[發明專利]一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法

有效

• 申請號: 201410006640.3
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103739010A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 薛天艷;楊軒;劉亞輝;齊濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;C01G23/08;C01B33/143;C01B33/142
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明屬于無機化合物加工領域，具體涉及到一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法。

背景技術

在鈦白粉、氧氯化鋯等無機化工產品的生產過程中，對最終產品的雜質含量有一定的要求，特別是硅元素的含量要求較高。鈦白粉中硅含量偏高將導致偏鈦酸煅燒過程中金紅石轉化率降低，鈦白粉白度下降，顏料性能不佳。而在氧氯化鋯冶金過程中硅含量偏高則會降低產品氧氯化鋯的純度，使產品的應用受到限制。

傳統脫硅方法包括堿洗脫硅，即采用氫氧化鈉堿溶液將硅以硅酸鈉的形式溶解至溶液；而對酸體系脫硅，現有方法難以將硅含量降至10μg/L以下，這必將影響產品的應用，例如二氧化鈦及氧氯化鋯硅含量較高時難以在高端領域獲得應用。

目前關于硅溶膠的制備工藝，主要集中在提高硅溶膠濃度，調高硅溶膠穩定性，提高硅溶膠吸附能力等方面，而關于其在酸體系中脫硅的工業應用還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提出一種利用硅溶膠在酸性液體中深度脫硅的方法，該方法可以廣泛的應用于無機物加工領域，如鈦白粉、氧氯化鋯的生產中。該方法包括了硅溶膠的制備及表征方法，并將這種硅溶膠和絮凝劑混合使用，達到脫硅目的。

本發明公開的方法包括：

1）可溶性硅酸鹽的水溶液與酸反應，得到硅溶膠。

本步驟中可溶性硅酸鹽，優選硅酸鈉、硅酸鉀或兩者的混合物，之后加入酸調節pH值，靜置熟化得到溶膠態的硅溶膠，此硅溶膠的粘度應當滿足0.6～10.0mm²/s，該溶膠可以用作晶種用于含硅液體中硅的去處。

優選的，所述硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀固體或其水溶液，或者前述物質中兩種或兩種以上的混合物。

優選的，所述硅溶膠的粘度為0.6～10.0mm²/s。硅溶膠產品的粘度對于實現本發明非常重要。在反應過程中，其粘度的變化趨勢為：第一階段溶液區，其特點為粘度緩慢增大，體系為透明溶液；第二階段為亞穩態溶膠區，其特點為溶液粘度增大速度明顯加快；第三階段溶液為凝膠區。

優選的，步驟為：將可溶性硅酸鹽，溶解到水中形成硅酸鹽溶液，得到濃度為2-20%（以H₂SiO₃計）的溶液，再加入酸調整pH，使pH為2.0-8.0，靜置熟化一段時間，得到硅溶膠，并用粘度測定其粘度。

2）將硅溶膠加入至待處理的酸性含硅液體中反應，得到待絮凝液體；

優選的，所述硅溶膠的粘度為在0.6-10.0mm²/s。

優選的，步驟2）反應溫度為30-90℃。

更優選的，該步驟包括在此溫度下保溫攪拌2～12h。

3）向待絮凝液體中加入陽離子絮凝劑進行絮凝，之后進行沉降、固液分離，得到脫硅后的溶液。

優選的，步驟3）還包括：在向液體中加入陽離子絮凝劑前，將液體35-85℃保溫2～12h。

優選的，陽離子絮凝劑為聚丙烯酰胺類或季銨鹽類絮凝劑。

優選的，步驟3）中絮凝時間為0.5-72h。

更優選的，步驟3）絮凝后的反應體系沉降1h-10d。

本發明以可溶性硅酸鹽，優選硅酸鈉或者水玻璃，作為原料，制備出硅溶膠，并將其作為活性除硅劑應用在酸性體系中，實現硅的脫除，可將硅含量降至0.001%以下，甚至降到0；而且本發明操作簡單，成本低，簡單易行。

具體實施方式

實例1

取4.5g硅酸鈉固體，溶解在100mL水中，配成4.5%的硅酸鈉溶液，用12%鹽酸中和酸化硅酸鈉溶液，使pH=6.0，此時硅酸鈉經過中和后主要的產物為硅酸。將上述硅酸溶液靜置一段時間，在靜置過程中測定該溶液的粘度變化。約2h以后溶液的粘度增大到10.0mm²/s，得到硅溶膠。此時將上述硅溶膠30mL加入到300mL鈦液中。該鈦液為強酸體系，硫酸濃度約為400g/L。加入后60℃保溫約2h，之后加入陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑，保溫絮凝3h，沉降約24h后，過濾。取過濾后的溶液水解，測定其固相水解物中的硅含量，發現其硅含量低于0.001%（以SiO₂）。而未添加硅溶膠，直接加入陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑的方法得到的產品中二氧化硅含量為0.8%。

實例2