流化床技术从石材加工的锯泥中加工分离超细二氧化硅微粉的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用流化床原理从花岗石加工的工业废料锯泥中加工分离近纳米级(平均粒径2.6μm)超细二氧化硅微粉的技术。花岗石加工过程产生大量锯泥，造成环境的严重污染。本发明变废为宝，加工分离过程完全采用物理方法，不耗水及任何酸碱化工原料，不产生任何污染。由于采用了流化床技术，固体微粉可以完全当做流体来处理，整个生产过程都在全封闭的管道及容器内进行，确保工人有个良好的工作环境，也便于实现整个生产装置的自动化。产品为价格相对低廉的超细二氧化硅微粉，可在多个领域如玻璃钢制品、防腐涂料、建筑物外墙涂料、防火涂料、PVC及PE塑料制品中作为填充剂得到广泛的应用。
【专利说明】流化床技术从石材加工的锯泥中加工分离超细二氧化硅微粉
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【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种用流化床原理从花岗石加工的锯泥中加工分离近纳米级超细(平均粒径2.6 μ m5000目)二氧化硅微粉的技术。锯泥是石材加工的工业废料，回填至农田会对土壤构造造成极大的破坏，现已成为石材加工厂聚集地的严重污染源；平均粒径2.6ym(5000目)近纳米级超细二氧化硅微粉的化学组分及诸多理化性能与白炭黑相同，作为填充组分在橡胶制品、树脂复合材料、涂料及玻璃钢制品等许多领域能广泛应用。
(二)
【背景技术】
[0002]花岗石是一种由火山爆发的焙岩在地底下慢慢冷却凝固后形成的构造岩，其成分以二氧化硅为主，约占65% -75%。由于它钢硬、防腐蚀性及镜面反光效果、迷人的颜色、不易风化、皿色泽可保持百年以上。作为一种优质的建筑材料除了用作高级建筑装饰材料用于内外墙大厅地面外，还是露天雕刻的首选之材。在花岗石加工的过程中，板材切割及表面磨光工序，花岗石碎硝与切割刀磨具冷却水形成大量锯泥。锯泥因其化学稳定抗风化不吸水，回填至农田会对土壤造成极大的破坏，已成为石材加工厂聚集地的严重的污染源。给锯泥寻找一个出路，能变废为宝从中回收到有用的资源，是发展绿色环保循环经济中急需解决的课题。
[0003]白炭黑是白色粉末状无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)，耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。由于白炭黑的一系列优越性能，使它能够作为填充组分广泛应用于橡胶制品、农业化学制品、日用化工制品、树脂复合材料、涂料及玻璃钢制品等许多领域。
[0004]白炭黑主要的制备方法有气相法和沉淀法两种。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10?20 μ m,但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、C02与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。气相法和沉淀法相对复杂的化学制备工艺使白炭黑价格相对昂贵，(气相白炭黑市场价4.2?4.5万元/吨，沉淀法白炭黑市场价0.42?0.47万元/吨)。价格因素已成为白炭黑不能大面积应用的主要障碍。特别是一些单位产值相对低廉的低端领域:如在玻璃钢制品、钢结构及船舶防腐涂料、建筑物无机外墙涂料、防火涂料、PVC或PE塑料制品加工过程作为填充剂等。
[0005]本发明专利就是要解决以石材加工的废弃物锯泥为原料，能变废为宝，生产出有广泛用途、又价格相对低廉的白炭黑替代品一近纳米级超细二氧化硅微粉这一课题。
(三)
【发明内容】
[0006]花岗石加工过程产生的废物锯泥主要成分是二氧化硅，其平均粒径已达到46.5ym(325目)，而白炭黑就是分散度和纯度达到一定要求的无定型二氧化硅微粉。本发明专利就是要从工艺和专用设备两个方面解决这一课题，将‘锯泥’变废为宝加工转化分离成具有多项白炭黑性能的超细二氧化硅微粉。
[0007]本发明专利的内容包括:
[0008]I确定工艺路线为:锯泥干燥-强磁场除铁-超细磨粉-流化床筛分四个工艺单元;
[0009]2采用流化床筛分工艺；锯泥经干燥脱水、强磁除铁、超细磨粉三个工艺单元完成后形成粒径2?15 μ m的二氧化硅、硅酸盐及少量杂质的混合物，在本筛分工艺单元的流化器里，上述混合物与自下而上流动的空气充分混合形成流化床，固体颗粒按粒径从小到大自上而下均匀分布，在硫化器的侧壁选择合适的高度加大空气的流量，就能将某一粒径的颗粒吹出，经两级旋风分离器分离而得到某一粒径的产品。
[0010]本发明专利用流化床原理从花岗石加工的锯泥中加工分离近纳米级超细二氧化硅微粉的技术有如下特点:
[0011]I本发明专利是从造成环境污染的生产废料经特殊工艺处理得到在诸多领域能广泛应用的超细二氧化硅微粉，其生产路线消除污染、变废为宝，完全符合国家大力提倡的绿色环保、循环经济创新型产业政策；
[0012]2加工分离过程完全采用物理方法，不耗水及任何酸碱化工原料，加工过程低能耗低消耗不产生任何污染:
[0013]3由于采用流化床技术，固体微粉可以完全当做流体来处理，整个生产过程包括固体物的储存、转移都可在全封闭的管道及容器内进行，避免生产环境的粉尘污染，确保工人有个良好的工作环境，也便于实现整个生产装置的自动化；
[0014]4新工艺所得到的近纳米级超细二氧化硅微粉的价格低廉，有利于在某些低端领域如玻璃钢制品、钢结构及舰船防腐蚀涂料、建筑物无机外墙涂料、防火涂料、PVC或PE塑料制品使用本产品作为填充剂大面积得以应用。平均粒径5微米(2500目)?10微米(1250目)超细二氧化硅微粉可替代沉淀法白炭黑，而其价格只是后者的1/3 ;平均粒径2.6微米(5000目)的超细二氧化硅微粉可在部分领域替代气相法白炭黑，而其价格只是后者的1/12。
[0015]5整个装置均在常温常压下运行，生产过程相对安全。
(四)
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1流化床技术从石材加工的锯泥中加工分离超细二氧化硅微粉工艺路线图
[0017]本发明专利选择的工艺路线为四个工艺单元:1锯泥干燥2强磁场除铁3超细磨粉4流化床筛分。
[0018]附图2流化床筛分单元组成图
[0019]I引风机、2送风机、3流化器、4 一级旋风分离器、5 二级旋风分离器、6尾尘分离器、7动力配电柜、8自动控制柜9半成品料仓
(五)
【具体实施方式】
[0020]本发明专利选择的工艺路线为:1锯泥干燥2强磁场除铁3超细磨粉4流化床筛分共四个工艺单元。工艺路线见附图1。
[0021]I锯泥干燥单元。为使后面的三个工艺单元的操作能顺利进行，首先须将原料的含水率从12?15%降到3%以下，干燥单元采用远红外强制排风连续干燥设备；
[0022]2强磁场除铁单元。在强电磁场作用下除去原料中的少量金属杂质(大约2?3%主要来自刀具磨损)以满足产品作为增强剂在橡胶、塑料、玻璃钢等制品应用时这些制品在电绝缘性能方面的要求；
[0023]3超细磨粉单元。使用微粉磨把原料平均粒径从46 μ m(325目)根据需要降到
2.6 μ m(5000 目)?10 μ m(1250 目):
[0024]4流化床筛分单元。颗粒度达到一定范围(2?15 μ m)的二氧化硅微粉混合物的筛分工艺本发明专利采用流化床方法。
[0025]按照流化床原理，密度比床层平均密度小的流体可以将固体颗粒悬浮在床层里；床面保持水平；床层服从流体静力学关系:即高度差为L的两截面的压差Ap = P gL ;颗粒具有与液体类似的流动性，达到一定分散度的固体颗粒与一定量的空气充分混合形成流态化床层。流态化床层表现出类似于液体的性质。该性质使得流化床内颗粒物料的加工可以像流体一样连续进出料，并且由于颗粒充分混合，浓度均匀使床层具有独特的优点得以广泛的应用。
[0026]在本专利技术中，锯泥经干燥脱水、强磁除铁、超细磨粉形成粒径2?15 μ m的二氧化硅、硅酸盐及少量杂质的混合物，在流化器里与自下而上流动的空气充分混合形成流化床，固体颗粒按粒径从小到大自上而下均匀分布，流化器的侧壁选择合适的高度有喷嘴加大空气的流量，就能将某一粒径的颗粒吹出，经两级旋风分离器分离而得到某一粒径的女口广叩ο
[0027]根据不同的处理量流化器有0 1000(3吨产品/小时)0 1600(8吨产品/小时)
两种规格，引风机送风机均为变频调节，可通过计算机连续精准调节至所需的风量。尾尘分离器是多组并联布袋除尘器，其功能是收集尾气中经两级旋风分离器仍未能分离出的超细微粉，防止其进入大气造成污染。
【权利要求】
1.从花岗石加工的锯泥中加工分离超细二氧化硅微粉的生产路线。
2.从花岗石加工的锯泥中加工分离超细二氧化硅微粉的工艺组成:由I‘锯泥’干燥2强磁场除铁3超细磨粉4流化床筛分共四个工艺单元构成。
3.采用流化床技术进行筛分。颗粒度达到一定范围(2?15μ m)的二氧化硅微粉混合物的筛分工艺本发明专利采用流化床方法。由引风机、送风机、流化器、一级旋风分离器、二级旋风分离器、尾尘分离器、动力配电柜、自动控制柜、半成品料仓组成的流化床筛分系统。
【文档编号】C01B33/18GK104386701SQ201310359082
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】魏强, 魏征 申请人:魏强, 魏征