谷壳制取无定形超微二氧化硅方法

专利名称：谷壳制取无定形超微二氧化硅方法
技术领域：
本发明是关于二氧化硅的生产方法，尤其是与谷壳制取无定形超微二氧化硅的生产方法相关。
现从谷壳制取无定形超微二氧化硅的方法，如中国专利-专利申请号86104705，“利用谷壳稻草制造无定形二氧化硅超微粉沫方法”提出直接将谷壳燃烧，利用调节通气量和加料量来控制燃烧速度与温度，制取二氧化硅。这方法的优点是完全利用谷壳本身的燃烧作为能源，不足之处是燃烧的温度与速度很难控制，温度分布不匀，因此大部份谷壳未能完全灰化，故二氧化硅成品含碳量高，结晶状及无定形二氧化硅同时存在。另外，产品杂质含量高，颜色深浅不一，产品质量不稳定。再加生产周期长达3～6个月。美国Tutsek等(美国专利文献，文献号4，049，464.Method of Prod
cing Low-Carbon White Husk Ash 1977年)亦提及了从谷壳制取二氧化硅的方法。他是将谷壳投入电炉中，逐步加温至1000℃以上，完成灰化。其优点是生产条件容易控制，产品质量稳定，可以工业化生产;不足之处是能源消耗过大，产品杂质较多，二氧化硅含量仅为75～98%左右，一般只适宜作为水泥和耐火砖中的材料，难以作为高级化妆品及光学工业上的原料。
本发明的目的是提供一种适合于工业生产的从谷壳中制取无定形超微二氧化硅的方法。它的能耗低、制取的产品保持它原来在谷壳中的结构特征，即形成无定形超微二氧化硅，具有很大的比表面积及孔隙度，同时二氧化硅含量在97～99%、杂质含量低、色泽洁白，可以作为高级化妆品及光学工业上的原料。
本发明的制取方法首先是用清水漂洗谷壳，除去泥砂杂质;然后用清水浸泡漂洗净的谷壳;再将浸泡漂洗净的谷壳加盐酸，进入反应釜中搅拌酸洗;然后再将酸洗的谷壳进行过滤(使谷壳与酸液分离)水洗，使谷壳呈中性;再将呈中性的谷壳用薄层进料的方法，投入燃烧窖中经过预热、灼烧、冷却后出料，经冷却出料的白色谷壳灰即为无定形超微二氧化硅。
另一种方法，也可以首先将谷壳用清水漂洗干净、除去泥砂杂质;然后将漂洗净的谷壳，用薄层进料的方法，投入燃烧窖中预热、灼烧、冷却出料得谷壳灰;再将谷壳灰加氢氟酸溶液进入反应釜中搅拌酸洗;然后将酸洗的谷壳灰经压滤水洗，使谷壳灰呈中性;再将呈中性的谷壳灰干燥、粉碎即得无定形超微二氧化硅。
本发明的特点是用谷壳为原料，进行清水漂洗、浸泡、酸洗等过程除去了绝大部分混杂元素。未经上述过程的谷壳中含有K、Ca、Fe、Na、Mn等多种元素，在燃烧过程中形成络合物，同时束缚在硅纤维结构之中，这些杂质使谷壳灰呈现微红色或灰白色，极难在烧成无定形超微二氧化硅后除去。根据对谷壳细胞结构的分析，认为这些杂质最好在燃烧以前先从谷壳细胞壁中除去，这样更为容易和彻底。因此采用盐酸溶液作为清洗液，因盐酸为还原性酸类，具有对结构破坏小，可溶性大，公害较易处理，可以反复使用等优点。为提高去杂效率在反应釜中加热搅拌。用这种方法可以除去绝大部份杂质，获得高纯度的白色无定形超微二氧化硅产品。此外，燃烧的温度严格控制，並采用薄层进料的方法，避免因谷壳堆放过厚，在灰化过程中中心温度过高，形成结晶状二氧化硅的缺点。这样既保证了制取出质量稳定、匀一的无定形超微二氧化硅，也大大缩短燃烧时间，降低能耗。采用这一方法达到了预期的发明目的。


图1是制取无定形超微二氧化硅y-2型产品的工艺流程示意图;
图2是制取无定形超微二氧化硅y-1型产品的工艺流程示意图。
下面结合图1、图2，对本发明进行详细描述。
1、y-2型无定形超微二氧化硅的制取(根据图1说明)取谷壳1、加水2在水洗槽3中进行清水漂洗，除去泥砂杂质4。
再将漂洗干净的谷壳投入浸泡槽5，在清水中浸泡6～12小时。
再将浸泡后的谷壳投入反应釜6，同时加入1N浓度的工业盐酸7使其混合并加热到85℃至工业盐酸沸点，进行酸洗搅拌2～4小时。搅拌的时间与工业盐酸的浓度、温度、压力成反比。(加入1N浓度工业盐酸的用量为浸泡后的谷壳与1N浓度工业盐酸的重量比＝1∶0.5～1∶1.5)再将酸洗后的谷壳进入过滤清洗槽8，使酸液与谷壳分离，分离出来的酸液9可以循环到反应釜6中反复使用6～8次，分离出来的谷壳经水10在过滤清洗槽8中清洗至中性，排出废水11。
然后将清洗至中性的谷壳，采用薄层进料的方法，送入燃烧窖12中进行预热、灼烧、(灼烧温度为400°～750℃，灼烧时间为1.5～4小时)冷却出料得无定形超微二氧化硅。
最后根据产品的不同用途要求，将冷却出料得无定形超微二氧化硅进气流粉碎机13，加工成不同粒度的无定形超微二氧化硅产品14。
2、y-1型无定形超微二氧化硅的制取(根据图2说明)取谷壳1、加水2在水洗槽3中进行清水漂洗，除去泥砂杂质、水4。
再将漂洗干净的谷壳，采用薄层进料的方法，送入燃烧窖5中进行预热、灼烧、(灼烧温度为400°～750℃，灼烧时间为1.5～4小时)冷却出料得谷壳灰。
再将冷却出料得的谷壳灰投入反应釜6中，同时加入氢氟酸溶液7使其混合进行酸洗搅拌3-5小时。(加入氢氟酸溶液的用量为谷壳灰与氢氟酸溶液的重量比＝1∶8～1∶16)再将酸洗后的谷壳灰进入过滤清洗槽8中，使酸液与谷壳灰分离，排出分离后的酸液9，谷壳灰经水10在清洗槽8中清洗至中性。
再将清洗至中性的谷壳灰经板框过滤器11，排出废水12。
再将经板框过滤器10的谷壳灰，投入烘干机13烘干。
最后根据产品的不同用途要求，将烘干后的谷壳灰滤饼经气流粉碎机14，加工成不同粒度的无定形超微二氧化硅产品15。
为缩小谷壳的体积，方便运输，可以将谷壳先行粉碎，用粉碎后的谷壳按上述两实施例的工艺，同样可获无定形超微二氧化硅产品。
现将上述两实施例所制取的无定形超微二氧化硅产品的特性列下表无定形超微二氧化硅产品特性测试结果产品名称测试结果y～1y～2备注测试项目PH值6～76～7SiO2含量(%) 97 ＞99C含量(%)＜0.1＜0.01吸油量(g/100g)97.65比表面积(M2/g) 160～300250-1000MESH均可达到均可达到
权利要求
1.一种用谷壳制取无定形超微二氧化硅的方法，其特征在于a、用清水漂洗谷壳，b、用清水浸泡漂洗净的谷壳，然后c、将浸泡谷壳加盐酸进入反应釜中搅拌酸洗，然后d、将酸洗的谷壳进行过滤水洗，使谷壳呈中性，再将e、呈中性的谷壳投入燃烧窖中经过预热、灼烧、冷却出料，得无定形超微二氧化硅。
2.一种用谷壳制取无定形超微二氧化硅的方法，其特征在于a、用清水漂洗谷壳，然后b、将漂洗净的谷壳投入燃烧窖预热、灼烧、冷却出料得谷壳灰，c、再将谷壳灰加氢氟酸溶液进入反应釜中搅拌酸洗，然后d、将酸洗的谷壳灰经压滤水洗，使谷壳灰呈中性，再将e、呈中性的谷壳灰干燥、粉碎，得无定形超微二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的制取方法，其特征在于用清水浸泡经清水漂洗净的谷壳所需时间为6～12小时。
4.根据权利要求1所述的制取方法，其特征在于加入反应釜中的谷壳与1N浓度工业盐酸的重量比＝1∶0.5～1∶1.5，加热温度为85℃～工业盐酸的沸点，搅拌时间为2～4小时。
5.根据权利要求1所述的制取方法，其特征在于燃烧窖灼烧温度为400°～750℃，灼烧时间为1.5～4小时。
6.根据权利要求2所述的制取方法，其特征在于燃烧窖灼烧温度为400°～750℃，灼烧时间为1.5～4小时。
7.根据权利要求2所述的制取方法，其特征在于加入反应釜中的谷壳灰与氢氟酸溶液的重量比为1∶8～1∶16，搅拌时间为3～5小时。
全文摘要
一种用谷壳制取无定形超微二氧化硅的方法，它包括对谷壳的水洗、浸泡、酸洗、燃烧、粉碎成产品。该方法的优点是产品质量稳定、生产周期短，能耗小，成本低，适用于工业生产。产品呈白色、中性、二氧化硅含量高，具有很高的比表面积及孔隙度。该产品可作为高级化妆品及光学工业上的原料，也可用于橡胶、塑料、农药、食品等行业作为增强剂或分散剂等。
文档编号C01B33/12GK1039568SQ8810460
公开日1990年2月14日 申请日期1988年7月22日 优先权日1988年7月22日
发明者谢爱凤, 林榕辉, 景南屏, 叶宏明, 朱智伟, 许浩成 申请人:浙江华越国际贸易公司