaoyidingchengdu。zheyang
，biranzaicailiaoneichuxianliewenhejinggequexian，zhidaopohuai。yinci
，gaowenduanshaodaozhikuangwuposuidezhuyaoyuanyinweirechongji、相變、內nei部bu的de體ti積ji變bian化hua以yi及ji晶jing粒li間jian的de應ying力li等deng因yin素su所suo致zhi。熱re衝chong擊ji破po碎sui是shi高gao溫wen體ti內nei部bu與yu冷leng卻que表biao麵mian間jian因yin溫wen度du不bu同tong引yin起qi不bu均jun勻yun膨peng脹zhang和he收shou縮suo造zao成cheng。相xiang變bian碎sui裂lie是shi在zai熱re處chu理li過guo程cheng中zhong。礦kuang物wu由you於yu晶jing相xiang變bian化hua而er產chan生sheng熱re應ying力li所suo致zhi。另ling外wai，礦kuang物wu中zhong的de包bao裹guo體ti受shou熱re時shi體ti積ji增zeng加jia
，也ye會hui在zai礦kuang物wu顆ke粒li內nei產chan生sheng應ying力li。對dui於yu單dan個ge各ge項xiang異yi性xing的de晶jing體ti
，在zai熱re膨peng脹zhang或huo收shou縮suo過guo程cheng中zhong晶jing體ti間jian也ye會hui產chan生sheng應ying力li。這zhe些xie因yin素su都dou會hui引yin起qi礦kuang物wu高gao溫wen煆duan燒shao處chu理li時shi碎sui裂lie。
3.2粉碎研磨製備石英納米粉
    將煆燒後的石英研磨到200目細度
，放人行星式球磨機陶瓷研磨罐中，加直徑2mm氧化鋯陶瓷球介質和適量水
，設定行星式球磨機轉速為250r/min，研磨2h。
    試製的石英納米粉經上海愛建納米公司原子力顯微鏡照片分析結果得出，顆粒的最大粒徑為126nm
，最小粒徑為12nm．平均粒徑為43nm。
    實驗結果表明，采用硬度與石英相近的氧化鋯為研磨介質，經過2h的研磨，即能將石英研磨為平均粒徑為43nm的(de)細(xi)粉(fen)，說(shuo)明(ming)煆(duan)燒(shao)對(dui)於(yu)提(ti)高(gao)研(yan)磨(mo)效(xiao)率(lv)起(qi)到(dao)了(le)很(hen)好(hao)作(zuo)用(yong)。分(fen)析(xi)其(qi)原(yuan)因(yin)
，可(ke)能(neng)是(shi)石(shi)英(ying)在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)內(nei)部(bu)的(de)包(bao)裹(guo)體(ti)的(de)膨(peng)脹(zhang)應(ying)力(li)以(yi)及(ji)晶(jing)體(ti)相(xiang)變(bian)應(ying)力(li)
，可(ke)產(chan)生(sheng)微(wei)米(mi)級(ji)
、納米級的微裂紋，從而導致石英破碎粉裂。
    氣qi液ye雜za質zhi是shi天tian然ran石shi英ying中zhong客ke觀guan存cun在zai的de雜za質zhi，其qi中zhong水shui是shi天tian然ran石shi英ying中zhong最zui主zhu要yao的de氣qi液ye雜za質zhi，高gao溫wen水shui的de含han量liang對dui應ying用yong於yu石shi英ying玻bo璃li時shi的de質zhi量liang影ying響xiang最zui大da。經jing過guo本ben工gong藝yi製zhi作zuo的de納na米mi粉fen，測ce得deSi02含量為99,97%．較原礦純度有所提高。其原因主要是原礦中氣泡及高溫水含量在高溫煆燒後減少所致。
    石英純度提高的事實也說明，采用煆燒後再研磨石英粉
，石英研磨難度降低，可以避免傳統研磨中出現的雜質汙染問題。
    因此，根據本試驗結果，傳統上采用化學法才能製得的高純度SiO2納米粉

，現在采用相對容易的煆燒與球磨相結合的方法也可以製備。
4、結  論
    通(tong)過(guo)煆(duan)燒(shao)與(yu)球(qiu)磨(mo)相(xiang)結(jie)合(he)，可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)石(shi)英(ying)研(yan)磨(mo)難(nan)度(du)
，提(ti)高(gao)磨(mo)礦(kuang)效(xiao)率(lv)，減(jian)少(shao)磨(mo)礦(kuang)中(zhong)研(yan)磨(mo)介(jie)質(zhi)對(dui)原(yuan)料(liao)的(de)汙(wu)染(ran)及(ji)機(ji)械(xie)磨(mo)損(sun)，提(ti)高(gao)原(yuan)料(liao)純(chun)度(du)，是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)行(xing)的(de)高(gao)純(chun)石(shi)英(ying)納(na)米(mi)粉(fen)製(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)，