CN103601200B - 一种生产硅胶的新工艺 - Google Patents

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Abstract

一种生产硅胶的新工艺，属于化学工业技术领域。利用体积浓度为35％的盐酸和体积浓度为50％的硫酸按3～5∶5～7的容积比配制的混合酸，加温至220℃～310℃，再以一定速度连续均匀加入重量百分比为20～55％的硅酸铁粉，经过20～50分钟的溶解、反应，使其生成硅胶、铁盐，再通过絮凝、过滤、洗涤将硅胶与铁盐有效分离，再经过压滤进行脫水，然后在100～140℃环境下进行烘干，制得纯度达99.5％以上的硅胶。本发明具有工序简单、原料易得、能耗低、生产成本低、产品质量高、无污染的特点，是绿色环保的硅胶生产新工艺。

Description

一种生产硅胶的新工艺
一、技术领域
属于硅干凝胶的制备技术领域。
二、背景技术
随着经济的发展和科技的进步，化工产品越来越丰富多彩，人类生活越来越多地使用化工产品。有机化工产品多数是由石油类产品制造，依赖于日益趋于紧张的石油资源，而且有机化工产品相对于无机化工产品稳定性较低。从消费趋势分析，无机化工产品将逐步取代有机化工产品，而且具有稳定性好，使用更安全，使用寿命更长的特点。尤以硅胶最为突出，其应用日益广泛，目前，主要应用于石化、医学、日化、新型工业材料等领域，用于制作催化剂及其载体、吸附剂、干燥剂、填充剂、色谱用载体等，而其中用硅胶制作的日用产品(包括奶嘴、避孕套、餐具等)倍受消费者欢迎，尤其是与人体直接接触的日用品，使用硅胶作原料，有着有机日用品不可比拟的优点，诸如化学稳定性，绿色环保，使用安全，是今后的发展趋向。
传统的硅胶生产工艺是：利用石英石(二氧化硅)与天然碱经高温反应，生成硅酸钠，硅酸钠再与稀硫酸反应制得硅胶，并伴生硫酸钠。传统生产工艺不仅原料来源依赖于自然资源，而且资源开采、高温烧制硅酸钠两个生产环节严重影响、破坏生态环境，还存在能耗高，污染环境，生产成本高等缺点。
用混合酸和硅酸钠制备硅胶的工艺，未见专利文献记载和媒体公开报道。
三、发明内容
本发明的目的是公开一种利用混合酸和硅酸铁制备硅胶的方法。为改变硅胶生产对自然资源的唯一依赖，拓宽硅胶生产途径，利用冶金、矿山生产中产生的含硅酸铁的工业废料生产硅胶，有利于保护环境，降低生产成本，有利于更好、更广泛地推广硅胶应用范围，而使其成为经济适用、绿色安全的材料。
本发明的技术方案是这样实现的：
利用混合酸有效溶解硅酸铁，使其生成硅胶、铁盐，再通过絮凝、过滤、洗涤将硅胶与铁盐有效分离。
首先，将体积浓度为35％的盐酸(HCl)和体积浓度为50％的硫酸(H2SO4)按3～5∶5～7的容积比配制混合酸，置于可加温的容器中。将混合酸加温至220℃～310℃，然后以一定速度连续均匀加入重量百分比为20～55％的硅酸铁粉，硅酸铁粉的粒度为80～180目；在加入硅酸铁粉过程中不断搅拌，直至硅酸铁粉全部溶解、反应，时间为20～50分钟，生成硅胶与铁盐混合物。其化学反应[方程]式是：
Fe2(SiO3)3+H2SO4+HCl→SiO2+H2O+FeSO4+FeCl2
硅胶、铁盐混合物在一定条件下，硅胶发生胶凝反应，经过过滤、连续反复洗涤同时进行的先进工艺，将硅胶与铁盐有效分离，大大缩减了工序时间，简化了工序过程。。
分离出来的硅胶通过压滤进行脱水处理，再经100～150℃烘干过程，制得的硅胶(二氧化硅)纯度达到99.5％以上，铁盐副产品可以制成含水铁盐晶体、水溶液等化工产品，用于污水处理等。
本发明的有益效果是：
原料来源是工业废料，彻底改变了传统工艺利用石英石、天然碱高温烧制硅酸钠，再与酸反应制得硅胶的工艺方法，脱离了对自然资源的依赖，没有高温烧制硅酸钠的生产环节，减少了资源开采、高温烧制硅酸钠两个原材料准备环节，大大降低能源消耗，降低二氧化碳排放，生产全过程无污染物排出，对环境、大气、水无任何污染，生产工艺副产品铁盐还可用于污水处理，保护了环境，降低了生产成本。
本发明具有工序简单、原料易得、能耗低、生产成本低、产品质量高、无污染的特点，是硅胶生产的绿色环保工艺。
四、具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将400ml体积浓度为35％的盐酸和500ml体积浓度为50％的硫酸混合制成混合酸，置于容积为2000ml的烧杯中，将混合酸加温至250℃，然后以一定速度连续加入粒度为120目的硅酸铁粉350克，同时在搅拌过程中，加热30分钟，硅酸铁全部溶解，生成硅胶与铁盐混合物。其化学反应式是：
Fe2(SiO3)3+H2SO4+HCl→SiO2+H2O+FeSO4+FeCl2
然后经过凝胶过程，再将凝胶用过滤纸经负压过滤出来，同时用自来水进行连续洗涤，将硅胶与铁盐有效分离，然后将硅胶在烘箱内经过150℃烘干，制得的硅胶(二氧化硅)纯度达到99.58％。
实施例2
将500ml体积浓度为35％的盐酸和700ml体积浓度为50％的硫酸混合制成混合酸，置于容积为2000ml的烧杯中，将混合酸加温至280℃，然后以一定速度连续均匀加入粒度为90目的硅酸铁粉500克，同时在搅拌过程中，加热40分钟，硅酸铁全部溶解，生成硅胶与铁盐混合物。其化学反应式是：
Fe2(SiO3)3+H2SO4+HCl→SiO2+H2O+FeSO4+FeCl2
然后经过凝胶过程，再将凝胶用过滤纸经负压过滤出来，同时用自来水进行连续洗涤，将硅胶与铁盐有效分离，然后将硅胶在烘箱内经过120℃烘干，制得的硅胶(二氧化硅)纯度达到99.56％。

Claims (4)

1.一种生产硅胶的新工艺，其特征在于利用混合酸有效溶解硅酸铁，使其生成硅胶、铁盐，再通过絮凝、过滤、洗涤将硅胶与铁盐有效分离，再经脱水、烘干，制得纯度达99.5％以上的硅胶；其制作工艺过程如下：
首先，将体积浓度为35％的盐酸和体积浓度为50％的硫酸按3～5∶5～7的容积比配制混合酸，置于可加温的容器中；
然后将混合酸加温至220℃～310℃，再以一定速度连续均匀加入重量百分比为20～55％的硅酸铁粉，在加入硅酸铁粉过程中不断搅拌，直至硅酸铁粉全部溶解并进行反应，时间为20～50分钟，生成硅胶与铁盐混合物；
其化学反应式是：
Fe2(SiO3)3+H2SO4+HCl→SiO2+H2O+FeSO4+FeCl2。
2.根据权利要求1所述的一种生产硅胶的新工艺，其特征在于通过压滤进行脱水。
3.根据权利要求1所述的一种生产硅胶的新工艺，其特征在于烘干温度为100～150℃。
4.根据权利要求1所述的一种生产硅胶的新工艺，其特征在于硅酸铁粉的粒度为80～180目。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206189A (en) * 1977-01-04 1980-06-03 Belov Viktor Y Method of producing hydrogen fluoride and silicon dioxide from silicon tetra-fluoride
CN1133586A (zh) * 1993-09-06 1996-10-16 施怀恩·奥勒拉德 一种由橄榄石生产球形二氧化硅的方法
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