[發明專利]利用生物質電廠稻殼灰和煙道氣生產納米二氧化硅和納米碳酸鈣的方法

有效

• 申請號: 201310725270.4
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103693650A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 陳義龍;張巖豐;卓之久;鄭興才;方章建;陶磊明;程宇婷
• 申請（專利權）人: 中盈長江國際新能源投資有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01F11/18;B82Y30/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

技術領域

本發明涉及一種回收利用生物質電廠廢渣和廢氣生產納米材料的方法，具體涉及一種利用生物質電廠燃燒稻殼發電后的廢棄物稻殼灰和燃燒稻殼時的煙道氣生產納米二氧化硅和納米碳酸鈣的方法。

背景技術

目前利用稻殼灰作再生資源進行回收利用的方法很多，如專利CN1756719利用稻殼灰和二氧化碳作為原料生產二氧化硅，該方法中二氧化硅的浸取率較低，70%左右，且二氧化硅的合成反應在加壓條件進行，操作難度大，設備投資大；專利CN1762802用稻殼灰在高溫高壓下堿煮生產水玻璃，然后用水玻璃與硫酸反應生產白炭黑，該法中的水玻璃生產所需條件苛刻；專利CN101920966A用稻殼灰與純堿反應生產水玻璃，然后在水玻璃中加入分散劑降溫陳化，過濾分離出沉淀物，干燥或煅燒生產納米二氧化硅，該方法在強堿性條件下沉淀出硅酸的聚集體納米二氧化硅是有難度的；專利CN101417798A用稻殼灰在高溫高壓下與純堿反應制備水玻璃，然后用燃燒稻殼時的煙氣中的二氧化碳通入水玻璃溶液制備二氧化硅。所述上述各方法中，或是稻殼灰加純堿常壓條件下生產水玻璃然后降溫直接析出二氧化硅，該法產業化困難。或是稻殼灰加燒堿，在高溫高壓條件下生產水玻璃，其二氧化硅的溶出率較低，且在水玻璃酸化制備二氧化硅的過程中，均是直接酸化硅酸鈉而得硅酸，硅酸聚集從體系中沉淀分離出來，實際上硅酸的聚集過程是粒子逐漸長大的過程，即經歷了溶膠、凝膠、到沉淀的過程，如果讓粒子自然聚集長大，實際上很難達到粒徑很小的納米二氧化硅。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用生物質電廠燃燒稻殼發電后的廢棄物稻殼灰和燃燒稻殼時的煙道氣生產納米二氧化硅和納米碳酸鈣的方法。該方法獲得的二氧化硅和納米碳酸鈣產品粒徑極細，均可達到納米級。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種利用生物質電廠稻殼灰和煙道氣生產納米二氧化硅和納米碳酸鈣的方法，包括以下步驟：

（1)將生物質電廠燃燒稻殼發電后的稻殼灰加入濃度為10-20wt%的氫氧化鈉溶液中，稻殼灰技術指標：SiO₂含量?80-90wt%，BET比表面積40-100m²/g，SiO₂晶形結構：無定形，在攪拌條件下，升溫至95-100⁰C，充分反應3-4小時，過濾；

(2)將步驟(1)的過濾液置于反應釜中，加水稀釋，控制體系中硅酸鈉以二氧化硅計的質量百分比濃度為8-15%，然后升溫至60-80⁰C，加入分散劑，所述分散劑為非離子表面活性劑聚乙二醇系列產品，所述分散劑的加入量是步驟（1）所得過濾液中硅酸鈉以二氧化硅質量計的0.1-5wt%，在常壓條件下，持續通生物質電廠燃燒稻殼時的煙道氣，在攪拌條件下充分反應2-4小時，然后過濾，將濾餅洗滌至中性，漿化，噴霧干燥得到納米二氧化硅;

(3)將步驟（2）中的過濾液和洗滌液混合，置于反應釜中升溫至50-70⁰C，加入氫氧化鈣溶液，在攪拌下充分反應0.5-2小時，過濾、洗滌、濾餅在閃蒸干燥機中干燥，得到納米碳酸鈣。

按上述方案，所述步驟（1）中稻殼灰與氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉的質量比為2-3：1。

按上述方案，所述步驟（2）中生物質電廠的煙道氣為發電廠達標排放的煙道氣或者經過除塵凈化后的煙道氣，所述煙道氣中二氧化碳的體積含量為12-20%（v/v），所述生物質電廠的煙道氣中CO₂體積與步驟（1）所得過濾液中硅酸鈉以二氧化硅質量計的比例為0.3-4.2m³/kg。

按上述方案，所述步驟（2）中通入煙道氣反應完成后，停止通煙道氣，并繼續保持體系的攪拌狀態，熟化10-30min。

按上述方案，所述步驟（2）中的非離子表面活性劑聚乙二醇系列產品具體選為數均分子量為500-4000的聚乙二醇。

按上述方案，所述步驟（3）中氫氧化鈣溶液的濃度為6-20wt%；加入氫氧化鈣溶液反應完成后，繼續保持體系的攪拌狀態，熟化10-30min。

按上述方案，所述步驟（3）中過濾產生的過濾液及洗滌液可回用于步驟（1）中，進行循環利用。

本發明與現有技術相比具有如下特點：

本發明中二氧化硅的溶出率達到90%以上，且整個反應過程常壓條件下進行，操作簡單、安全，設備投資省；