[发明专利]一种利用微硅粉湿法制备水玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明属于水玻璃生产技术领域。特别涉及一种利用微硅粉湿法制备水玻璃的方法。

背景技术

微硅粉是硅铁合金和工业硅生产过程中，在矿热电炉内产生的SiO和Si气体被空气迅速氧化并冷凝而成的含硅工业粉尘。微硅粉属于可吸入颗粒物(PM10)，微硅粉被人体吸收后直接进入肺部，对人身体危害极大。近年来，随着国家对环保力度的加强，强行规定硅铁合金和工业硅生产企业安装环保除尘设备，硅铁合金企业回收的微硅粉产量不断增加。

SiO₂含量介于88～92％的微硅粉用于混凝土原料，具有良好的耐腐蚀性、绝缘性、耐磨性、抗渗性抗冻性能；SiO₂含量大于92％可用作耐火材料、橡胶、树脂等有机化合物的填充材料；而当SiO₂含量低于88％时的微硅粉几乎没有市场。目前，国内微硅粉的应用极为有限。专利CN201010170951.5公开了一种活性二氧化硅微粉作为橡胶、工程塑料添加剂白炭黑的应用；但由于色度以及杂质的影响，微硅粉在橡胶、工程塑料的使用有很大的局限性。专利CN200810115333.3也公开了一种用微硅粉制备钛白材料的方法，通过将微硅粉活化、除杂、分散、调整表面电荷后在其表面包覆二氧化钛制备成具有核-壳结构特征的钛白复合材料；但该工艺方法复杂，复合粒子中表面包覆层的TiO₂的结构很难控制。

微硅粉中SiO₂具有典型的非晶态特征，含量一般可达69.3％(wt)～93.5％(wt)。非晶态SiO₂愈多，微硅粉活性愈大，在碱性溶液中反应能力愈强。因此，以微硅粉为原料制备高模数水玻璃是硅铁合金工业粉尘高值化利用和减少粉尘二次污染的有效方法。

水玻璃是一种用途十分广泛的无机化工产品。水玻璃的生产方法分为干法和湿法两种，其中干法是用石英砂和碳酸钠或硫酸钠在1400～1500℃的融炉中熔融反应制备。其特点是可根据需要制备不同模数的水玻璃产品，但耗能较大。湿法是将氢氧化钠溶液和石英砂在温度为140～160℃，压力为0.37～0.63MPa条件下反应制取。虽然能耗低于干法，但石英砂中晶体形态SiO₂溶解率低、碱耗高。

为充分利用资源、降低生产成本，许多研究正致力于开发不同的硅源生产水玻璃的新技术。专利CN201010176401.4公开了一种将稻壳灰和碳酸钠混合，在900℃的温度下烧制固体水玻璃的方法；专利CN200910072958.0也公开了一种利用发电厂燃烧后的稻壳灰与碱反应生成硅酸钠溶液或溶胶，不溶物经酸化处理制得到活性炭产品的方法；专利CN200810132277.4公开了一种用烧碱液浸取工业粉煤灰中的活性二氧化硅，通过硅酸与低模数硅酸钠配兑制备高模数的硅酸钠溶液的方法；专利CN200610017165.5公开了一种将煤矸石于反应釜中与浓度40～60％的硫酸反应生成硫酸铝溶液，二氧化硅滤渣与液碱反应制得液体硅酸钠的方法。CN200410058137.9也公开了一种以煤系高岭岩为主要原料，通过酸浸，酸溶渣碱溶生产聚合氯化铝和高模数液体硅酸钠的方法；专利CN200910154795.0公开了一种利用废铝灰与Na₂CO₃通过高温固相热分解制备结晶氯化铝和水玻璃的方法；专利CN201010230406.0公开了一种利用有机硅或多晶硅行业副产品四氯化硅制备水玻璃的方法；专利CN200910102418.2公开了一种利用磷肥工业副产的含氟硅胶为原料制备硅酸钠的方法；专利CN200580051917.3也公开了一种用于从钻石开采中作为固体废物产生的金伯利岩矿制备硅酸钠的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微硅粉湿法制备水玻璃的方法。解决了硅铁合金工业粉尘大宗消纳与高值化利用的技术障碍，为硅铁合金或金属硅生产工业粉尘的高值化利用提供简单有效的新途径。

为了解决上述技术问题，具体技术步骤如下：

1、分析来料微硅粉中SiO₂的含量