[發明專利]一種黃磷爐渣制備硅膠和硫酸鈣晶須的方法

有效

• 申請號: 201711055247.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107758675B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 蘇毅;任園園;陳富金;李國斌;羅康碧;李滬萍;胡亮;梅毅
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01B33/16
• 分類號: C01B33/16;C30B7/14;C30B29/62;C30B29/46
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本發明公開了一種黃磷爐渣制備硅膠和硫酸鈣晶須的方法，該方法采用硝酸溶液浸出分解黃磷爐渣，分解固體物料經稀硝酸溶液浸泡、沉降、活化等處理，得到高活性和多孔的硅膠材料，黃磷爐渣分解浸出液經沉鈣轉換、常壓酸化處理，得到硫酸鈣晶須；本發明方法工藝設備簡單，操作容易、安全，黃磷爐渣資源利用率高，是一種利用工業廢棄物生產具有高附加值產品的工藝技術路線，可達到二次資源綜合利用，實現循環經濟、節能減排目的。

技術領域

本發明屬工業固體廢棄物利用領域，具體涉及一種黃磷爐渣制備硅膠和硫酸鈣晶須的方法。

背景技術

黃磷爐渣為電爐法采用磷礦石、硅石、焦炭等原料生產黃磷時，于1400～1600℃高溫下形成的熔融體，經水淬急冷而得的具有無定形、高活性的固體廢棄物，工業上每生產1噸黃磷可產出8～10噸爐渣，根據我國目前黃磷的生產現狀，我國黃磷企業每年產出黃磷爐渣約600～700萬噸。黃磷爐渣的主要成份為SiO₂和CaO，同時含有P、F、Fe、Al、Mg等有害元素。目前，黃磷爐渣主要用于生產硅鈣肥、水泥、磚等，利用率低，大量堆積，不僅占用大量土地，浪費資源，同時污染周邊地區環境和水資源。黃磷爐渣富含SiO₂和CaO，二者的含量在80～90%，可作為二次資源用于生產含硅、含鈣產品。

硫酸鈣晶須即石膏晶須，是指硫酸鈣(CaSO₄)纖維狀單晶體，分為無水硫酸鈣(CaSO₄)晶須、半水硫酸鈣(CaSO₄·0.5H₂0)晶須和二水硫酸鈣(CaSO₄·2H₂O)晶須3種，工業應用前景最好的為無水硫酸鈣晶須，相對分子質量136.14，白色蓬松狀固體，顯微鏡下為纖維狀或針狀單晶體，直徑為1～10μm、長度為20～150μm、長徑比為20～100，相對密度2.96，晶體結構完整，尺寸穩定，強度和模量接近晶體材料的理論值。硫酸鈣晶須具有耐高溫、耐酸堿性、抗化學腐蝕、電絕緣性好、強度高、韌性和相容性好、易進行表面處理等優異的物理、化學特性和機械性能，作為新型功能材料廣泛用于塑料、橡膠、粘接劑、摩擦材料、涂料、油漆、隔熱材料、輕質建材等產品制造中。與其他無機晶須相比，硫酸鈣晶須是毒性最低的綠色非金屬環保材料。目前，制取硫酸鈣晶須的方法主要有水熱法、常壓酸化法、微乳法等。

硅膠是一種典型的高活性多孔吸附材料，具有豐富的孔道結構和大的比表面積，屬于非晶態物質，其分子式為mSiO₂·nH₂O，其中的基本結構質點為Si-O四面體，系由Si-O四面體相互堆積形成硅膠的骨架。硅膠中H₂O為結構水，它以羥基(OH)的形式和硅原子相連而覆蓋于硅膠的表面。硅膠不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學性質穩定，除強堿、氫氟酸外不與任何物質發生反應。根據其孔徑的大小分為：大孔硅膠、粗孔硅膠、B型硅膠、細孔硅膠。由于孔隙結構的不同，因此它們的吸附性能各有特點。粗孔硅膠在相對濕度高的情況下有較高的吸附量，細孔硅膠則在相對濕度較低的情況下吸附量高于粗孔硅膠，而B型硅膠由于孔結構介于粗、細孔硅膠之間，其吸附量也介于粗、細孔之間。目前，硅膠的主要制備方法有以硅烷鹵化物為原料的氣相法、以硅酸鈉和無機酸為原料的化學沉淀法、以硅酸酯等為原料的溶膠-凝膠法和微乳液法等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種黃磷爐渣制備硅膠和硫酸鈣晶須材料的方法，該方法是利用工業廢棄物生產具有高附加值的硅膠和硫酸鈣晶須材料的工藝路線，可達到二次資源綜合利用，實現循環經濟、節能減排目的。

本發明的技術方案如下：采用硝酸溶液浸出分解黃磷爐渣，分解固體物料經稀硝酸溶液浸泡、沉降、活化等處理，得到高活性和多孔的硅膠材料，黃磷爐渣分解浸出液經沉鈣轉換、常壓酸化處理，得到硫酸鈣晶須。

本發明黃磷爐渣制備硅膠和硫酸鈣晶須材料的方法，具體操作如下：