[發明專利]一種生產氧化鋯的副產物硅灰中二氧化硅微球解聚方法

有效

• 申請號: 201711382541.5
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109942002B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 孫思佳;丁浩
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種生產氧化鋯的副產物硅灰中二氧化硅微球解聚方法，該方法是根據電熔法生產ZrO₂副產物硅灰中SiO₂微球的性質和團聚特點，提供一種實現電熔法生產ZrO₂副產物硅灰中SiO₂微球顆粒解聚的方法，發明內容主要包括：制備硅灰粉體?水懸浮液，對硅灰粉體?水懸浮體實施堿溶處理、硅灰?堿溶產物水洗、硅灰?堿溶產物研磨機介質研磨及分散劑分散、硅灰?研磨產物過濾干燥五個步驟；本方法解決了電熔法生產ZrO₂副產物硅灰中SiO₂微球團聚嚴重、難以實現穩定分散問題，提高了電熔法生產ZrO₂副產物硅灰的使用性能和利用價值，在生成SiO₂顆粒過程中實現控制團聚。

技術領域：

本方法涉及到一種生產氧化鋯的副產物硅灰中二氧化硅微球解聚的生產技術領域，具體地講，涉及到一種生產氧化鋯的副產物硅灰中二氧化硅微球解聚的處理方法。

背景技術：

本方法所涉及的硅灰為工業上電熔法生產氧化鋯的副產物。氧化鋯的結構式為ZrO₂，它熔點高，化學穩定性強，并兼有耐酸性、堿性和還原性特性，因而成為目前現代高技術產業發展的重要基礎原料之一。可采用化學合成和電熔兩種方法生產ZrO₂，其中，電熔法生產ZrO₂的過程是：以組成為硅酸鋯即ZrSiO₄的鋯英石為原料，以碳為還原劑，再加入適量的催化劑或穩定劑，最后通過電弧爐的高溫作用將ZrSiO₄分解成ZrO₂和二氧化硅。二氧化硅的化學式為SiO₂，由于生成的SiO₂被碳還原為一氧化硅即SiO氣體溢出，所以可由此分離得到ZrO₂產品。SiO氣體在煙道排出過程遇冷空氣被氧化為非晶態SiO₂而成為副產物硅灰。由于SiO氧化成SiO₂為急劇冷凝過程，Si和O原子來不及形成有序排布，故生成的SiO₂不能為晶體而只能呈非晶態結構，并且形成大小為微米級的球體顆粒。由于高溫，SiO₂微球間存在較強結合作用，所以形成團聚形態。此外，硅灰還含有少量ZrO₂組分。

硅灰在過去通常作為固體廢棄物作堆放處理，占用土地并造成資源浪費。近年來，基于硅灰具有的SiO₂純度高、顆粒表面火山灰活性強和流動性好這些特點，將其作為水泥、混凝土和耐火材料制品的摻和料或添加劑實現了部分應用，但功能作用有限，產品附加值較低。另外，硅灰白度高、其中的SiO₂微球硬度大，表面活性強、大小均勻，流動性好，這些特點使硅灰被加工成優良的功能性填料成為可能。然而，硅灰中SiO₂微球存在顆粒間團聚嚴重的問題，現有技術條件難以對其實現有效的解聚分散。因此，在實際應用中通常是將SiO₂微球團聚體作為添加劑原料直接應用。二氧化硅微球的團聚現象制約了它火山灰活性的有效發揮，同時，也成為制備功能性填料的障礙，因此造成在應用過程中出現在基體中分散不均，使用性能降低等問題。因而，采用技術手段使硅灰中SiO₂微球團聚體有效解聚，并防止再發生二次團聚，對提高其反應活性、利用效率及向高附加值產品領域拓展均具有重要作用。

固體顆粒間的團聚根據形成機理可分為軟團聚和硬團聚，其中，軟團聚是指微納米顆粒通過彼此間的弱結合作用，如范德華力和靜電作用力所形成的團聚，團聚體較容易打散。而硬團聚主要是指顆粒彼此間通過形成氫鍵、晶橋、化學鍵和表面原子擴散作用形成的具有較強結合作用的聚集。在電熔法ZrO₂生產的副產物硅灰中，SiO₂微球團聚體既存在硬團聚，也存在軟團聚作用，即首先由SiO₂單元顆粒通過硬團聚作用聚集形成顆粒間結合力強的二次顆粒，然后由二次顆粒彼此通過軟團聚作用再凝聚。所以，硅灰中SiO₂微球團聚體的解聚必須針對這些特點來進行。