[发明专利]一种利用微硅粉和电石渣制备橡塑填料的方法

说明书

技术领域：

本发明属于材料、化工领域，具体涉及一种利用工业固弃物微硅粉和电石渣制备硅酸钙微粉的方法。

背景技术：

微硅粉是硅金属和硅铁合金工业生产过程中，在矿热电炉内产生的挥发性SiO和Si气体与空气迅速氧化并冷凝，经捕集得到的工业粉尘。微硅粉的主要成分是非晶态的SiO₂，其含量一般为80％～95％；同时还夹杂C、Fe₂O₃、CaO、K₂O、Na₂O等杂质。微硅粉的平均粒径一般在10μm以下，比表面积为20～32m²/g。近年来，随着我国环保法规力度的加强，作为硅铁企业副产物的微硅粉的回收量逐年增加。但是由于微硅粉的市场容量小，大部分收集的微硅粉被企业随意堆放，既占用大量土地，增加成本负担；同时还会扬尘造成二次污染，严重危害环境和人身健康。因此，如何实现微硅粉的资源化、高值化利用成为迫切需要解决的问题。

硅酸钙是一种呈白色粉末状的硅酸盐产品，其化学式为CaSiO₃。纯度较高的硅酸钙微粉具有良好的介电性能和较高的耐热性能，在橡胶、陶瓷、化工、冶金、建筑、机械、电子、造纸、农业等部门具有广泛的应用。

目前，在现有针对硅酸钙合成制备的技术中，主要是利用湿化学法水热合成硅酸钙产品。中国发明专利CN156973报道一种可降解多孔硅酸钙陶瓷生物活性材料的制备方法，该发明主要是分析纯的Ca(NO₃)₂·4H₂O、Na₂SiO₃·9H₂O、氨水和去离子水为原料，将1mol/L的Na₂SiO₃溶液和Ca(NO₃)₂溶液以等摩尔比物料反应，搅拌8～24h，过滤洗涤，烘干过筛后于800～1000℃煅烧1～3消失制得β-硅酸钙微粉，但是该方法的原料成本和能耗较高，工艺过程反应时间长，难以进行大规模的工业化生产。中国发明专利CN102583480A和CN101591023A分别报道了利用(高铝)粉煤灰脱硅液制备硅酸钙微粉的方法，该发明是利用粉煤灰与氢氧化钠溶液发生脱硅反应，然后脱硅液经苛化、水洗、脱碱水洗、干燥等步骤得到硅酸钙产品，但是粉煤灰中活性SiO₂的含量较低，一般不超过60％，硅酸钙产品的有效产率较低。中国发明专利CN1095732报道了一种硅灰石的改性方法，该发明是利用邻苯二甲酸二丁酯对硅灰石进行改性处理，在硅灰石表面形成一包覆层，该发明的原料成本较低，但是改性过程中要消耗昂贵的有机物，不利于该技术的大规模工业化生产。中国专利CN102923725A报道了一种超高比表面积的硅酸钙纳米薄片制备方法，但是该发明的制备过程比较复杂，同样不利于大规模的生产。中国专利CN1301677报道了一种人造硅灰石及其制法，该方法是将天然的硅石、方解石、长石萤石等原料粉碎混合后在1000～1600℃煅烧，然后自然冷却或水冷，经研碎而成，该方法的原料成本较低，但是能耗比较高，原料中的杂质对硅灰石微粉的性能影响较大。通过文献检索资料发现，目前，还没有利用工业固弃物微硅粉和电石渣为原料制备橡胶和塑料填料填料的详细研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种利用工业固弃物微硅粉和电石渣制备橡塑填料的方法。该方法投资较少，原料来源广泛，成本低廉，能耗较低；制得的硅酸钙橡塑填料物理化学性能稳定，白度高，比表面积较大，粒度均匀。同时实现了工业固弃物的资源化、高值化利用。

为达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种利用微硅粉和电石渣制备橡塑填料的方法，其步骤为：

1)将微硅粉和浓度为5～30％(摩尔)的氢氧化钠溶液混合搅拌进行碱浸脱硅反应；

2)对反应后的混合物进行过滤分离，并对滤饼进行多次洗涤，过筛除去溶液中悬浮杂质，得到脱硅溶液和脱硅渣；

3)将电石渣直接煅烧或加入酸液进行酸洗后煅烧，得到生石灰；

4)将步骤3)所得生石灰加水进行消化得到活性石灰乳；

5)将步骤4)所得石灰乳和步骤2)所得脱硅液混合搅拌进行水热合成反应，反应完成后过滤洗涤得到含水硅酸钙和氢氧化钠溶液，含水硅酸钙烘干制得硅酸钙橡塑填料；氢氧化钠溶液浓缩后可以返回步骤1)中循环使用。