[发明专利]一种采用水玻璃和石灰乳液制备微孔硅酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用水玻璃和石灰乳液制备合成微孔硅酸钙的方法，属于无机盐合成与加工应用领域。

背景技术

随着工业技术和装备水平的不断发展和提高，加工行业不仅对无机硅酸盐粉体制品的需求越来越大，对其功能特性和环保性要求也越来越高，尤其是造纸、塑料、涂料等行业发展的亟需，催生了各种新型环保型无机粉体材料生产技术及加工技术的出现。

硅酸钙是加工业常用的无机粉体材料，根据原料来源和加工方法的不同，分为天然矿物如硅灰石矿，经机械研磨制造的粉体材料；以及采用石英(SiO2)和氧化钙(CaO)经高温焙烧制造的无水合成硅酸钙，或在水相高温高压条件下合成的多水硅酸钙。这类以天然矿物或合成方法制造的硅酸钙产品，通常粒子形态多为密度大于2.6g/cm3的粒状或纤维状粉体材料，由于产品硬度大、磨耗值高，主要用于建筑材料、保温材料、耐火材料、陶瓷原料、涂料的体质颜料及载体，以及耐磨材料制品。在造纸和塑料行业的应用则受到极大限制。

内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司开发的“高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的工艺方法”专利号为201110001482.9。其特征是采用高铝粉煤灰提取氧化铝后的脱硅液作为合成硅酸钙的硅原料，与石灰乳液反应，制造出粒子微观形态与本发明产品相似的活性硅酸钙产品。但由于该方法原料来源具有局限性，生产工艺复杂、投资大、成本高，同时生产过程受前段提取氧化铝工艺条件的波动影响，产品质量稳定性差，至今难以提供质量稳定的产品，满足市场需求。

本发明制造的微孔硅酸钙采用了商品或化工厂的副产物水玻璃和石灰乳液做为原料，不仅原料来源广泛，而且制造工艺简单，投资小，产品制造成本低，质量稳定。制造的微孔硅酸钙产品适应了造纸和塑料制品向轻量化、高加填、低成本、环保的发展趋势。该产品的粒子表观技术特征为：粒子表观形态是由众多微细片状晶体聚合而成的具有高孔隙结构的微米级白色粉体，密度为0.9-1.3g/cm3。

研究表明，通过本发明得到的微孔硅酸钙粉体具有白度高、比表面积大、孔隙率高、比重小和吸油值高的特性，无需二次加工即可作为造纸功能助剂、塑料功能填料、颜料以及吸附剂等，可明显改善纸张及塑料制品的性能，大幅降低生产成本，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用水玻璃和石灰乳液制备合成微孔硅酸钙的方法，为市场提供一种功能性无机硅酸盐粉体材料。

本发明所述的水玻璃原料，化学名称为常见的硅酸钠(英文名Sodium silicate)，化学式为Na₂O·n SiO₂，或Na₂O·n SiO₂·n H₂O表示，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称“水玻璃”，固体或粉状硅酸钠俗称“泡花碱”。所述水玻璃模数是指水玻璃中Na₂O和SiO₂的摩尔比，由于常见的水玻璃模数通常大于1.0，难以制备出高孔隙率的微孔硅酸钙产品，因此精确控制水玻璃模数是本发明所用水玻璃原料非常重要的技术参数。所述石灰乳液(英文名Lime emulsion)是由天然石灰石经煅烧后得到的氧化钙(化学式为CaO，俗称石灰或生石灰)与水消化反应生成的氢氧化钙(化学式为Ca(OH)₂，俗称熟石灰或消石灰)水溶液，俗称石灰乳液。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用水玻璃和石灰乳液制备微孔硅酸钙的方法，包括以下步骤：将水玻璃原料用氢氧化钠溶液调至反应要求的模数和浓度，获得符合反应要求的水玻璃溶液；然后将水玻璃溶液与按照工艺要求制备好的石灰乳液混合，并在一定条件下进行反应，将反应所得的微孔硅酸钙浆液脱水，得到微孔硅酸钙滤饼；滤饼经一定量清水洗涤净化去除残碱，然后经烘干处理，得到符合质量要求的微孔硅酸钙粉体。

本发明在微孔硅酸钙合成过程中，按照工艺技术要求，依次向反应罐中加入符合合成反应技术要求的石灰乳、水玻璃溶液，加料过程尽可能快速完成。

水玻璃原料可以为商品或化工厂副产物的液体、固体或白色粉状水玻璃中的一种或几种的组合，其中模数≥2.4，水不溶物含量≤0.5％。用于处理水玻璃原料的氢氧化钠溶液的浓度为20-35wt％，处理后的水玻璃溶液的模数为0.3-1.0，浓度15-30g/L(以SiO₂计)；用于处理水玻璃原料的氢氧化钠溶液还可以为合成反应后的微孔硅酸钙浆液经脱水过滤出的NaOH母液。