[發明專利]一種稻殼灰制備二氧化硅的新方法

無效

• 申請號: 201010271232.2
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN101941704A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 王子忱;馬曉宇;朱燕超;郭玉鵬;丁雪峰;趙旭
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01B31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種稻殼灰制備二氧化硅的新方法，具體涉及以稻殼灰為硅源、氟化銨為溶劑制備二氧化硅以及溶劑氟化銨和副產物氨氣循環利用的新方法。?

背景技術

1.利用生物質資源生產二氧化硅是采用可再生植物資源的原料趨勢?

目前，世界能源與資源危機使可再生資源的開發與利用成為一個熱點。植物/農作物基可再生資源是目前國內外特別是發達國家研究和利用的趨勢，它將成為未來非再生資源的補充和取代物，改變當前對日益減少的非再生資源的依賴狀況。可再生資源進入原料市場，已成為世界各國資源戰略的重要組成部分。?

二氧化硅是一種應用非常廣泛的化工產品，可用于橡膠、塑料、油漆、油墨、農藥、醫藥、食品、飼料、造紙等行業。其最大用途是用作補強填料，用量占其總產量的75％以上。稻殼作為稻谷加工后的副產品，主要作為初級燃料利用，燃燒后的稻殼灰因其密度小、體積大，對環境造成了污染，目前大部分沒有處理；稻殼經燃燒后，其灰分視燃燒條件不同含有60～95％無定形二氧化硅，是用于生產二氧化硅系列產品的理想原料，具有純度高、可再生、成本低的優勢條件。特別是在高檔硅砂原料越來越少，高純度白炭黑缺少原料來源的困難條件下，保證高檔白炭黑行業的可持續發展具有重要意義。?

2.利用可循環工藝生產二氧化硅是減少污染、保護環境的技術發展趨勢?

生產二氧化硅的傳統方法是將硅砂、純堿置于反射爐中在1300～1500℃高溫熔融，生產硅酸鈉并釋放出二氧化碳氣體；然后用水溶煮制成稀硅酸鈉溶液，再用硫酸中和沉淀，最后經水洗、過濾、干燥、粉碎工序而得二氧化硅產品。這種傳統工藝每生產1噸二氧化硅，將會消耗0.51噸的硫酸和0.53噸的純堿，同時釋放出0.23噸二氧化碳氣體和產生20噸廢水(含0.74噸硫酸鈉)。不僅耗費大量的化工原料，能耗大，成本高，而且產生大量廢水和二氧化碳氣體，?污染環境，加劇溫室效應。?

3.國內外專利申請和授權情況?

有關氟化銨生產二氧化硅的國內專利CN1036746A公布了一種用硅砂生產白炭黑的新工藝，用硅砂和固體NH₄F經過高溫反應生成氟硅酸銨固體，再由氟化銨溶液溶解，并經過與氨水的中和沉化得到白炭黑，同時將氟化銨溶液排出反應體系濃縮結晶。專利CN101139094A公開了一種以氟硅酸和氨水為原料氨化反應制的白炭黑的方法，其中氨水分步加入，過濾分步進行，經洗滌干燥得到白炭黑。專利CN100577567C公開了一種以氟硅酸或氟硅酸銨和氨水為原料，將氨水和氟硅酸銨或氟硅酸快速反應制得白炭黑晶種，并以白炭黑晶種為基礎，將水、氟硅酸或氟硅酸銨與氨水進行反應，制得白炭黑沉淀和氟化銨溶液。?

以上方法分別存在以硅砂為原料溶硅困難，需高溫反應，能耗大，以氟硅酸或氟硅酸銨為原料，原料來源有限等問題。本發明以生物質稻殼灰為硅源，以氟硅酸為溶劑溶解二氧化硅，并將得到的氟硅酸銨溶液滴加到氨水溶液中制備分散性好的二氧化硅產品。?

發明內容

本發明是一種以稻殼灰作為硅源、氟化銨為溶劑制備二氧化硅的新方法，特別涉及反應物氟化銨和副產物氨氣循環利用的新方法。本發明采用的技術方案是：?

一種稻殼灰制備二氧化硅的新方法，其具體步驟如下：?

(1)將稻殼灰用水分散后，用硫酸溶液中和至pH＝7，溶解其中可溶性氧化物及其他微量金屬雜質，過濾，濾液作為草木灰肥料，濾渣水洗待用。?

(2)把步驟(1)中濾渣與濃度為1～5mol/L的氟化銨水溶液按SiO₂與NH₄F的摩爾比為1∶7～15的比例投入到反應釜中，加熱熱源調至100～150℃，反應1～4h，同時用水回收反應中產生的氨氣；反應結束后，熱過濾固液分離，濾液做為制備二氧化硅的原料，濾渣進一步進行活化處理制備高檔活性炭。?

(3)濃度為10～30wt％的氨水置于密閉沉淀釜中，調溫至50～90℃，將步驟(2)中所得濾液按比例加入到氨水中，析出沉淀，陳化0.5～3h，過濾固液分離，濾液備用，濾餅經洗滌、干燥，得二氧化硅產品。?

本發明的特征在于，步驟(3)中濾液主要含有氟化銨溶液，它經過濃縮調整濃度后重新回到步驟(2)中參加反應，循環利用；濃縮器中產生的水進入接收器用于吸收氨氣。?

本發明的特征在于，氟化銨與稻殼灰反應生成氨氣，用水回收調整濃度后返回步驟(3)用于沉淀二氧化硅，循環利用。

本發明的主要化學反應原理為：?