[發明專利]一種利用微硅粉濕法制備水玻璃的方法

有效

• 申請號: 201110268556.5
• 申請日: 2011-09-11
• 公開（公告）號: CN102424394A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 郭占成;林榮毅;支歆;王志;公旭中
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01B33/32
• 分類號: C01B33/32
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于水玻璃生產技術領域。特別涉及一種利用微硅粉濕法制備水玻璃的方法。

背景技術

微硅粉是硅鐵合金和工業硅生產過程中，在礦熱電爐內產生的SiO和Si氣體被空氣迅速氧化并冷凝而成的含硅工業粉塵。微硅粉屬于可吸入顆粒物(PM10)，微硅粉被人體吸收后直接進入肺部，對人身體危害極大。近年來，隨著國家對環保力度的加強，強行規定硅鐵合金和工業硅生產企業安裝環保除塵設備，硅鐵合金企業回收的微硅粉產量不斷增加。

SiO₂含量介于88～92％的微硅粉用于混凝土原料，具有良好的耐腐蝕性、絕緣性、耐磨性、抗滲性抗凍性能；SiO₂含量大于92％可用作耐火材料、橡膠、樹脂等有機化合物的填充材料；而當SiO₂含量低于88％時的微硅粉幾乎沒有市場。目前，國內微硅粉的應用極為有限。專利CN201010170951.5公開了一種活性二氧化硅微粉作為橡膠、工程塑料添加劑白炭黑的應用；但由于色度以及雜質的影響，微硅粉在橡膠、工程塑料的使用有很大的局限性。專利CN200810115333.3也公開了一種用微硅粉制備鈦白材料的方法，通過將微硅粉活化、除雜、分散、調整表面電荷后在其表面包覆二氧化鈦制備成具有核-殼結構特征的鈦白復合材料；但該工藝方法復雜，復合粒子中表面包覆層的TiO₂的結構很難控制。

微硅粉中SiO₂具有典型的非晶態特征，含量一般可達69.3％(wt)～93.5％(wt)。非晶態SiO₂愈多，微硅粉活性愈大，在堿性溶液中反應能力愈強。因此，以微硅粉為原料制備高模數水玻璃是硅鐵合金工業粉塵高值化利用和減少粉塵二次污染的有效方法。

水玻璃是一種用途十分廣泛的無機化工產品。水玻璃的生產方法分為干法和濕法兩種，其中干法是用石英砂和碳酸鈉或硫酸鈉在1400～1500℃的融爐中熔融反應制備。其特點是可根據需要制備不同模數的水玻璃產品，但耗能較大。濕法是將氫氧化鈉溶液和石英砂在溫度為140～160℃，壓力為0.37～0.63MPa條件下反應制取。雖然能耗低于干法，但石英砂中晶體形態SiO₂溶解率低、堿耗高。

為充分利用資源、降低生產成本，許多研究正致力于開發不同的硅源生產水玻璃的新技術。專利CN201010176401.4公開了一種將稻殼灰和碳酸鈉混合，在900℃的溫度下燒制固體水玻璃的方法；專利CN200910072958.0也公開了一種利用發電廠燃燒后的稻殼灰與堿反應生成硅酸鈉溶液或溶膠，不溶物經酸化處理制得到活性炭產品的方法；專利CN200810132277.4公開了一種用燒堿液浸取工業粉煤灰中的活性二氧化硅，通過硅酸與低模數硅酸鈉配兌制備高模數的硅酸鈉溶液的方法；專利CN200610017165.5公開了一種將煤矸石于反應釜中與濃度40～60％的硫酸反應生成硫酸鋁溶液，二氧化硅濾渣與液堿反應制得液體硅酸鈉的方法。CN200410058137.9也公開了一種以煤系高嶺巖為主要原料，通過酸浸，酸溶渣堿溶生產聚合氯化鋁和高模數液體硅酸鈉的方法；專利CN200910154795.0公開了一種利用廢鋁灰與Na₂CO₃通過高溫固相熱分解制備結晶氯化鋁和水玻璃的方法；專利CN201010230406.0公開了一種利用有機硅或多晶硅行業副產品四氯化硅制備水玻璃的方法；專利CN200910102418.2公開了一種利用磷肥工業副產的含氟硅膠為原料制備硅酸鈉的方法；專利CN200580051917.3也公開了一種用于從鉆石開采中作為固體廢物產生的金伯利巖礦制備硅酸鈉的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用微硅粉濕法制備水玻璃的方法。解決了硅鐵合金工業粉塵大宗消納與高值化利用的技術障礙，為硅鐵合金或金屬硅生產工業粉塵的高值化利用提供簡單有效的新途徑。

為了解決上述技術問題，具體技術步驟如下：

1、分析來料微硅粉中SiO₂的含量