[發明專利]一種制備微孔硅酸鈣粉體的方法

在審

• 申請號: 201810292147.0
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108314054A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 徐鵬;閆祖升;朱鴻
• 申請（專利權）人: 山西玉竹新材料科技股份有限公司;內蒙古工業大學
• 主分類號: C01B33/24
• 分類號: C01B33/24
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 呂學文;武媛

本發明公開了一種使用高純度石英粉和高品質石灰石作為原料，利用水熱合成反應生產微孔水化硅酸鈣粉體材料的方法。與現有硅酸鈣合成工藝相比，本方法具有原料來源廣泛、低價易得，通過調整反應條件可控制C?S?H膠凝物的微觀結構和結晶程度，從而滿足不同使用要求。本方法得到的微孔硅酸鈣產品微觀結構發育良好，具有比表面積、白度、堆積密度高等特點，同時具有補強性能和化學鍵活性，可作為功能型化工填料廣泛應用于造紙、塑料、橡膠等行業使用。

技術領域

本發明涉及化學工程及材料工程技術領域，尤其涉及一種使用石英粉和石灰石作為原材料，利用水熱合成工藝及后處理方法制備微孔硅酸鈣粉體材料的方法。

背景技術

微孔硅酸鈣粉體材料屬于水化硅酸鈣的一種，其化學式為CaO·SiO₂·nH₂O，物相組成主要為C-S-H(Ⅰ)型凝膠、C-S-H(Ⅱ)型凝膠以及無定型物質等，該材料無毒無味，不溶于水、酒精和堿溶液中，但極易溶于強酸。由于該粉體材料粒度細，白度高，且堆積密度和真密度均較低，保溫性能較好，因此這類微孔硅酸鈣粉體既可應用于保溫材料領域，也可作為化工添加劑廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、涂料領域。

人工合成的硅酸鈣通常由粉煤灰脫硅液、高模數水玻璃、硅酸鈉溶液、硅藻土等硅源與生石灰、石灰乳和氫氧化鈣粉等鈣源進行水熱合成。其中目前產業化較多的是使用高鋁/高硅粉煤灰作為原料低壓堿溶脫硅后得到的脫硅液作為硅源，使用石灰乳作為鈣源來制備硅酸鈣，這種方法有如下幾個方面的缺點：

1、通常粉煤灰使用低濃度堿液在低壓條件下進行脫硅反應，粉煤灰中的非晶態SiO₂在該條件下較容易溶于堿液，而晶態氧化硅較難溶于堿液，因此氧化硅的溶出率較低，得到的脫硅液濃度也相應較低，其中SiO₂含量一般在30～80g/L，NaO₂含量一般在50g/L左右，模數在0.5～1.0左右，這就造成粉煤灰脫硅制備硅酸鈉溶液的反應過程能耗較高。此外這種工藝條件下，粉煤灰脫硅后的洗滌還產生大量洗滌水，硅酸鈣合成和過濾洗滌后也相應產生大量稀堿液需要循環增濃再利用，也加劇了后期堿液循環利用的能耗和水耗。

2、電廠產生的粉煤灰受到煤炭成分、電廠爐型結構、運行工況等多方面因素影響，造成即使同一地區粉煤灰的物象組成和微觀結構差異也較大，不同地區的粉煤灰則差異更大。因此將粉煤灰中的非晶態氧化硅作為硅酸鈣的硅質原料，存在對粉煤灰要求較高的問題，造成其原料來源不夠廣泛，地域性限制較大。

3、傳統工藝制備的硅酸鈣，表面的硅氧基和硅醇基官能團被水分子結合，其中還有部分官能團與未洗滌干凈的稀堿液中的Na⁺離子緊密結合，造成硅酸鈣粉體表面活性差、比表面積和吸油值較低的問題；此外硅酸鈣干燥過程中也沒有經過粉化處理，大量微粒子在結合水的作用下團聚成大顆粒，直接影響了材料的結構特性和使用性能，沒有最大化地發揮硅酸鈣的特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以高純石英粉、堿液和石灰石作為主要原料來制備微孔硅酸鈣粉體的方法，用以解決現有技術生產的硅酸鈣粉體表面活性差、比表面積和吸油值較低的問題，能夠最大化地發揮硅酸鈣的特性；同時還具有原料來源范圍廣，受地域性限制較小以及能夠降低能耗和水耗的優點。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種制備微孔硅酸鈣粉體的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)硅酸鈉溶液的制備：選取高純度石英粉，分散到氫氧化鈉溶液中形成均勻漿液，經粗濾和精濾后，將獲得的硅酸鈉溶液在調配槽內進行濃度調配，調配后溶液中SiO₂濃度在40～80g/L，NaO₂濃度在50～80g/L，調配后的硅酸鈉溶液作為硅質原料備用；