[發(fā)明專利]硅藻土為原料制備二氧化硅氣凝膠的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810061203.6
• 申請(qǐng)日: 2008-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN101244825A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金承黎;陳秋平;張蓉艷;李成勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 紹興納諾氣凝膠新材料研發(fā)中心有限公司;浙江中聯(lián)建設(shè)集團(tuán)有限公司;周水林
• 主分類號(hào): C01B33/12
• 分類號(hào): C01B33/12;C01B33/158
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以硅藻土為原料制備 二氧化硅氣凝膠的方法，

背景資料

硅藻土是由硅藻形成的一種硅質(zhì)生物沉積巖。硅藻是一種具有色素體 的單細(xì)胞植物，具有上下殼結(jié)構(gòu)和華麗圖案的硅藻骨骼，常由幾個(gè)或很多 細(xì)胞個(gè)體連結(jié)成各式各樣的群體。硅藻繁殖能力極強(qiáng)，1個(gè)硅藻在1個(gè)月內(nèi) 可以繁殖到近1億個(gè)，分布幾乎覆蓋地球的所有水域。硅藻的細(xì)胞壁由大 量的硅質(zhì)組成，當(dāng)這些硅藻死亡之后，其硅質(zhì)殼壁沉積水底，在一定地質(zhì) 條件下，經(jīng)過長時(shí)間積累和地殼作用，形成了硅藻土。

目前，世界已探明的硅藻土產(chǎn)出國家達(dá)20多個(gè)，其中歐洲儲(chǔ)量最為豐 富，其次是南美和北美。我國已在11個(gè)省發(fā)現(xiàn)硅藻土礦床40多處，遠(yuǎn)景儲(chǔ) 量達(dá)20億噸，僅次于美國，居世界第二位。其中，吉林省占54.8％，其次 是云南和浙江。

硅藻土主要化學(xué)成分為SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、 K₂O、Na₂O、P₂O₅和有機(jī)質(zhì)。SiO₂通常占80％以上，最高可達(dá)94％，多為 無定形非晶態(tài)。硅藻土的松散密度為300-500kg/m³，莫氏硬度為1-1.5，孔 隙率可達(dá)80-90％，能吸收自身重量1.5-4倍的水，是熱、電、聲的不良導(dǎo)體， 化學(xué)穩(wěn)定性高。這種特殊的化學(xué)組成和復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)使得硅藻土具有其 他任何天然形式的SiO₂所無法比擬的工業(yè)價(jià)值。

利用硅藻土的微孔結(jié)構(gòu)和顆粒分布特征，將其用于高滲透性助濾劑領(lǐng) 域已在國外得到了很大的發(fā)展。目前美國開發(fā)的硅藻土中用于過濾的為65 ％以上，歐洲可達(dá)70％以上。另外，硅藻土在隔熱保溫材料、功能性填料、 化工催化劑載體、拋光劑等領(lǐng)域也有較為廣泛的用途。我國硅藻土年產(chǎn)量 約3O萬噸，其中10萬余噸用于出口，與美國的硅藻土消費(fèi)量相差約4倍， 且消費(fèi)組成為60％以上用于生產(chǎn)保溫材料，10％用于生產(chǎn)各種填料，少部 分用于助濾劑，消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一，與發(fā)達(dá)同家存在明顯差距。引起這種差距 的主要原因是我國硅藻土礦藏品味較低，雜質(zhì)含量高影響了其深加工處 理。因此，根據(jù)我國硅藻土的特點(diǎn)，開發(fā)硅藻土的新用途將給硅藻土行業(yè) 帶來新的機(jī)遇。

近年來我國研究者對(duì)開發(fā)硅藻土應(yīng)用于高滲透性助濾劑、多孔陶瓷、 微孔玻璃、納米沸石、瀝青改性劑、殺蟲劑、土壤改良劑等方面進(jìn)行了大 量研究，取得了較大的進(jìn)展。也有研究利用硅藻土無定形SiO₂含量高的 特點(diǎn)，制備白炭黑用于橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑、涂料或塑料添加劑。

公開號(hào)為CN1212267C的專利文獻(xiàn)中公開了一種利用硅藻土為原料， 利用酸沉析制備納米二氧化硅的方法，其工藝簡單，生產(chǎn)成本低。為防止 氧化硅顆粒團(tuán)聚，沉析過程中或沉析終點(diǎn)需加入粒子阻隔劑或表面處理 劑。因此產(chǎn)品的純度難以控制。公開號(hào)為利CN1923685A的專利文獻(xiàn)中 公開了一種利用硅藻土助濾劑廢渣為原料，通過與純堿高溫共熔、粉碎， 并旋風(fēng)分離制備出硅藻土二氧化硅。該方法原料成本低，但高溫熔燒的溫 度需超過900℃，時(shí)間為2小時(shí)，能耗太大。

與普通SiO₂粉體相比，SiO₂氣凝膠作為一種低密度、高孔隙率納米 多孔非晶固體材料被稱為21世紀(jì)的新材料，已引起了廣大研究者的濃厚 興趣。由于SiO₂氣凝膠內(nèi)含納米孔洞結(jié)構(gòu)，典型孔洞尺寸為1-100nm， 固態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元尺寸為1-20nm，孔洞率高達(dá)80.0％-99.8％，比表面積 高達(dá)800-1000m²/g，密度最小可達(dá)3kg/m³，導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.015w/m·k， 因此在力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等方面均顯示獨(dú)特性質(zhì)，可廣泛應(yīng)用與航 空航天、化工、節(jié)能建筑、軍事、通訊、電子、冶金等領(lǐng)域。