專利名稱：一種用硫酸鈉法生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉的工藝的制作方法
一種用硫酸鈉法生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉的工藝
本發(fā)明涉及一種用硫酸鈉法生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉的工
輕質(zhì)二氧化硅，又稱為沉淀白炭黑或白炭墨，是橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑； 也用作潤滑劑、絕緣材料及塑料制品、紙張、油漆和紡織品的填充材 料、以及白色顏料。目前，生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅最常用的方法是沉淀法， 這些工藝中采用的水玻璃(硅酸鈉)是通過石英砂與純堿(無水碳酸 鈉)反應(yīng)制得的。然而，這些工藝需要消耗大量的純堿，使得生產(chǎn)成 本很高。
本發(fā)明的目的在于提供一種制備沉淀輕質(zhì)二氧化硅的新工藝，該 工藝降低了生產(chǎn)成本和環(huán)境污染問題。 本發(fā)明包括下面的反應(yīng)機(jī)理
2Na2S04+2nSi02+C—2Na20 nSi02+2S02+C02 S02+Na2O nSi02—2Si02+Na2S03
因此，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是一種用硫酸鈉法生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化 硅和亞硫酸鈉的工藝，其特征在于使用硫酸鈉代替純堿用于生產(chǎn)硅酸
鈉。另外，使用S02代替硫酸用于輕質(zhì)二氧化硅的沉淀。
具體地，將重量比為H8.3 147.9: 100: 4 12的石英砂、硫酸 鈉和炭的混合物在窯爐內(nèi)加熱到1200 150(TC下反應(yīng)，生成固體硅 酸鈉和二氧化硫。將所述固體硅酸鈉按100: 180~488的重量比溶于 水，并過濾得到硅酸鈉溶液。生成的硅酸鈉溶液與二氧化硫按1: 1 的摩爾比接觸反應(yīng)，優(yōu)選使用在生產(chǎn)硅酸鈉的過程中生成的二氧化 硫，在70 10(TC下反應(yīng)l 4h，然后過濾。將得到的濾餅酸化調(diào)節(jié) pH為3.5-6.0，然后過濾、洗滌并干燥，得到輕質(zhì)二氧化硅。將濾液濃縮并干燥，得到亞硫酸鈉。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，用硫酸鈉制備硅酸鈉中使用絕熱馬 蹄焰窯爐。本發(fā)明的工藝可以用于非連續(xù)或連續(xù)生產(chǎn)工藝中。優(yōu)選水 玻璃的連續(xù)生產(chǎn)或全部工藝的連續(xù)生產(chǎn)。
較之已有的技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I) 不使用氫氧化鈉或純堿，所使用的硫酸鈉比純堿便宜很多；
(II) 沉淀工藝中不使用硫酸或者鹽酸，并且在濾餅酸化時(shí)僅需 要很少量的酸；
(III) 副產(chǎn)物亞硫酸鈉在化工工業(yè)的不同應(yīng)用中是有價(jià)值的材 料，因此可以商業(yè)化應(yīng)用。
(IV) 沒有廢物排放。
以下實(shí)施例用于闡述和解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明范圍的限制 或約束。
實(shí)施例
將石英砂、硫酸鈉和炭乂已粉碎)按照100: 81.4: 6.5%的重量 比混合。獲得的混合物被連續(xù)裝填到絕熱馬蹄焰窯爐中，并被加熱到
1420。C 145(TC。將生成的固體硅酸鈉溶于水，并過濾，得到3.5M、 29Be，的硅酸鈉(水玻璃)溶液。
在1L的反應(yīng)釜中裝填入0.4L的水和0.013L的所述硅酸鈉(水 玻璃)溶液，加熱至86°C。在120分鐘時(shí)間內(nèi)，同時(shí)向反應(yīng)釜中計(jì) 量加入0.187L的所述硅酸鈉溶液和5%的二氧化硫。將反應(yīng)產(chǎn)物過 濾。
將濾餅的pH值用酸調(diào)整到4.6。然后過濾、洗滌和干燥，制得輕 質(zhì)二氧化硅56.24g，其BET為235m2 / g。
將含有亞硫酸鈉溶液的濾液濃縮并干燥，制得30.17g固體亞硫酸鈉。 本發(fā)明的工藝由于步驟簡單、生產(chǎn)成本低、并減少了環(huán)境污染問 題，因此具有很大的價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種用硫酸鈉法生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉的工藝，其特征在于-將石英砂、硫酸鈉和炭按118.3～147.9∶100∶4～12的重量比混合后加入窯爐內(nèi)，加熱至1200～1500℃反應(yīng)，生成固體硅酸鈉和二氧化硫；-所述固體硅酸鈉按100∶180～488的重量比溶于水，并且過濾，得到硅酸鈉溶液；-將二氧化硫，優(yōu)選在生產(chǎn)所述固體硅酸鈉的過程中生成的二氧化硫，以1∶1的摩爾比通入到所述硅酸鈉溶液中，在70～100℃下反應(yīng)1～4h；-將生成的混合物過濾；-經(jīng)下列步驟后生成輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉(1)將濾餅的pH值酸化調(diào)節(jié)到3.5～6.0，再經(jīng)過過濾、洗滌和干燥，制得輕質(zhì)二氧化硅；(2)將濾液濃縮并干燥，制得亞硫酸鈉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉的工藝， 其特征在于所述的窯爐為絕熱馬蹄焰窯爐。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用硫酸鈉法生產(chǎn)輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉的工藝，其中，石英砂、硫酸鈉和炭的混合物反應(yīng)生成固體硅酸鈉和二氧化硫；將所述固體硅酸鈉溶于水，然后過濾，得到硅酸鈉溶液；所述硅酸鈉溶液與二氧化硫接觸反應(yīng)生成沉淀輕質(zhì)二氧化硅和亞硫酸鈉溶液；將生成的混合物過濾；將濾餅進(jìn)行酸化，然后過濾、洗滌和干燥，得到輕質(zhì)二氧化硅；以及將濾液濃縮并干燥，獲得固體亞硫酸鈉。本發(fā)明的工藝由于步驟簡單、生產(chǎn)成本低、以及減輕了環(huán)境污染問題，從而具有很大的價(jià)值。
文檔編號(hào)C01B33/00GK101184693SQ200680019143
公開日2008年5月21日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者盧元健 申請人:德固賽嘉聯(lián)白炭黑(南平)有限公司