【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米涂层，具体涉及一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、浮选是一种利用矿物表面性质差异来实现固体粒子分离的方法，浮选过程中，泡沫的生成和控制是影响分离效率和产品质量的关键因素之一，因此调整泡沫的生成和稳定性是浮选的重要一环。但浮选过程中如果泡沫过度稳定会导致处理效率降低，增加能耗，并且可能引发设备过载等问题，所以需要主动消泡以控制浮选过程中泡沫。目前控制浮选过程中泡沫的方法主要依赖化学消泡剂的添加，化学消泡剂通过改变泡沫的表面张力来破坏泡沫结构。虽然这种方法在一定程度上有效，但化学消泡剂的使用往往伴随着成本增加、可能对环境产生不良影响以及对矿物的回收率和质量产生负面影响等问题。
2、因此，寻求一种不依赖外加化学消泡剂即可实现浮选中快速消泡的新方法，是浮选中有待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术目的之一在于提供一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，所述纳米涂层材料设置在基底上，包括接触基底的黏附层和设置在黏附层上呈丛林状分布的针状突触，制备方法包括以下步骤：
4、s1.制备前驱体溶液：所述前驱体溶液为聚合物和硅烷偶联剂溶于异丙醇后形成的混合液，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯，溶解浓度为0.15～2.0mol/l，所述硅烷偶联剂为四乙氧基硅烷或四氯化硅，其溶
5、s2.喷涂：使用液体火焰喷涂法，所述前驱体液体装入喷枪中，由喷嘴雾化后进入高温高速焰流中分散为纳米颗粒并沉积在基体表面，形成黏附层和针状突触；其中，纳米颗粒尺寸为40～60nm，喷枪与基底之间的距离为20～50cm，喷涂流量为1ml/min～5ml/min，喷涂时间为5～10min；
6、喷涂结束后即获得所需的纳米涂层材料。
7、优选的，所述液体火焰喷涂法以氧气作为分散载体和助燃剂，流量设定为2l/min，甲烷作为燃料，流量设定为1l/min。
8、优选的，所述基底为金属单质、合金材料、耐温玻璃中的任意一种，所述耐温玻璃的软化点高于500℃。
9、优选的，还包括对纳米涂层材料的后处理，通过气相沉积技术在制备的纳米涂层材料表面沉积二氧化硅壳层，再对所述二氧化硅壳层进行表面氟化处理，得到含有保护层的纳米涂层材料。
10、优选的，所述气相沉积技术包括以下步骤：
11、a、使用乙醇清洗所述纳米涂层材料表面，真空干燥，备用；
12、b、纳米涂层材料放置在密闭容器中，向密闭容器中通入气化的四乙氧基硅烷和气化的水合氨溶液及氧气，在n2或ar气氛下，500℃反应2～5h；所述四乙氧基硅烷气流量1～10cm3/min，所述水合氨溶液气流量1～5cm3/min，所述氧气气流量10～100cm3/min，所述n2或ar气流量100～500cm3/min；
13、c、沉积结束后，取出纳米涂层材料，在空气环境下500℃烧结3h，得到表面沉积二氧化硅壳层的纳米涂层材料。
14、优选的，所述氟化处理方法为：使用蘸涂、喷涂或刷涂方法，将质量浓度为0.5～2.0％的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷溶液均匀涂覆在二氧化硅壳层表面，并在60～80℃下保温2h固化，乙醇去除多余的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷残留物，得到含有保护层的纳米涂层材料。
15、本专利技术目的之二在于提供如上所述的制备方法在制备浮选装置或浮选消泡产品中的应用。
16、本专利技术目的之三在于提供如上所述的制备方法制备得到的纳米涂层材料或包含所述纳米涂层材料的产品。
17、优选的，所述产品为浮选装置。
18、优选的，所述纳米涂层材料的厚度为20～80μm，纳米涂层材料包括接触基底的黏附层和设置在黏附层上呈丛林状分布的针状突触，所述黏附层厚度为5～10μm，针状突触高度为10～70μm，所述黏附层和针状突触的材质相同，为聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯。
19、优选的，所述针状突触的底部宽度为100～250nm，针状突触的顶端宽度为50～100nm，针状突触的分布密度在107～109个/cm2。
20、优选的，还包括设置在纳米涂层材料表面的二氧化硅壳层，以及设置在二氧化硅壳层表面的氟化涂层；所述二氧化硅壳层的厚度为10～20nm，氟化涂层的厚度为10～20nm。
21、本专利技术的有益效果为：
22、1)近年来，纳米涂层材料因其出色的化学稳定性和表面性质调控能力，在矿物加工领域的应用逐渐增多，尤其是在提高相关设备的耐腐蚀性和减少能耗上。考虑到纳米涂层材料在调控表面性质方面的优势，本专利技术创造性提出利用纳米涂层材料调控矿物浮选消泡，应用本专利技术涂层，能够在不依赖外加化学消泡剂的情况下，实现快速消泡作用，提高浮选效率和降低操作成本。
23、2)本专利技术纳米涂层材料主要由前驱体溶液通过液体火焰喷涂技术制备而成，液体火焰喷涂技术生成的纳米粒子沉积在基底堆积形成涂层，配合本方法提供的喷涂过程中的特定参数，可以使制备的涂层呈现上下两层结构，上层为黏附层均匀分布在基底表面，作为突触层的黏附基础，上层为突触层，呈现针形堆积结构，其中针形突触尖端头部尺寸在50～100nm之间，远小于浮选气泡尺寸，可在浮选中“戳破”气泡，达到高速消泡能力。
24、3)在制备的纳米涂层材料表面还可以设置二氧化硅壳层以增强粒子涂层的机械稳定性，设置氟化涂层降低涂层表面能，使涂层化学结构稳定。
25、4)本专利技术制备的涂层具有优异的超疏水性质和高效的消泡能力，应用在浮选装置中，能降低生产成本，提高浮选的消泡效率，减少泡沫积累，提高生产效率。
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1.一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述纳米涂层材料设置在基底上，包括接触基底的黏附层和设置在黏附层上呈丛林状分布的针状突触，制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述液体火焰喷涂法以氧气作为分散载体和助燃剂，流量设定为2L/min，甲烷作为燃料，流量设定为1L/min。
3.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述基底为金属单质、合金材料、耐温玻璃中的任意一种，所述耐温玻璃的软化点高于500℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶解浓度为2.0mol/L，所述喷枪与基底之间的距离为20cm，喷涂流量为1mL/min，喷涂时间为10min。
5.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，还包括对纳米涂层材料的后处理，通过气相沉积技术在制备的纳米涂层材料表面沉积二氧化硅壳层，再对所述二氧化硅壳层进行表面氟化
6.根据权利要求5所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述气相沉积技术包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述氟化处理方法为：使用蘸涂、喷涂或刷涂方法，将质量浓度为0.5～2.0％的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷溶液均匀涂覆在二氧化硅壳层表面，并在60～80℃下保温2h固化，乙醇去除多余的1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷残留物，得到含有保护层的纳米涂层材料。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的纳米涂层材料或包含所述纳米涂层材料的产品。
9.根据权利要求8所述的纳米涂层材料或包含所述纳米涂层材料的产品，其特征在于，所述纳米涂层材料的厚度为20～80μm，纳米涂层材料包括接触基底的黏附层和设置在黏附层上呈丛林状分布的针状突触，所述黏附层厚度为5～10μm，突触高度为10～70μm，所述黏附层和针状突触的材质相同，为聚二甲基硅氧烷或聚四氟乙烯。
10.根据权利要求9所述的纳米涂层材料或包含所述纳米涂层材料的产品，其特征在于，所述针状突触的底部宽度为100～250nm，针状突触的顶端宽度为50～100nm，分布密度在107～109个/cm2。
11.根据权利要求9所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料，其特征在于，还包括设置在纳米涂层材料表面的二氧化硅壳层，以及设置在二氧化硅壳层表面的氟化涂层；所述二氧化硅壳层的厚度为10～20nm，氟化涂层的厚度为10～20nm。
12.根据权利要求8所述的纳米涂层材料或包含所述纳米涂层材料的产品，其特征在于，所述产品为浮选装置。
...【技术特征摘要】
1.一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述纳米涂层材料设置在基底上，包括接触基底的黏附层和设置在黏附层上呈丛林状分布的针状突触，制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述液体火焰喷涂法以氧气作为分散载体和助燃剂，流量设定为2l/min，甲烷作为燃料，流量设定为1l/min。
3.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述基底为金属单质、合金材料、耐温玻璃中的任意一种，所述耐温玻璃的软化点高于500℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物溶解浓度为2.0mol/l，所述喷枪与基底之间的距离为20cm，喷涂流量为1ml/min，喷涂时间为10min。
5.根据权利要求1所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，还包括对纳米涂层材料的后处理，通过气相沉积技术在制备的纳米涂层材料表面沉积二氧化硅壳层，再对所述二氧化硅壳层进行表面氟化处理，得到含有保护层的纳米涂层材料。
6.根据权利要求5所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述气相沉积技术包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的一种用于浮选快速消泡的纳米涂层材料的制备方法，其特征在于，所述氟化处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖寅飞，杨奥生，安茂燕，曹亦俊，马子龙，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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