[發明專利]一種焚燒含硅灰渣的資源化處理生產無鈉硅溶膠的方法

有效

• 申請號: 202010047029.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111252773B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 劉文治
• 申請（專利權）人: 劉文治
• 主分類號: C01B33/14
• 分類號: C01B33/14
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

本發明公開了一種焚燒含硅灰渣的資源化處理生產無鈉硅溶膠的方法，屬于無機固廢和危廢資源化處理方法領域，主要步驟包括焚燒含硅灰渣的高速剪切活化、用硫酸加溫加壓溶出雜質、離心分離的離心液雜質另行處理。離心渣物料加硫酸和催化劑進行硅溶膠反應，經過濾濾渣雜質，另行處理。濾液經蒸發濃縮冷卻水回收，濃縮液即無鈉硅溶膠產品經計量灌裝、產品入庫。本發明將預處理除雜后的焚燒含硅灰渣直接用硫酸和催化劑反應生成無鈉硅溶膠，比用硅酸鈉做原料和工業硅做原料生產硅溶膠的傳統方法，具有工藝流程簡單，無鈉、產品質量好、成本低，生產規模大優于傳統方法生產的硅溶膠。

技術領域

本發明涉及焚燒含硅灰渣資源化處理的固廢(包括危廢)的綜合利用領域，具體為制無鈉硅溶膠領域,特別涉及一種焚燒含硅灰渣的資源化處理生產無鈉硅溶膠的方法。

背景技術

傳統的焚燒含硅灰渣中不屬于危廢的主要是制水泥、磚、砌塊等建筑材料，屬于危廢的與交聯劑一起用于固化重金屬，然后用水泥固化后填埋處理，或者還有用玻璃熔融后再填埋處理，屬于無害化處理。還有將其添到水泥中做為配料，添加量不超過15％燒制水泥的。屬于低附加值的處理方法。

傳統的硅溶膠生產所需原料為硅酸鈉(又稱水玻璃、泡花堿)，采用稀釋后用離子交換樹脂脫大部分鈉后，再濃縮叫堿法，產品為堿性硅溶膠。還有一種方法先稀釋后用硫酸中和硅酸鈉中的鈉形成硫酸鈉，采取溶劑萃取法分出硫酸鈉后再濃縮稱酸法硅溶膠。還有一種方法是將金屬硅用水溶解，用氨中和的方法，雖然無鈉但成本特別高。(化工產品手冊、無機化工產品P465－P468)

用焚燒含硅灰渣的固體廢棄物做原料，用硫酸將雜質Fe、AI、Ca、Mg、K、 Na等用硫酸強制溶出后，再高溫高壓下催化還原法制硅溶膠是無鈉的，具有生產成本低，原料來源廣，固廢又得到處理。由于無鈉提高了產品質量，用廢棄物做原料低成本、低售價，拓寬了硅溶膠的應用領域。

發明內容

傳統理論認為，只有金屬硅和硅酸鈉做原料，才能產生硅溶膠，用硫酸和催化劑同二氧化硅反應生產硅溶膠未加報導，“《無機化學叢書》第三卷、碳、硅、鍺分族科學出版社2018.4”。

本發明打破了這一禁區，是在含硅灰渣經焚燒熱活化和用水或常溫空氣輸送過程的冷活化基礎上經高速剪切機械力化學活化，進一步松動硅同其它成分的結合鍵再用硫酸進行前處理除去其它雜質Fe、Ae、Ca、Mg、K、Na后的純凈二氧化硅同硫酸進行高溫高壓催化還原反應；其中硫酸在水中解離的二個氫離子攻擊二氧化硅中的氧原子形成一分子水，不可逆。硫酸根在催化劑作用下還原成硫離子，同硅反應形成二硫化硅和二硫化硅、二氧化硅混和類型的硅溶膠。

化學反應式如下：單一類型

H₂SO₄→2H⁺+SO₄^＝ SO₄^2－+2M→S^2－+2M⁺·O₂

SiO₂+4H⁺+S^2－→2H₂O+SiS₂

也有部分反應形成SiO₂、SiS₂混合的硅溶膠

SiO₂+4H⁺+2S^2－→2H₂O+SiS₂·SiO₂

M⁺為亞態的金屬氧化物催化劑如低價亞態的FeO、MnO、CuO等。

本發明為原始創新理論性原理性創新、技術工藝創新。

本發明是為了解決下述技術問題：