[发明专利]一种环境友好的硅酸钾溶液制备方法

说明书

本发明涉及一种环境友好的硅酸钾溶液制备方法，其特征在于采用以下步骤：按照摩尔比1：13‑31.5称取硅粉和纯净水，混合后得混合液，在加热并搅拌的状态下滴加质量浓度为48％的氢氧化钾水溶液，滴加速度为5‑15公斤/分钟，滴加量为每吨混合液中滴加141.667‑682.759公斤，加热温度为80‑100℃，反应完成得模数为1‑4.8的硅酸钾溶液。本发明的优点在于环境友好，制造成本低，所得硅酸钾溶液纯度高，模数可控，制备的硅酸钾溶液模数可以在1‑4.8之间。

【技术领域】

本发明涉及硅酸钾制备技术领域，特别涉及一种环境友好的硅酸钾溶液制 备方法。

【背景技术】

硅酸钾又称钾水玻璃，硅酸钾水溶液有广泛的应用，包括：在制造玻璃、 陶瓷中作为去垢剂；磷光体胶粘于显像管上，涂电焊棒外面，用于克服溅散； 用于作为还原染料、防火剂、电焊条粘合剂及无机涂料粘结剂；还可用于肥皂、 医药、耐火材料的生产等。硅酸钾的主要成份为K2O.mSiO2.nH2O，其中m与n 根据型号不同而有所区别。现有的硅酸钾基本上都是采用石英砂为原料，有的 采用液相法制备，有的采用固相法制备。液相法制备的硅酸钾模数一般在2.4， 模数较低；固相法制备的硅酸钾模数一般在2.8-3.4，需要1000℃以上的高温 条件进行熔融，能耗很高。

目前，国内制备硅酸钾的方法主要是固相热熔法，以石英砂和碳酸钾/碳酸 氢钾为原料；按一定物质的量进行配比加入到专用的电熔窑炉中，在1100～ 1400℃左右熔融成玻璃液流出；冷却后再用水加热溶解、调模、过滤，得到硅 酸钾溶液。这种热熔法制备硅酸钾的方法存在以下几个缺陷：硅酸钾杂质含量 高，尤其是金属离子含量超标，对硅酸钾的应用造成严重影响；生产的硅酸钾 模数偏低，一般不超过3.4；采用高温熔制，能耗高，生产成本较大；生产过 程中会释放二氧化碳气体，对环境造成污染。

现有技术中制备高模数硅酸钾的方法一般采用低模硅酸钾与偶联剂进行缩 合，如中国发明专利CN103421368A公开了一种高模数硅酸钾无机纳米树脂，其 中，低模数硅酸钾水溶液、水、硅溶胶、稳定剂、偶联剂按照质量比为 100:15-40:35-55:1-5:0.5-5的比例搅拌混合制得高模数硅酸钾无机纳米树脂。 中国发明专利CN1676551A公开了涂料用高模数硅酸钾溶液的制备方法，其采用 40-62重量份模数为3.2-3.5的硅酸钾溶液、5-11重量份的纳米二氧化硅、 20-50重量份的水搅拌混合制得高模数硅酸钾溶液。采用上述方法制备的高模 数硅酸钾中SiO2形成的网状结构比较松散，其作为硅源加入催化剂中，使得催 化剂的强度较差，并且在制备催化剂时，催化剂中5nm以下的小孔难以去除， 容易导致甲烷的选择性偏高。

【发明内容】

本发明采用要解决的技术问题是，提供一种环境友好的，制造成本较低的、 高纯度高模数硅酸钾溶液制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种环境友好的硅酸钾 溶液制备方法，其特征在于采用以下步骤：按照摩尔比1：13-31.5称取硅粉和 纯净水，混合后得混合液，在加热并搅拌的状态下滴加质量浓度为48％的氢氧 化钾水溶液，滴加速度为5-15公斤/分钟，滴加量为每吨混合液中滴加 141.667-682.759公斤，加热温度为80-100℃，反应完成得模数为1-4.8的硅 酸钾溶液。

化学反应方程式：m:1-4.8。

本发明制备的硅酸钾溶液水不溶物≤0.02％(质量比)，纯度高，模数在 1-4.8，可根据不同需要，调整硅粉和纯净水的摩尔比，制备不同模数的硅酸钾 溶液。本发明所述硅粉采用的是太阳能电池制造过程中，硅片在切割过程中产 生的硅粉，所述硅粉的Si≥90％，水份≤10％，所述百分比为质量百分比。本发 明采用太阳能电池制造过程中产生的废弃硅粉，既可以废物利用，又解决了废 弃硅粉环境污染的问题。本发明制备过程中，加热温度在80—100℃，无废弃 物产生，具有环境友好的特点。制备过程利用废弃的硅粉，制备过程无需高温， 所以制造成本低廉。