[發明專利]一種由農業廢棄物制備植物性硅的方法及裝置

在審

• 申請號: 201711191778.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107934973A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 董兆麟;吉川晃敏
• 申請（專利權）人: 上海麟敏信息科技有限公司
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 錢學宇

技術領域

本發明涉及硅材料領域，具體而言，涉及一種由農業廢棄物制備植物性硅的方法及裝置。

背景技術

無論是在通訊、電子、航空等高科技領域中，還是在橡膠、塑料、建材、日用化工等生產、生活領域中，都有著硅材料的廣泛應用。而硅材料的制備，在傳統上則是以硅礦石為原料，經冶煉、化學反應等方法進行，不僅成本高、能耗高、技術復雜，而且對于設備的精度要求高，還會由于礦石的開采產生環境破壞，所產生的廢水、廢料等也會造成環境污染。

由于大規模的農業生產，我國每年會產生大量的農業廢棄物，例如，我國大面積的水稻種植就會產生大量稻殼、稻糠或者稻稈等農業廢棄物，由于綜合利用(例如發酵肥料或者發電)的規模有限，大部分的農業廢棄物還是需要采用掩埋或者焚燒的方法進行處理。然而，掩埋需要占用大量的土地，這對于人口較為密集的農業生產區而言并不現實，而焚燒則會造成空氣污染，影響健康。

農作物在生長過程中，會從土壤中吸收各種元素，例如水稻就是一種天然的富集硅酸的植物，稻殼中的主要成分就是碳化物和硅化物，其焚燒后的灰燼中，就含有大量的二氧化硅等硅化物成分。同時，由于植物中所吸收的硅化物都經過的生物性的“加工”，也使得其所富含的硅化物具有較高的純度和活性，將其進行有效提取，則不僅能夠實現農業廢棄物的充分利用，同時也能夠減少對于自然硅礦資源的依賴。

現有的以農業廢棄物為原料進行二氧化硅等硅材料的提取和制備方法中，多需要對農業廢棄物進行持續加熱，而且在加熱后還需要進行化學處理，所得產物的粒徑難以控制，往往還需要進一步的研磨，不僅工藝復雜，而且能耗高。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種由農業廢棄物制備植物性硅的方法，本發明所述的方法中，以農業廢棄物為原料，能夠在降低硅材料生產成本的同時，實現農業廢棄物的充分利用；同時，本發明方法能耗低，且產物純度高、粒徑均勻。

本發明的第二目的在于提供一種由本發明所述的方法所得到的植物性硅，本發明植物性硅具有純度高、顆粒粒徑均勻等優點。

本發明的第三目的在于提供一種用于實施本發明方法的裝置。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種由農業廢棄物制備植物性硅的方法，所述方法包括如下步驟：將農業廢棄物加熱后，停止外部加熱；然后，在外加磁場下，農業廢棄物逐漸升溫；然后，調整溫度，并繼續放置；接著降溫，將產物分離，并分別得到植物性硅和熏灰。

優選的，本發明所述的由農業廢棄物制備植物性硅的方法中，所述農業廢棄物為稻殼、稻糠、高粱殼、稻桿、高粱稈，或者玉米稈中的一種或幾種的混合物。

優選的，本發明所述的由農業廢棄物制備植物性硅的方法中，所述將農業廢棄物加熱為將農業廢棄物加熱至200～400℃。

優選的，本發明所述的由農業廢棄物制備植物性硅的方法中，所述外加磁場為由磁體所提供的外加磁場。

優選的，本發明所述的由農業廢棄物制備植物性硅的方法中，所述農業廢棄物逐漸升溫為：在加熱余溫以及外加磁場下，農業廢棄物在3～5h內，逐漸升溫至600～1500℃。

優選的，本發明所述的由農業廢棄物制備植物性硅的方法中，所述繼續放置的時間為6～10h。

同時，本發明還提供了由所述的農業廢棄物制備植物性硅的方法所得到的植物性硅。

進一步的，本發明也提供了一種用以實施本發明所述的由農業廢棄物制備植物性硅的方法的裝置。

優選的，本發明所述的裝置中，包括加料口、爐體和出料口；其中，農業廢棄物由加料口中加入爐體。

優選的，本發明所述裝置中，所述爐體內還設置有用以提供外加磁場的磁體。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)本發明方法中，采用外加磁場的方法進行生產，從而可以控制顆粒在燃燒過程中能保持很高的各向異性，從而使得產物植物性硅的粒徑更加均勻；

(2)本發明方法能夠一次生成、并提供微米級粒徑均一的顆粒硅材料，減少了硅的粉碎和研磨成本；

(3)本發明方法中，僅在啟動階段進行加熱，而在后續的制備過程中，通過農業廢棄物自身的能源和磁場的作用，實現升溫反應，不需要額外提供能量，這相較于傳統持續加熱的方法而言，節約了大量的能耗；

(4)本發明方法中，通過以稻殼，秸稈，玉米桿等的農業廢棄物為原料，大大的降低了有機硅的生產成本，并且為農業上處理秸稈等焚燒還田所產生的大量污染提供了良好的解決方案。

附圖說明