專利名稱：一種沉淀二氧化硅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取沉淀二氧化硅的方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
沉淀二氧化硅又叫白炭黑、沉淀白炭黑，是一種水合無定形硅酸產(chǎn)品，化學(xué)表達式一般為HiSiO2 · ηΗ20，外觀為白色高度分散的無定形粉末，少量也有加工成顆粒狀作為商品的。不溶于水及大部分酸，能溶于苛性鈉和氫氟酸，對其他化學(xué)藥品穩(wěn)定，耐高溫，高溫下不 分解、不燃燒，具有很高的電絕緣性、多孔性，內(nèi)表面積大、有吸水性，無毒。沉淀二氧化硅的用途很廣，作為合成橡膠的良好補強劑，其性能等同甚至優(yōu)于炭黑，其他有用作稠化劑或增稠劑，油漆的消光劑，各種合成樹脂和塑料制品的填充劑、改性齊 ，在造紙行業(yè)作填充劑和紙的表面配料，等等。關(guān)于沉淀二氧化娃的生產(chǎn),成都科技大學(xué)出版社1994年5月發(fā)行的《娃化合物的生產(chǎn)與應(yīng)用》((川)新登字015號)第216-219頁較祥細的介紹了現(xiàn)行的幾種主要生產(chǎn)工藝。沉淀二氧化硅主要是通過下述反應(yīng)制取的Na2O · nSi02+H2SO4+(ηχ-l) H2O — nSi02 · xH20 \ +Na2SO4Na2O · nSi02+2HCl+(ηχ-l) H2O — nSi02 · xH20 I +2NaCl所以，無論用哪種方法，除了消耗作為硅源的硅酸鈉外，還需消耗一定量的硫酸或鹽酸，當(dāng)用鹽析工藝時，另需消耗一定量的氯化鈉。該書中列出了相應(yīng)的消耗定額，每生產(chǎn)I噸沉淀二氧化硅，除消耗相應(yīng)硅酸鈉外，還需消耗溶膠法30%鹽酸1.5噸；酸-鹽析法=NaCl0. 275 噸；30%鹽酸1. 15 噸；凝膠化法98%硫酸0. 7噸。除了相應(yīng)酸、鹽的消耗，另一個不容忽視的問題是，當(dāng)反應(yīng)完成后，這些酸會生成相應(yīng)的無機鹽NaCl和Na2SO4,因此，在壓濾、洗滌過程中，會產(chǎn)生大量的含鹽含酸廢水，由于濃度及工藝費用等方面的因素，這些含鹽含酸廢水回收成本較高，回收物價值又不大，因此不可避免的會排放大量廢水。由于上述工藝需消耗大量無機酸，產(chǎn)生大量含鹽含酸廢水無法循環(huán)或回收利用，存在生產(chǎn)成本較高，同時引起環(huán)境污染等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明擬解決的問題是提供一種除硅源(可溶性硅酸鹽)外，其他化學(xué)品能循環(huán)使用的制取沉淀二氧化硅的方法，以降低沉淀二氧化硅的制造成本，同時少消耗資源，減少排放，盡量減少對環(huán)境的損害。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種沉淀二氧化硅的制備方法，它是以可溶性硅酸鹽M2O · nSi02和NH4HCO3為原料，以M2O · nSi02和NH4HCO3的摩爾比為I I. O I. 15進行反應(yīng)，沉淀出水合SiO2，經(jīng)過濾分去濾液，濾餅再經(jīng)洗滌、干燥得到沉淀二氧化硅產(chǎn)品；所述濾液中主要含有碳酸鹽M2C03、NH3或還有少量的NH4HCO3 ;所述可溶性硅酸鹽M2O .XnSiO2、碳酸鹽M2CO3中的M為堿金屬元素Na或K，所述可溶性硅酸鹽M2O · nSi02中的η為其模數(shù)，η值在2. 2 3. 7。所述過濾是采用真空過濾或壓濾機過 濾。所述干燥采用噴霧干燥、箱式干燥或氣流干燥。所述箱式干燥后還進行了粉碎。所述濾液中通入CO2,使濾液中的碳酸鹽M2CO3反應(yīng)生成碳酸氫鹽MHCO3, NH3反應(yīng)生成NH4HCO3, MHCO3和NH4HCO3的混合溶液循環(huán)作為制備沉淀SiO2的反應(yīng)原料。所述混合溶液還經(jīng)濃縮，析出回收部分MHCO3, MHCO3和剩余部分的NH4HCO3的混合溶液循環(huán)作為制備沉淀SiO2的反應(yīng)原料。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的沉淀二氧化硅的制備方法，它是以可溶性硅酸鹽M2O · nSi02和碳酸氫銨NH4HCO3為原料進行反應(yīng)，沉淀出水合SiO2，干燥得到沉淀二氧化硅產(chǎn)品。由于濾液中主要含有碳酸鹽M2CO3和NH3，可以通過與CO2反應(yīng)生成MHCO3和NH4HCO3,而MHCO3也能與M2O *nSi02反應(yīng)使沉淀出水合SiO2,即濾液中幾種成分通過與CO2反應(yīng)均能重新生成所需反應(yīng)原料。因此，按上述技術(shù)方案，除硅源(可溶性硅酸鹽)外，其他化學(xué)品能循環(huán)使用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案降低了沉淀二氧化硅的制造成本，同時少消耗資源，減少排放，減少對環(huán)境的損害，避免了現(xiàn)有技術(shù)需消耗大量無機酸，排放大量含鹽含酸廢水，引起環(huán)境污染等問題。下面對上述技術(shù)方案作些簡要的分析。先說一點，上述技術(shù)方案中所述的M為鈉Na或鉀K，由于Na與K同是堿金屬元素，二者許多相應(yīng)的化合物性能都很相近，同模數(shù)的Na2O ^SiO2和K2O *nSi02其許多性能都很相似，其他Na2CO3與K2CO3其物理化學(xué)性能也都很相似，所以在下述的分析中主要是以M為Na作分析，對M為K的情形大致依次類推即可，或參考相應(yīng)文獻即可了解，如本專利前述之《硅化合物的生產(chǎn)與應(yīng)用》。下面先介紹下作為制備沉淀二氧化硅的主要原料硅酸鈉。娃酸鈉,俗名水玻璃,商品名為泡化堿,分子式可寫作Na20 · nSi02, η為SiO2與Na2O的摩爾比，常稱為模數(shù)，一般硅酸鈉產(chǎn)品的模數(shù)在2. 2 3. 7。硅酸鈉極易與酸發(fā)生反應(yīng)析出二氧化硅，前面已寫了 Na2O · nSi02與H2SO4和HCl反應(yīng)的方程式，但實際上，Na2O ^nSiO2S至能與NH4+這樣的弱酸(路易斯酸)反應(yīng)Na2O ·nSi02+2NH4Cl+(nx_l) H2O — nSi02 ·χΗ20 I +2NaCl+2NH3 在這里，NH4+ 是作為一個酸
權(quán)利要求
1.一種沉淀二氧化硅的制備方法，其特征在于它是以可溶性硅酸鹽M2O · 1^102和NH4HCO3為原料，以M2O · nSi02和NH4HCO3的摩爾比為I : I. O I. 15進行反應(yīng)，沉淀出水合SiO2，經(jīng)過濾分去濾液，濾餅再經(jīng)洗滌、干燥得到沉淀二氧化硅產(chǎn)品；所述濾液中主要含有碳酸鹽M2C03、NH3，還有少量的NH4HCO3 ;所述可溶性硅酸鹽M2O · nSi02、碳酸鹽M2CO3中的M為堿金屬元素Na或K，所述可溶性硅酸鹽M2O *nSi02中的η為其模數(shù)，η值在2. 2 3. 7。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征在于所述過濾是采用真空過濾或壓濾機過濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征在于所述干燥采用噴霧干燥、箱式干燥或氣流干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征在于所述箱式干燥后還進行了粉碎。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征在于所述濾液中通入CO2,使濾液中的碳酸鹽M2CO3反應(yīng)生成碳酸氫鹽MHCO3, NH3反應(yīng)生成NH4HCO3, MHCO3和NH4HCO3的混合溶液循環(huán)作為制備沉淀SiO2的反應(yīng)原料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沉淀二氧化硅的制備方法，其特征在于所述混合溶液還經(jīng)濃縮，析出回收部分MHCO3,MHCO3和剩余部分的NH4HCO3的混合溶液循環(huán)作為制備沉淀SiO2的反應(yīng)原料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沉淀二氧化硅的制備方法，它是以可溶性硅酸鹽M2O·nSiO2和NH4HCO3為原料，以M2O·nSiO2和NH4HCO3的摩爾比為1∶1.0～1.15進行反應(yīng)，沉淀出水合SiO2，經(jīng)過濾分去濾液，濾餅再經(jīng)洗滌、干燥得到沉淀二氧化硅產(chǎn)品；可溶性硅酸鹽M2O·nSiO2、碳酸鹽M2CO3中的M為堿金屬元素Na或K。上述方案，由于濾液中主要含有M2CO3和NH3，可以通過與CO2反應(yīng)生成MHCO3和NH4HCO3，而MHCO3也能與M2O·nSiO2反應(yīng)使沉淀出水合SiO2。因此，除硅源外，其他化學(xué)品能循環(huán)使用，可降低制造成本，少消耗資源，減少對環(huán)境的損害。
文檔編號C01B33/18GK102633272SQ20121012189
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者章浩龍 申請人:浙江宇達化工有限公司