专利名称：稻壳灰联产水玻璃和活性炭的制作方法
技术领域：
本发明分别属于农(林)产品化学加工中的活性炭生产技术和无机化学工业中的硅酸钠(水玻璃)生产技术。
稻壳，俗称砻糠、大糠，为大米加工中经砻谷机将稻谷脱壳后分离出的稻谷谷壳。长期以来，稻壳一般仅作为燃料使用。而经燃烧后的稻壳灰更是得不到充分的利用，常常被人们视为废物，堆积于村头路旁、倾泻于小河池塘，既污染环境又无法处理、利用。发明人经过研究并用光谱分析证明，绝干稻壳灰中二氧化硅(SiO2)的含量约为60%、碳(C)的含量约为39.7%、其他元素含量约为0.3%。在现有技术中，尚未见到有用稻壳灰来联产水玻璃和活性炭的报导。目前硅酸钠(Na2O·nSiO2)的生产方法仅见用纯碱(或硫酸钠加煤粉)和石英砂在高温下熔融反应而干法生产水玻璃的工艺;和用液体烧碱和石英砂在反应器中加温加压的湿法生产水玻璃的工艺。(参见天津化工研究院编、化学工业出版社1981年12月第一版出版的《无机盐工业手册》[下册]P.173～174及上海泡化碱厂等编、上海人民出版社1977年8月出版的《水玻璃》两书。)而活性炭的活化方法，目前国内外仍仅限于化学活化法和物理活化法两种基本方法。(参见中国林业科学研究院林产化学工业研究所编、中国林业出版社1984年5月第一版出版的《国外活性炭》及南京林产工业学院主编、中国林业出版社1983年5月第一版出版的《木材热解工艺学》两书。)本发明的目的是充分利用稻壳资源，为稻壳灰开辟有价值的应用途径。
本发明的技术解决方案如下1、稻壳经热解或燃烧以后，稻壳灰中所含的SiO2先在加温、加压的条件下与烧碱溶液反应生成水玻璃
在一定条件下，稻壳灰中所含的SiO2的溶出率可达90%以上。将经充分反应后的溶液用常规方法分离。滤液经浓缩处理后即为水玻璃产品。也可将未经浓缩的滤液直接加工成为其他以硅酸钠为原料的硅化工系列产品，如白炭黑(多孔二氧化硅SiO2·nH2O)、硅胶及硅溶胶等。
2、滤渣经处理得粉状活性炭。稻壳灰在加温、加压的条件下与烧碱溶液反应生成水玻璃时，NaOH与稻壳灰中所含SiO2反应的同时，也与碳发生激烈的反应，使稻壳炭受到侵蚀，反应锅内水蒸气的活化作用也可使炭的微孔增加，从而达到活化的目的。随着侵蚀程度的增加，稻壳炭的吸附能力相应提高。而经烧碱活化以后的活性炭内含有的大量残碱，可通过煮洗除去，吸滤回收。这一工艺过程与通常所用的各种活性炭活化方法(化学法、物理法或组合活化法)有很大的区别。
用稻壳灰联产水玻璃、白炭黑和活性炭，具有原料丰富、设备简单、经济合理的优点。稻壳既是燃料，又可将其利用后的灰渣制取水玻璃;制取水玻璃后的滤渣又是生产活性炭的半成品;生产过程中所用的烧碱溶液既是SiO2的溶剂，又是炭的活化剂;漂洗出的废水还可循环利用。整个生产过程中几乎没有一样是废物，无环境污染问题。当利用稻壳干馏(如用于发电)以后的固体灰渣联产时，每吨灰渣可制得水玻璃1.9吨、粉状活性炭0.38吨;当用稻壳燃烧后的普通灰渣联产时，水玻璃的得率提高而活性炭的得率降低。这是由于稻壳燃烧后的灰渣含硅量较高而含碳量较低所致。当用水玻璃的半成品直接生产白炭黑等硅化工系列产品时，生产成本较低，竞争力强。故这一联产方法与其他单独生产水玻璃或活性炭的方法相比，均有其独到之处。
附图
为整个联产过程的工艺流程图。附图中同时列出了白炭黑的生产工艺流程。
实施例一使用发电干馏后的稻壳灰联产水玻璃和活性炭。
将稻壳灰(以绝干重量计)和30%的工业烧碱(氢氧化钠NaOH)溶液按1∶0.92的重量配比投入高压反应锅中，加水至浸没稻壳灰为止。在温度为128℃、压力为2.5公斤·力/厘米2的条件下反应4～6小时后出料。
过滤分离。
将过滤后的滤液放入夹套浓缩锅中，在120℃的条件下常压蒸发水分，当浓缩至40°B′e时即得水玻璃成品。
滤渣加等体积热水，煮洗1小时后进行过滤。再以足量热水洗涤滤渣以除去残留的硅酸盐和游离碱(洗液可留作下批配料时当水回用)，用稀盐酸调节至近中性;干燥;粉碎;过120目筛即得粉状活性炭产品。
得率在温度为128℃、压力为2.5公斤·力/厘米2的工艺条件下操作时，稻壳灰中二氧化硅(SiO2)的溶出率≥70%;每吨稻壳灰可产模数为3.2的水玻璃1.8吨、粉状活性炭0.39吨。
产品性能水玻璃-pH12;
比重1.337(39.7°B′e);
Na2O 8.9%;
SiO228%;
模数3.20;
粘度(15.6℃)216厘泊;
粘合强度(纸品的剥离强度)为30分钟后450克，24小时后660克。
粉状活性炭-pH7.5;
比表面 700米2/克;
吸附能力为10毫升(0.15%亚甲兰)/0.1克。
实施例二在温度为160℃、压力为6公斤·力/厘米2的工艺条件下操作，其他同实施例一。稻壳灰中的二氧化硅的溶出率≥90%;每吨稻壳灰可产水玻璃1.9吨、粉状活性炭0.38吨。产品性能同实施例一。
实施例三使用普通稻壳灰联产水玻璃和活性炭。工艺条件同实施例二。每吨稻壳灰可产水玻璃2.0吨、粉状活性炭0.35吨。产品性能同实施例一。
实施例四将过滤后浓度≤20°B′e的滤液直接生产白炭黑。
用浓度调整至13°B′e(d＝1.10)的滤液及4.5°B′e(d＝1.03)的盐酸(HCl)溶液，按1∶0.2的配比(重量比)，在常温下将滤液边搅拌、边慢慢倒入盐酸溶液中，全部倒入后紧接着加入0.4公斤8°B′e(d＝1.06)的氯化钠(NaCl)溶液。沉淀。用自来水漂洗沉淀物以除去沉淀物孔隙中残留的氯化钠。烘干后即得白炭黑产品。
得率每吨13°B′e的水玻璃(中间滤液稀释而成)可产白炭黑0.2吨。
白炭黑产品性能pH6～7;
比重1.95;
水份9.2%;
灼损10.0%;
SiO2含量 84.9%。
以上各例中所制得的产品，均符合商品的基本质量要求。所产水玻璃可广泛应用于化学工业、机械工业、建筑工业、纺织工业和轻工业的各部门;白炭黑是合成橡胶的良好补强剂，特别是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时更为适用。白炭黑也可用于其他行业;用稻壳灰制成的活性炭杂质含量很低、不含重金属元素，能达到较高的卫生标准。
权利要求
1.一种硅酸钠和活性炭的生产技术。其特征是以稻壳灰为原料，按下述过程联产制取水玻璃和活性炭两种基本产品a、将稻壳灰在温度为128℃以上、压力为2.5公斤·力/cm2以上的条件下，与烧碱溶液进行反应；b、将以上产物进行过滤分离。获得的滤液浓缩后制得水玻璃(Na2O·nSiO2)产品；获得的滤渣经煮洗除碱后制得活性炭产品。
2.如权项1所述的方法，其特征是将“b”中所获得的滤液直接用盐酸沉淀法制取白炭黑(SiO2·nH2O)。
全文摘要
本发明属于化工中的硅酸钠和活性炭生产技术。将稻壳灰在加温、加压的条件下与烧碱溶液反应生成水玻璃；烧碱与稻壳灰中所含二氧化硅反应的同时，使炭得到活化，水蒸汽的作用也可使炭的微孔增加，从而达到活化的目的。滤渣、滤液分离后可制得水玻璃(Na
文档编号C01B33/193GK1039000SQ88105429
公开日1990年1月24日 申请日期1988年6月30日 优先权日1988年6月30日
发明者徐星汉 申请人:南京林业大学