[發(fā)明專利]一種氣相二氧化硅的合成工藝有效
| 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 | ||
本發(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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