[发明专利]一种沉淀二氧化硅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制取沉淀二氧化硅的方法，属于化工技术领域。

背景技术

沉淀二氧化硅又叫白炭黑、沉淀白炭黑，是一种水合无定形硅酸产品，化学表达式一般为mSiO₂·nH₂O，外观为白色高度分散的无定形粉末，少量也有加工成颗粒状作为商品的。不溶于水及大部分酸，能溶于苛性钠和氢氟酸，对其他化学药品稳定，耐高温，高温下不分解、不燃烧，具有很高的电绝缘性、多孔性，内表面积大、有吸水性，无毒。

沉淀二氧化硅的用途很广，作为合成橡胶的良好补强剂，其性能等同甚至优于炭黑，其他有用作稠化剂或增稠剂，油漆的消光剂，各种合成树脂和塑料制品的填充剂、改性剂，在造纸行业作填充剂和纸的表面配料，等等。

关于沉淀二氧化硅的生产，成都科技大学出版社1994年5月发行的《硅化合物的生产与应用》((川)新登字015号)第216-219页较祥细的介绍了现行的几种主要生产工艺。沉淀二氧化硅主要是通过下述反应制取的：

Na₂O·nSiO₂+H₂SO₄+(nx-1)H₂O→nSiO₂·xH₂O↓+Na₂SO₄

Na₂O·nSiO₂+2HCl+(nx-1)H₂O→nSiO₂·xH₂O↓+2NaCl

所以，无论用哪种方法，除了消耗作为硅源的硅酸钠外，还需消耗一定量的硫酸或盐酸，当用盐析工艺时，另需消耗一定量的氯化钠。

该书中列出了相应的消耗定额，每生产1吨沉淀二氧化硅，除消耗相应硅酸钠外，还需消耗：

溶胶法：30％盐酸：1.5吨；

酸-盐析法：NaCl：0.275吨；

           30％盐酸：1.15吨；

凝胶化法：98％硫酸：0.7吨。

除了相应酸、盐的消耗，另一个不容忽视的问题是，当反应完成后，这些酸会生成相应的无机盐NaCl和Na₂SO₄，因此，在压滤、洗涤过程中，会产生大量的含盐含酸废水，由于浓度及工艺费用等方面的因素，这些含盐含酸废水回收成本较高，回收物价值又不大，因此不可避免的会排放大量废水。

由于上述工艺需消耗大量无机酸，产生大量含盐含酸废水无法循环或回收利用，存在生产成本较高，同时引起环境污染等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明拟解决的问题是提供一种除硅源(可溶性硅酸盐)外，其他化学品能循环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，同时少消耗资源，减少排放，尽量减少对环境的损害。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种沉淀二氧化硅的制备方法，它是以可溶性硅酸盐M₂O·nSiO₂和NH₄HCO₃为原料，以M₂O·nSiO₂和NH₄HCO₃的摩尔比为1∶1.0～1.15进行反应，沉淀出水合SiO₂，经过滤分去滤液，滤饼再经洗涤、干燥得到沉淀二氧化硅产品；所述滤液中主要含有碳酸盐M₂CO₃、NH₃或还有少量的NH₄HCO₃；所述可溶性硅酸盐M₂O·xnSiO₂、碳酸盐M₂CO₃中的M为碱金属元素Na或K，所述可溶性硅酸盐M₂O·nSiO₂中的n为其模数，n值在2.2～3.7。

所述过滤是采用真空过滤或压滤机过滤。所述干燥采用喷雾干燥、箱式干燥或气流干燥。所述箱式干燥后还进行了粉碎。