【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于納米涂層，具體涉及一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、浮選是一種利用礦物表面性質差異來實現固體粒子分離的方法，浮選過程中，泡沫的生成和控制是影響分離效率和產品質量的關鍵因素之一，因此調整泡沫的生成和穩定性是浮選的重要一環。但浮選過程中如果泡沫過度穩定會導致處理效率降低，增加能耗，并且可能引發設備過載等問題，所以需要主動消泡以控制浮選過程中泡沫。目前控制浮選過程中泡沫的方法主要依賴化學消泡劑的添加，化學消泡劑通過改變泡沫的表面張力來破壞泡沫結構。雖然這種方法在一定程度上有效，但化學消泡劑的使用往往伴隨著成本增加、可能對環境產生不良影響以及對礦物的回收率和質量產生負面影響等問題。
2、因此，尋求一種不依賴外加化學消泡劑即可實現浮選中快速消泡的新方法，是浮選中有待解決的技術問題。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術目的之一在于提供一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法。
2、本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，所述納米涂層材料設置在基底上，包括接觸基底的黏附層和設置在黏附層上呈叢林狀分布的針狀突觸，制備方法包括以下步驟：
4、s1.制備前驅體溶液：所述前驅體溶液為聚合物和硅烷偶聯劑溶于異丙醇后形成的混合液，所述聚合物為聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯，溶解濃度為0.15～2.0mol/l，所述硅烷偶聯劑為四乙氧基硅烷或四氯化硅，其溶
5、s2.噴涂：使用液體火焰噴涂法，所述前驅體液體裝入噴槍中，由噴嘴霧化后進入高溫高速焰流中分散為納米顆粒并沉積在基體表面，形成黏附層和針狀突觸；其中，納米顆粒尺寸為40～60nm，噴槍與基底之間的距離為20～50cm，噴涂流量為1ml/min～5ml/min，噴涂時間為5～10min；
6、噴涂結束后即獲得所需的納米涂層材料。
7、優選的，所述液體火焰噴涂法以氧氣作為分散載體和助燃劑，流量設定為2l/min，甲烷作為燃料，流量設定為1l/min。
8、優選的，所述基底為金屬單質、合金材料、耐溫玻璃中的任意一種，所述耐溫玻璃的軟化點高于500℃。
9、優選的，還包括對納米涂層材料的后處理，通過氣相沉積技術在制備的納米涂層材料表面沉積二氧化硅殼層，再對所述二氧化硅殼層進行表面氟化處理，得到含有保護層的納米涂層材料。
10、優選的，所述氣相沉積技術包括以下步驟：
11、a、使用乙醇清洗所述納米涂層材料表面，真空干燥，備用；
12、b、納米涂層材料放置在密閉容器中，向密閉容器中通入氣化的四乙氧基硅烷和氣化的水合氨溶液及氧氣，在n2或ar氣氛下，500℃反應2～5h；所述四乙氧基硅烷氣流量1～10cm3/min，所述水合氨溶液氣流量1～5cm3/min，所述氧氣氣流量10～100cm3/min，所述n2或ar氣流量100～500cm3/min；
13、c、沉積結束后，取出納米涂層材料，在空氣環境下500℃燒結3h，得到表面沉積二氧化硅殼層的納米涂層材料。
14、優選的，所述氟化處理方法為：使用蘸涂、噴涂或刷涂方法，將質量濃度為0.5～2.0％的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷溶液均勻涂覆在二氧化硅殼層表面，并在60～80℃下保溫2h固化，乙醇去除多余的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷殘留物，得到含有保護層的納米涂層材料。
15、本專利技術目的之二在于提供如上所述的制備方法在制備浮選裝置或浮選消泡產品中的應用。
16、本專利技術目的之三在于提供如上所述的制備方法制備得到的納米涂層材料或包含所述納米涂層材料的產品。
17、優選的，所述產品為浮選裝置。
18、優選的，所述納米涂層材料的厚度為20～80μm，納米涂層材料包括接觸基底的黏附層和設置在黏附層上呈叢林狀分布的針狀突觸，所述黏附層厚度為5～10μm，針狀突觸高度為10～70μm，所述黏附層和針狀突觸的材質相同，為聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯。
19、優選的，所述針狀突觸的底部寬度為100～250nm，針狀突觸的頂端寬度為50～100nm，針狀突觸的分布密度在107～109個/cm2。
20、優選的，還包括設置在納米涂層材料表面的二氧化硅殼層，以及設置在二氧化硅殼層表面的氟化涂層；所述二氧化硅殼層的厚度為10～20nm，氟化涂層的厚度為10～20nm。
21、本專利技術的有益效果為：
22、1)近年來，納米涂層材料因其出色的化學穩定性和表面性質調控能力，在礦物加工領域的應用逐漸增多，尤其是在提高相關設備的耐腐蝕性和減少能耗上。考慮到納米涂層材料在調控表面性質方面的優勢，本專利技術創造性提出利用納米涂層材料調控礦物浮選消泡，應用本專利技術涂層，能夠在不依賴外加化學消泡劑的情況下，實現快速消泡作用，提高浮選效率和降低操作成本。
23、2)本專利技術納米涂層材料主要由前驅體溶液通過液體火焰噴涂技術制備而成，液體火焰噴涂技術生成的納米粒子沉積在基底堆積形成涂層，配合本方法提供的噴涂過程中的特定參數，可以使制備的涂層呈現上下兩層結構，上層為黏附層均勻分布在基底表面，作為突觸層的黏附基礎，上層為突觸層，呈現針形堆積結構，其中針形突觸尖端頭部尺寸在50～100nm之間，遠小于浮選氣泡尺寸，可在浮選中“戳破”氣泡，達到高速消泡能力。
24、3)在制備的納米涂層材料表面還可以設置二氧化硅殼層以增強粒子涂層的機械穩定性，設置氟化涂層降低涂層表面能，使涂層化學結構穩定。
25、4)本專利技術制備的涂層具有優異的超疏水性質和高效的消泡能力，應用在浮選裝置中，能降低生產成本，提高浮選的消泡效率，減少泡沫積累，提高生產效率。
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1.一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述納米涂層材料設置在基底上，包括接觸基底的黏附層和設置在黏附層上呈叢林狀分布的針狀突觸，制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述液體火焰噴涂法以氧氣作為分散載體和助燃劑，流量設定為2L/min，甲烷作為燃料，流量設定為1L/min。
3.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述基底為金屬單質、合金材料、耐溫玻璃中的任意一種，所述耐溫玻璃的軟化點高于500℃。
4.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述聚合物溶解濃度為2.0mol/L，所述噴槍與基底之間的距離為20cm，噴涂流量為1mL/min，噴涂時間為10min。
5.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，還包括對納米涂層材料的后處理，通過氣相沉積技術在制備的納米涂層材料表面沉積二氧化硅殼層，再對所述二氧化硅殼層進行表面氟化
6.根據權利要求5所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積技術包括以下步驟：
7.根據權利要求5所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述氟化處理方法為：使用蘸涂、噴涂或刷涂方法，將質量濃度為0.5～2.0％的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷溶液均勻涂覆在二氧化硅殼層表面，并在60～80℃下保溫2h固化，乙醇去除多余的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷殘留物，得到含有保護層的納米涂層材料。
8.一種根據權利要求1-7中任一項所述的制備方法制備得到的納米涂層材料或包含所述納米涂層材料的產品。
9.根據權利要求8所述的納米涂層材料或包含所述納米涂層材料的產品，其特征在于，所述納米涂層材料的厚度為20～80μm，納米涂層材料包括接觸基底的黏附層和設置在黏附層上呈叢林狀分布的針狀突觸，所述黏附層厚度為5～10μm，突觸高度為10～70μm，所述黏附層和針狀突觸的材質相同，為聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯。
10.根據權利要求9所述的納米涂層材料或包含所述納米涂層材料的產品，其特征在于，所述針狀突觸的底部寬度為100～250nm，針狀突觸的頂端寬度為50～100nm，分布密度在107～109個/cm2。
11.根據權利要求9所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料，其特征在于，還包括設置在納米涂層材料表面的二氧化硅殼層，以及設置在二氧化硅殼層表面的氟化涂層；所述二氧化硅殼層的厚度為10～20nm，氟化涂層的厚度為10～20nm。
12.根據權利要求8所述的納米涂層材料或包含所述納米涂層材料的產品，其特征在于，所述產品為浮選裝置。
...【技術特征摘要】
1.一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述納米涂層材料設置在基底上，包括接觸基底的黏附層和設置在黏附層上呈叢林狀分布的針狀突觸，制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述液體火焰噴涂法以氧氣作為分散載體和助燃劑，流量設定為2l/min，甲烷作為燃料，流量設定為1l/min。
3.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述基底為金屬單質、合金材料、耐溫玻璃中的任意一種，所述耐溫玻璃的軟化點高于500℃。
4.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述聚合物溶解濃度為2.0mol/l，所述噴槍與基底之間的距離為20cm，噴涂流量為1ml/min，噴涂時間為10min。
5.根據權利要求1所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，還包括對納米涂層材料的后處理，通過氣相沉積技術在制備的納米涂層材料表面沉積二氧化硅殼層，再對所述二氧化硅殼層進行表面氟化處理，得到含有保護層的納米涂層材料。
6.根據權利要求5所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述氣相沉積技術包括以下步驟：
7.根據權利要求5所述的一種用于浮選快速消泡的納米涂層材料的制備方法，其特征在于，所述氟化處理...
【專利技術屬性】
技術研發人員：廖寅飛，楊奧生，安茂燕，曹亦俊，馬子龍，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：
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