从稻壳灰生产具有表面积５０－４００ｍ↑［２］／ｇ和振实密度８０－６００ｋｇ／ｍ↑［３］的沉淀二氧化硅的新方法，该沉淀二氧化硅在橡胶、塑料、油漆、牙膏、催化剂、载体、保温材料、稳定处理和干燥剂等领域具有多种用途。用于生产二氧化硅沉淀物的方法是一种新的方法，在该方法中所使用的化学材料能再生，从而实现闭路循环操作。提取方法是根据用途要求来完成浸煮、沉淀和再生，从而能获得所需要的颗粒粒度和密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从稻壳灰生产沉淀二氧化硅的新方法和装置
本专利技术涉及一种从稻壳灰生产沉淀二氧化硅的新方法和装置。从稻壳灰生产沉淀二氧化硅(precipitated silica)的方法在橡胶、塑料、油漆、牙膏、催化剂、载体、保温材料、稳定处理和干燥剂等领域具有多种用途。用于生产二氧化硅沉淀物的方法是一种新的方法，在方法中所使用化学材料能再生，从而实现闭路循环操作。提取方法是根据用途要求来完成浸煮、沉淀和再生，从而能获得所需要的颗粒粒度和密度。本专利技术通常地涉及到二氧化硅，更确切地说涉及到一种使用二氧化碳完成沉淀而从稻壳灰获取二氧化硅的新方法。该方法有三个阶段，即稻壳的浸煮、从可溶硅酸盐中沉淀二氧化硅和苛性碱溶液再生，并且最后的残余物不需要经过任何进一步的处理即作为活性碳使用。
技术介绍
引言：稻壳(Rice husk或paddy husk)——在米生产国可大量获得的农业残余物，仅印度每年就产出约1200万吨稻壳。由于稻壳中纤维素含量低且其中含有其它糖类成分，通常不提倡将其作为牲畜饲料。从稻壳中提取出糠醛和米糠油。在工厂稻壳被用为锅炉的燃料和发电。稻壳具有18-20％这么高的灰含量。二氧化硅是稻壳灰的主要成份。稻壳中高的二氧化硅(SiO2)含量可使其能经济地用于提取二氧化硅，二氧化硅具有广阔的市场。本方法同样还解决了适宜的处置稻壳灰的方法的问题。这种通过沉淀提取二氧化硅新工艺方法的优势在于化学组成微小改变最终产品二氧化硅能够用于所有的下列应用：二氧化硅的应用：·橡胶和塑料增强；·涂料、油漆、打印墨水、树脂和化妆品的增稠和摇溶性；·清漆、涂料、油漆和塑料去光泽-->·塑料薄膜防粘连；·粘性固体或液体物质的易流和自由流动；·农药或催化剂载体；·高温绝缘·稳定作用(例如啤酒、硅橡胶)；·干燥剂；·非富营养水软化(例如洗涤剂中的“增洁剂”材料).根据1994年的报告，全球沉淀二氧化硅的生产和消费约67500M.T/年。全球特种二氧化硅包括沉淀二氧化硅、硅胶、煅制二氧化硅和胶态氧化硅的市场和需求，达到和估算值为$170万。2002年，全球特种二氧化硅市场预计约以年4.0％(实际值，扣除通货膨胀)的速度增长，在这一年超过$20亿。现有技术：用于工业用途的合成无定形二氧化硅采用四种不同的形式生产。煅制二氧化硅(硅胶，热解的)(Aerosil，pyrogenic)：通过汽相工艺生产，例如四氯化硅的水解或硅化合物如硅酸酯的高温氧化和水解。胶态氧化硅：为一种无定形二氧化硅在水中稳定的分散体(3-10微米颗粒尺寸，其具有表面积50-270m2/gm)，二氧化硅的含量为15％～50％重量比。硅胶：其含有三维网状结构或具有胶体尺寸的聚合的二氧化硅颗粒。孔隙被水填充满。其通常在酸性条件下制备。沉淀二氧化硅：在避免形成连续凝胶结构的条件下，通过硅酸钠分子的失稳作用制备。沉淀二氧化硅为在适当电解质浓度的影响下液相溶液中的颗粒凝结取得的粉末。现有技术的问题：本专利技术特别于传统沉淀二氧化硅类别，后者是在约1400℃的高温下熔融硅砂和碳酸钠，所得到的硅酸钠用酸，主要是硫酸沉淀。-->下面为这些工艺方法的局限性：1.通过烧结粘砂生产二氧化硅的常用工艺是高耗能的，由于此工艺需要将反应物加热到约1400℃。2.常用工艺和其它使用来从稻壳灰获得的硅酸钠的工艺，包含硅酸钠的酸(例如硫酸)沉淀以生产沉淀二氧化硅。所产生的硫酸钠是一种废弃物，这种液体废水需要精心处理才能满足排放标准。3.该工艺需要污水处理工厂来处理硫酸钠。这带来了另外的费用问题，并且任何在废水处理上的疏忽均将会造成对环境的损害。
技术实现思路
专利技术人开发的二氧化硅沉淀技术是一种新的二氧化硅沉淀方法，方法中所使用的化学材料能再生，从而形成闭环路操作。所完成的基于试验室规模的二氧化硅提取(表3给出了沉淀二氧化硅的化学和物理特性)的成功研究的实施也满足工业生产的要求。对提取后未分解的灰的适宜用途进行了进一步的研究，发现可以在有或没有任何进一步处理的情况下将其作为活性碳在水处理工厂中应用。从稻壳灰中生产沉淀二氧化硅：稻壳灰中二氧化硅的含量约80-90％，其中大部分为无定形，依据煅烧的温度。这种二氧化硅能通过所提出的工艺方法经济地提取，并能满足各种行业要求。这种新方法包括三个步骤，即：1.浸煮2.沉淀3.再生在此方法中，所使用的化学材料能循环使用，从而既减少了昂贵的废水处理工厂又缩减了工厂运营费用。A.浸煮：浸煮指将存在于灰中的不溶二氧化硅浸出，得到硅酸钠形式的可溶盐。将所需要的氢氧化钠(相对于干灰的比例范围为1∶1到1∶4)溶解于水中，在碱液的温度升到大于95℃后加入灰。在不同温度下进行了浸煮研究，以得到最化温度。由于可获-->得高的二氧化硅回收率，约95℃的浸煮温度被确定为最佳值而，见表1。在此温度浸煮1小时，这是根据试验结果确定的最佳时间，降低浸煮时间，提取的二氧化硅就会减少，从而进一步增加浸煮时间很难再提高回收率，这可以从表2给出的试验结果看出。因此，最佳的浸出时间为约在温度95℃下约1小时。较低温度回收较少的二氧化硅，因此增加按供热形式的浸出费用。B.沉淀.沉淀是将可溶的硅酸钠与二氧碳反应以生产二氧化硅的过程。这是通过改变参数，获得所需规格沉淀二氧化硅的关键步骤。所需的二氧化碳可以带压或不带压喷射加入，据观察，当二氧化碳压力小于1.75kg/cm2(表压)时在此过程中生成的二氧化硅会堵塞喷射孔，这在最后的阶段会带来一些问题，使二氧化碳为不可控制的流速形式在每一时间产生具有不同性质的二氧化硅。在此步骤中，各种各样的参数，如温度、二氧化碳流量和硅酸钠溶液中二氧化硅浓度，对获得不同类型二氧化硅起到重要的作用。对二氧化硅浓度范围在2.5％至10％的硅酸钠溶液进行了沉淀试验，参数的变化导致生成不同质量的二氧化硅。据观察，二氧化硅浓度在4.5％至6％之间时适合于生产大多数工厂所需的二氧化硅。高于或低于上述范围的二氧化硅浓度将产出较高密度的二氧化硅，在高的浓度下沉淀还带来难于处理矿浆。不同温度下进行沉淀处理，据观察，较低的温度产出具有高密度的胶状二氧化硅。还观察到碳酸化的速度影响所产出的二氧化硅的密度，密度随着流速度增加而增加。可以通过碳酸化的量来控制表面积的变化，碳酸化的量可以通过在沉淀最后测定碳酸盐和碳酸氢盐的量来确定。还进行了混合不同比例的空气和二氧化碳的沉淀，所产出的沉淀二氧化硅的特性与使用纯二氧化碳所产出的沉淀二氧化硅的特性相似。这些试验使用了含有二氧化碳100％～15％的工业烟道气。沉淀也在不同Na2O∶SiO2比率下进行。采用稻壳灰制备沉淀二氧化硅化学反应示意：浸煮：-->沉淀：再生：3.4.用于生产的二氧化硅的两个主要要求为：1.表面积.2.振实密度. 控制因素：a.表面积：i.表面积还依赖于在沉淀器内发生的混合的质量，其随所使用的搅拌器的不同而变化。由于混合不充分，当搅拌器为桨式(其基本上为一个具有在90℃焊接有少量垂直板的水平的圆盘)时，表面积为低值(＜80)。当使用螺旋桨式搅拌器时，与桨式搅拌相比，混合更强有力，因而能增加表面积(在控制好其它参数条件下＞150)。提高Na2O∶SiO2比率显示出表面积的降低趋势，如试验中所描述的如下所示：-->b.振实密度：物料的振实密度是指当将固本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从稻壳灰制备沉淀二氧化硅的新方法，其表面积５０－４００ｍ↑［２］／ｇ且振实密度８０－６００ｋｇ／ｍ↑［３］，包括步骤： ａ．按比例１∶１到１∶４将氢氧化钠（ＮａＯＨ）加入到所述的稻壳灰中，在７０－９５℃下，浸煮存在于稻壳灰中的不溶二氧化硅（ＳｉＯ↓［２］）１－３小时以制备出硅酸钠； ｂ．通过将从步骤（ａ）中得到的硅酸钠（Ｎａ↓［２］ＳｉＯ↓［３］）与纯二氧化碳ＣＯ↓［２］或者二氧化碳和其它惰性气体（如空气）的混合物或者表压范围为常压到３．５ｋｇ／ｃｍ↑［２］含有二氧化碳的烟气反应沉淀出二氧化硅，随后过滤沉淀二氧化硅、用已知的方法干燥和磨碎；和 ｃ．通过将步骤（ｂ）产出的碳酸钠在８０－９５ｏＣ下与氧化钙或氢氧化钙反应以再生出氢氧化钠，再次用于浸煮步骤时间为３０－９０分钟。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IN 2003-2-18 134/MAS/20031.一种从稻壳灰制备沉淀二氧化硅的新方法，其表面积50-400m2/g且振实密度80-600kg/m3，包括步骤：a.按比例1∶1到1∶4将氢氧化钠(NaOH)加入到所述的稻壳灰中，在70-95℃下，浸煮存在于稻壳灰中的不溶二氧化硅(SiO2)1-3小时以制备出硅酸钠；b.通过将从步骤(a)中得到的硅酸钠(Na2SiO3)与纯二氧化碳CO2或者二氧化碳和其它惰性气体(如空气)的混合物或者表压范围为常压到3.5kg/cm2含有二氧化碳的烟气反应沉淀出二氧化硅，随后过滤沉淀二氧化硅、用已知的方法干燥和磨碎；和c.通过将步骤(b)产出的碳酸钠在80-95℃下与氧化钙或氢氧化钙反应以再生出氢氧化钠，再次用于浸煮步骤时间为30-90分钟。2.根据权利要求1所述的的新方法，其中，蒸煮是在90-95℃下进行且时间为1小时。3.根据权利要求2所述的新方法，其中，进行沉淀和再生的时间分别为1小时至4小时和0.5小时至1.5小时。4.根据权利要求1所述的新方法，其中，溶液中硅酸钠的浓度范围为2.5-10％的重量百分比。5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈纳索戈苏亚那拉亚纳阿沃达尼穆昆达，斯里尼瓦塞伊达萨帕，帕尔卡特约瑟夫保罗，迪伯尔纳格什拉奥索比克里什纳，纳伽曼格拉克里希奈扬伽斯里朗格拉詹，
申请(专利权)人：雷吉斯特印度科学院，
类型：发明
国别省市：IN[印度]
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