CN101549870A - 一种用高炉渣制备硅溶胶的方法 - Google Patents

一种用高炉渣制备硅溶胶的方法 Download PDF

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李辽沙
陆婷婷
武杏荣
吴照金
王平
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Abstract

本发明提供一种用高炉渣制备硅溶胶的方法，属于化工技术领域。该制备方法主要内容是：以工业废弃的高炉渣为原料，首先将高炉渣进行酸解，酸解反应温度控制在60℃～70℃，反应时间控制在15分钟，待反应温度开始大幅下降时，加入高炉渣调节体系pH值，待pH值稳定在1.0～1.5后结束反应，将反应产物进行抽滤去除以硫酸钙为主的沉淀物，滤出的溶液即为本发明产物：硅溶胶。本发明是以高炉渣为原料制备高附加值产品硅溶胶，由于所用原料是钢铁企业中废弃的高炉渣，成本低廉，反应产生的石膏可以用作建筑材料，杜绝了对环境的污染，具有经济与环境双重效益。

Description

一种用高炉渣制备硅溶胶的方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种用高炉渣制备硅溶胶的方法。
背景技术：
现有硅溶胶的制备方法主要有硅粉溶解法和离子交换法两种，前者以硅粉为原料在碱性催化剂条件下进行水合反应制得，生产成本高且效率低；后者以水玻璃为原料，经过离子交换，粒子增长和浓缩制得硅溶胶，能耗大且产生大量废水。
发明内容：
针对现有硅溶胶生产工艺的局限性，本发明提供一种以高炉渣为原料制备硅溶胶的方法，其核心在于该产品是以工业废弃的高炉渣为原料。
本发明所涉及的原料特性、制备原理及具体制备方法如下：
1、高炉渣及其理化特性
本发明所涉及的主要制备原料为高炉渣，高炉渣是炼铁渣中在高温下经高压水冲击产生的急冷水渣，主要物相为无定形玻璃体，具有良好的化学活性，其主要化学组成为硅、钙、铝的氧化物，其典型的化学成分见表1，其中SiO2含量在30％以上，为该方法制备硅溶胶提供了硅源。
表1高炉渣的主要成分
Figure A20091002657900031
2、制备原理
该制备方法的原理为：高炉渣与硫酸发生酸解反应，高炉渣主要成分中的CaO转化为CaSO4沉淀除去，铝和镁以离子形式进入水溶液中，随着碱性物质相继发生酸解反应，高炉渣非晶态结构解体，其中的二氧化硅转化为单硅酸分子进入滤液，在滤液的强酸性条件下，硅酸的聚合主要通过硅酸分子和硅酸正离子之间的羟联反应实现。
Figure A20091002657900041
生成的双硅酸以同样的机制与硅酸分子结合形成三聚体，三聚体及其他多聚体也依同样机制进行聚合生成硅酸溶胶。
3、制备方法具体步骤如下：
(1)称取经烘干-磨细的高炉渣15.6份～17.5份(按质量份数计)。
(2)按照1∶3.4～1∶5渣液质量比量取水溶液60份～62.5份放入耐酸反应容器中。
(3)按照质量份数量取质量浓度98％的工业硫酸18.7份～21份，倒入上述耐酸反应容器中中配制成质量浓度为23％～26％的稀硫酸，冷却至常温。
(4)在常温搅拌条件下将烘干-磨细的高炉渣以细流形式缓慢加入上述耐酸反应容器中进行酸解，反应温度控制在60℃～70℃，酸解时间控制在15min，待反应温度开始大幅下降时，另加入质量份数为1.75份～3.5份的高炉渣调节体系pH值，待pH值稳定在1.0～1.5后结束反应。
(5)反应产物进行抽滤去除以硫酸钙为主的沉淀物，滤出的溶液即所需要的目标产物：硅溶胶。
本发明是以高炉渣为原料制备高附加值产品硅溶胶，制得的硅溶胶可用于涂料工业，建筑材料以及纺织工业，由于所用原料是钢铁企业中废弃的高炉渣，成本低廉，反应产生的石膏可以用作建筑材料，杜绝了对环境的污染，具有经济与环境双重效益。
具体实施方式：
实施例1：称取经烘干-磨细的高炉渣50g，量取水溶液170ml放入耐酸反应容器，再量取98％的工业硫酸60g缓慢倒入上述水溶液中，配制成浓度为26％的稀硫酸溶液，冷却至室温后，在常温搅拌条件下以细流形式向稀硫酸中缓慢加入50g高炉渣，反应温度控制在60℃～70℃，待反应温度大幅下降(下降速度在5℃/S左右)，一般发生在反应进行5min～6min后，缓慢加入5g高炉渣调节pH值，加渣前体系pH值为0.5，加渣后升至1.0，待该pH值稳定3min后，结束反应，开始过滤，得到的滤液即目标产品：硅溶胶。
实施例2：称取经烘干-磨细的高炉渣50g，量取水溶液200ml放入耐酸反应容器中，再量取98％的工业硫酸60g缓慢倒入上述水溶液中，配制成浓度为23％的稀硫酸溶液，冷却至室温后，在常温搅拌条件下以细流形式向稀硫酸中缓慢加入50g高炉渣，反应温度控制在60℃～70℃，待反应温度大幅下降时(下降速度在5℃/S左右)，一般发生在反应进行5min～6min后，缓慢加入10g高炉渣调节pH值，加渣前体系pH值为0.7，加渣后升至1.5，待该pH值稳定3min后，结束反应，开始过滤，得到的滤液即目标产品：硅溶胶。

Claims (1)

1、一种用高炉渣制备硅溶胶的方法，其特征在于该制备方法具体如下：
(1)称取经烘干-磨细的高炉渣15.6份～17.5份，按质量份数计；
(2)按照1∶3.4～1∶5的渣液质量比量取水溶液60份～62.5份，放入耐酸反应容器中；
(3)按照质量份数量取质量浓度98％的工业硫酸18.7份～21份，倒入上述耐酸反应容器中配制成质量浓度为23％～26％的稀硫酸，冷却至常温；
(4)在常温搅拌条件下将上述烘干-磨细的高炉渣以细流形式缓慢加入上述耐酸反应容器中进行酸解，反应温度控制在60℃～70℃，酸解时间控制在15min，待反应温度开始大幅下降时，另加入质量份数为1.75份～3.5份的高炉渣高炉渣调节体系pH值，待pH值稳定在1.0～1.5后结束反应；
(5)反应产物进行抽滤去除以硫酸钙为主的沉淀物，滤出的溶液即所需要的目标产物：硅溶胶。
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