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[發(fā)明專利]一種氣相二氧化硅的合成工藝有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 202010155956.4 申請日: 2020-03-09
公開(公告)號(hào): CN111268685B 公開(公告)日: 2022-10-28
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 鄧詠蘭;葉文勝 申請(專利權(quán))人: 鄧詠蘭
主分類號(hào): C01B33/18 分類號(hào): C01B33/18;B82Y30/00
代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35101 代理人: 黃一敏
地址: 350000 福建省福州市*** 國省代碼: 福建;35
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 二氧化硅 合成 工藝
【說明書】:

發(fā)明具體涉及一種氣相二氧化硅的合成工藝,步驟如下:1)原料的制備:將含無機(jī)硅和/或無機(jī)硅化合物的廢料制成膏狀固態(tài),加入冶金助劑捏合造粒,烘干成原料顆粒備用;2)納米二氧化硅的制備:根據(jù)上述原料顆粒含硅成分的組成相應(yīng)調(diào)整生產(chǎn)裝置的能量輸入和氣氛條件,通過兩段反應(yīng)區(qū),原料顆粒在高溫空氣等離子體下反應(yīng),形成氣相二氧化硅,載氣中形成的二氧化硅氣溶膠離開反應(yīng)區(qū)后快速急劇冷卻,使氣溶膠成核凝聚成納米級(jí)二氧化硅;3)成核的納米級(jí)二氧化硅隨載氣進(jìn)入多級(jí)旋風(fēng)分離器和金屬網(wǎng)過濾器,分離分類成不同等級(jí)的產(chǎn)品;4)反應(yīng)區(qū)中未帶出的其他物質(zhì)形成液態(tài)熔渣排出另行利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種氣相二氧化硅的合成工藝。

背景技術(shù)

氣相二氧化硅俗稱氣相白炭黑,是納米級(jí)的二氧化硅,原始粒徑5-20納米,比表面積大,表面吸附力強(qiáng),表面能大,化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能,以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性,在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性,有著不可取代的作用。廣泛的應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、膠粘劑、密封膠等高分子工業(yè)領(lǐng)域。

傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù):化學(xué)氣相沉積(CVD)法,又稱燃燒法。其原料為四氯化硅、氧氣和氫氣,高溫下反應(yīng)而成。反應(yīng)式為:

SiCl4+2H2+O2—SiO2+4HCl。

氧氣和氫氣分別經(jīng)過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后,在蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā),并以干燥、過濾后的空氣為載體,送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化(火焰溫度1000~1800℃)后,與一定量的氫和氧(或空氣)在1800℃左右的高溫下進(jìn)行氣相水解;此時(shí)生成的氣相二氧化硅顆粒極細(xì),與氣體形成氣溶膠,不易捕集,故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒,然后經(jīng)旋風(fēng)分離器收集,再送入脫酸爐,用氮?dú)獯迪粗罰H值為4~6即為成品。

傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)存在以下缺點(diǎn):

1.投資巨大-原料和生產(chǎn)過程有毒、危險(xiǎn)、是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程;

2.受原料的制約。必須大型化工廠有附產(chǎn)的四氯化硅或氯硅烷、氧氣、氫氣,必須與之聯(lián)合生產(chǎn),不能獨(dú)立存在;

3.成本高,價(jià)格高,極大限制了應(yīng)用;

4.技術(shù)核心仍然掌握在發(fā)達(dá)國家的少數(shù)企業(yè),中國市場被壟斷。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題,本發(fā)明提供了一種氣相二氧化硅的合成工藝。

為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):

一種氣相二氧化硅的合成工藝,具體步驟如下:

1)原料的制備:將含無機(jī)硅和/或無機(jī)硅化合物的廢料制成膏狀固態(tài),加入冶金助劑捏合造粒,烘干成原料顆粒備用;

2)納米二氧化硅的制備:將上述原料顆粒放入到微波等離子體反應(yīng)器中,并調(diào)節(jié)微波等離子體輸出功率為500-800KW,接著將反應(yīng)器內(nèi)的溫度升至700-850℃,通入保護(hù)氣體與氧氣,并調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)的氧氣含量為3-15%,原料顆粒在高溫氧氣等離子體下反應(yīng),形成氣相二氧化硅,載氣中形成的二氧化硅氣溶膠離開反應(yīng)器后快速冷卻至100℃以下,使氣溶膠成核凝聚成納米級(jí)二氧化硅;

3)成核的納米級(jí)二氧化硅隨載氣進(jìn)入多級(jí)旋風(fēng)分離器和金屬網(wǎng)過濾器,分離分類成不同等級(jí)的產(chǎn)品;

4)反應(yīng)區(qū)中未帶出的其他物質(zhì)形成液態(tài)熔渣排出另行利用。

進(jìn)一步的,步驟1)中含無機(jī)硅和/或無機(jī)硅化合物的廢料中包含SiC、SiO2和Si中的任意一種或多種。

進(jìn)一步的,步驟1)中制成的膏狀固態(tài)物料的水份含量為30%。

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該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息,商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于鄧詠蘭,未經(jīng)鄧詠蘭許可,擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作,請聯(lián)系【客服

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說明:

1、專利原文基于中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

2、支持發(fā)明專利 、實(shí)用新型專利、外觀設(shè)計(jì)專利(升級(jí)中);

3、專利數(shù)據(jù)每周兩次同步更新,支持Adobe PDF格式;

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