CN105198064B - 一种可释放偏硅酸的固体颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可释放偏硅酸的固体颗粒以及该固体颗粒的制备方法。该固体颗粒的内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉，制备方法包括如下步骤：水溶性硅结晶体加水润湿，放入麦饭石粉中搅拌后取出并风干，得到第一颗粒物；向所述第一颗粒物输中边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒，得到第二颗粒物；将所述第二颗粒物煅烧后即得固体颗粒。在使用时，将本发明提供的固体颗粒置于水源或湿润的环境中，就会自动、长期、稳定地向环境中释放偏硅酸，而无需借助其它的仪器或设备。而且，采用麦饭石粉作为本发明提供的固体颗粒的外层还能起到净化水体环境、防腐防臭的作用。

Description

一种可释放偏硅酸的固体颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及偏硅酸固体颗粒制备领域，具体而言，涉及一种可释放偏硅酸的固体颗粒及其制备方法。

背景技术

硅是人体所必需的微量元素，硅在水中溶解度很小，一般以偏硅酸的形态存于水中。

偏硅酸易被人体吸收，能有效地维持人体的电解质平衡和生理机能，具有恢复血管弹性、增加皮肤弹性、促进骨骼发育等作用。因此，向水中添加一定量的偏硅酸对人体十分有益。

目前，向水中添加一定量的偏硅酸主要是直接将偏硅酸添加至水中，这一方法虽然直接、高效，但却无法长期、平稳为水体提供偏硅酸，而且还需借助仪器设备才能完成，耗时耗力。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种可释放偏硅酸的固体颗粒，所述固体颗粒将水溶性硅结晶体作为内层，麦饭石粉作为外层，包裹住内层的水溶性硅结晶体。在使用时，将本发明提供的固体颗粒置于水源或湿润的环境中，就会自动、长期、稳定地向环境中释放偏硅酸，而无需借助其它的仪器或设备。而且，采用麦饭石粉作为本发明提供的固体颗粒的外层还能起到净化水体环境、防腐防臭的作用。

本发明的第二目的在于提供一种所述的可释放偏硅酸固体颗粒的制备方法。采用该方法进行制备保证固体颗粒的硬度符合要求。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种可释放偏硅酸的固体颗粒，所述固体颗粒的内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉。

水溶性硅结晶体又称为水溶性硅元素，是采集于高品位的二氧化硅，经过1650℃-2000℃高温物理提取法持续烧灸8小时以上的特殊方法回收气化的硅元素成分，并将有害成分进行中合分解后快速冷却形成溶解性晶体(SiO₃)。本发明中，固体颗粒内层的水溶性硅元素接触到水时会释放出偏硅酸，成为固体颗粒的偏硅酸来源。而固体颗粒外层的麦饭石粉虽不能释放出偏硅酸，但在本发明中，采用麦饭石粉包裹在水溶性硅结晶体的外面，避免水溶性硅结晶体直接接触水源，而水分通过麦饭石粉外层逐渐渗透至固体颗粒内层，与内层的水溶性硅结晶体接触后，水溶性硅结晶体则会释放出偏硅酸。释放出的偏硅酸通过麦饭石粉外层渗透至外界环境中。

因此，在使用时，将本发明提供的固体颗粒置于水源或湿润的环境中，固体颗粒就会自动、长期、稳定地向环境中释放偏硅酸，而无需借助其它的仪器或设备。

而且，采用麦饭石粉作为固体颗粒的外层还能起到净化水体环境、防腐防臭的作用。

由上述内容可以看出，本发明所用的原料之一中的水溶性硅结晶体作为固体颗粒的内层结构，起到释放偏硅酸的作用。因此，水溶性硅结晶体的粒度影响着释放出的偏硅酸的总量，而且还影响着和偏硅酸释放的速度。因此，本发明中，优选所述水溶性硅结晶体的粒度为1-5mm。通过将水溶性硅结晶体的粒度控制在这一范围内，保证固体颗粒应用到不同领域时均能实现长期、平稳地释放偏硅酸的目的。例如，将固体颗粒应用到家庭饮用水装置中时，在这一情况下，固体颗粒会长期同水进行充分的接触，因此为了实现长期、平稳释放偏硅酸的目的，采用粒度较大的水溶性硅结晶体。若是将固体颗粒应用到水分较少的领域时，如盆景栽培领域。在这一情况下，将固体颗粒洒在花盆土壤表层，由于花盆土壤中的水分较少，固体颗粒不会与大量的水接触，而且，矿化石颗粒较大也影响盆景的美观性，因此，此时可采用粒度较小的水溶性硅结晶体。

固体颗粒外层的厚度影响偏硅酸的释放速度，进一步优选地，所述固体颗粒的外层厚度为1-5mm，可实现在不同的应用领域均能长期、平稳地释放偏硅酸的目的。

一种本发明提供的固体颗粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)水溶性硅结晶体加水润湿，放入麦饭石粉中搅拌后取出并风干，得到第一颗粒物；

(2)向所述第一颗粒物中边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒，得到第二颗粒物；

(3)将所述第二颗粒物煅烧后即得固体颗粒。

本发明提供的制备方法中，将水溶性硅结晶体用水润湿后放入麦饭石粉中搅拌，使水溶性硅结晶体周围粘满麦饭石粉，形成一个个独立的小颗粒。将这些小颗粒风干后，即得到第一颗粒物。此时，向第一颗粒物喷水雾使第一颗粒物表面湿润，同时添加麦饭石粉，使湿润的第一颗粒物表面粘上一层层的麦饭石粉，第一颗粒物的粒度不断增大，成为第二颗粒物。最后，将制得的第二颗粒物进行煅烧即得固体颗粒，通过煅烧使外层包裹的麦饭石粉的强度增强，符合固体颗粒的硬度要求，防止本发明提供的固体颗粒在使用过程中破裂。

在步骤(2)中进行造粒时，边喷水雾使其第一颗粒物表面湿润，同时又添加麦饭石粉，使湿润的第一颗粒物表面在第一时间内沾上麦饭石粉吸附水分，避免水分向内层扩散使内层的水溶性硅结晶体被水分分解。

优选地，步骤(3)中，所述煅烧为三段式煅烧，具体包括：

首先在100-300℃下煅烧1-2小时，后升温至350-500℃，在这一温度下煅烧6-7小时，最后升温至1000-1200℃，煅烧3-4小时。

本发明在煅烧过程中，采用三段式升温煅烧的方式，先在100-300℃下煅烧1-2小时，去除第二颗粒物中的水分，并且使第二颗粒物外层包裹的麦饭石粉之间逐渐形成致密的结构。后升温至350-500℃，并在这一温度下煅烧6-7小时，进一步增强外层麦饭石粉层的硬度。在这一温度下经过6-7小时的煅烧后，外层的麦饭石粉已经紧紧地将水溶性硅结晶体包裹在其中，防止后续高温煅烧过程中水溶性硅结晶体熔化渗透出来。最后，升温至1000-1200℃煅烧3-4小时，保证本发明提供的固体颗粒的硬度符合要求。

优选地，步骤(2)中，所述喷雾的速率与所述添加麦饭石粉的速率之比为(1-2)：(30-40)。

由前面的内容可以看出，喷雾有可能导致水溶性硅结晶体溶解。因此，在本发明中，优选喷雾的速率与添加麦饭石粉的速率之比为(1-2)：(30-40)，这一速率之比可保证湿润的第一颗粒物表面在第一时间内沾上麦饭石粉吸附水分，避免水分向内层扩散使内层的水溶性硅结晶体被水分分解。

优选地，步骤(1)中，所述水和所述水溶性硅结晶体的质量之比为1：(6-7)，起到润湿水溶性硅结晶体的作用，使其表面易沾上麦饭石粉，避免水溶性硅结晶体大量溶解。

优选地，步骤(1)和步骤(2)中，所述麦饭石粉的粒度为300-400目。

在本发明中，麦饭石粉作为制备固体颗粒的原料，通过将其粒度控制在300-400目，对水溶性硅结晶体进行包裹烧结后能达到密度的要求，保证固体颗粒的密度符合矿化石的硬度要求。

优选地，步骤(2)和步骤(3)之间还包括如下步骤：

将所述第二颗粒物风干。

在煅烧之间将第二颗粒物进行风干，去除第二颗粒物中的水分，可避免在煅烧过程中麦饭石粉外层破裂。

优选地，步骤(2)中，所述向所述第一颗粒物中边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒具体包括：

将所述第一颗粒物输送至滚筒机中，边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒。

在进行造粒的过程中，滚筒机不断旋转，保证第一颗粒物表面既能均匀地被水雾润湿，又能均匀地沾上麦饭石粉，最终使得水溶性硅结晶体周围均匀地包裹住一层麦饭石粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)提供了一种可释放偏硅酸的固体颗粒。该固体颗粒将水溶性硅结晶体作为内层，麦饭石粉作为外层，包裹住内层的水溶性硅结晶体。在使用时，将本发明提供的固体颗粒置于水源或湿润的环境中，就会自动、长期、稳定地向环境中释放偏硅酸，而无需借助其它的仪器或设备。而且，采用麦饭石粉作为本发明提供的固体颗粒的外层还能起到净化水体环境、防腐防臭的作用。

(2)提供了一种本发明提供的可释放偏硅酸的固体颗粒的制备方法。通过该方法可将水溶性硅结晶体用麦饭石粉牢牢包裹在内层，形成硬度符合要求的固体颗粒，在使用过程中不会破裂。

(3)在本发明提供的制备方法中，通过采用独特的三段式升温煅烧方式，保证制得的固体颗粒中内层的水溶性硅元素在煅烧过程中不会熔化渗透出来，并且固体颗粒的硬度符合使用要求。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

一种可释放偏硅酸的固体颗粒，内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉。其中，内层所用的水溶性硅结晶体的粒径为8mm，麦饭石粉外层的厚度为5mm。

其制备方法包括如下步骤：

将水溶性硅结晶体加水润湿即可，立即放入麦饭石粉中不断进行搅拌，使水溶性硅结晶体表面均匀地吸附上麦饭石粉，然后将吸附有麦饭石粉的水溶性硅结晶体取出并放在阴凉处风干，得到第一颗粒物。

向第一颗粒物中一边喷水雾一边添加麦饭石粉进行造粒，使得第一颗粒物表面不断吸附上麦饭石粉，第一颗粒物的粒径不断增大。当第一颗粒物的粒径达到生产标准时，停止造粒。此时，得到了第二颗粒物。

最后，将第二颗粒物放入煅烧设备在1400℃煅烧5小时，即得本实施例所提供的可释放偏硅酸的固体颗粒。经过煅烧后，第二颗粒物的硬度增强，使用时不会破裂。

实施例2

本实施例提供了一种可释放偏硅酸的固体颗粒，内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉。其中，内层所用的水溶性硅结晶体的粒径为4mm，麦饭石粉外层的厚度为6mm。

本实施例采用的制备方法在实施例1的基础上做了如下的改进：

在对第二颗粒物进行煅烧之前，将得到的第二颗粒物放在阴凉环境中风干。通过风干这一步骤，可去除第二颗粒物中含有的70％以上的水分，避免第二颗粒物在煅烧过程中，一层一层吸附的麦饭石粉之间因水分蒸发不均匀而导致麦饭石粉外层破裂。

将第二颗粒物风干后，对第二颗粒物进行煅烧的过程中，采用三段式煅烧方法，具体包括如下步骤：

首先在100℃下煅烧2小时，后升温至350℃，在这一温度下煅烧6小时，最后升温至1000℃，煅烧3小时。

在本实施例中，先在100℃下煅烧2小时，在这一高温下长时间的煅烧，不但可以将第二颗粒物中的水分全部去除，使第二颗粒物在进行下一步升温煅烧之前全部干燥，并且还可以使得第二颗粒物外层包裹的麦饭石粉之间逐渐形成致密的结构。

在100℃煅烧2小时后，将煅烧设备升温至350℃，并在这一温度下煅烧6小时，进一步增强外层麦饭石粉层的硬度。在这一温度下经过6小时的煅烧后，外层的麦饭石粉已经紧紧地将水溶性硅结晶体包裹在其中，防止后续高温煅烧过程中水溶性硅结晶体熔化渗透出来。

最后，将煅烧设备升温至1000℃，将第二颗粒物在这一温度下煅烧3小时，即得本实施例提供的可释放偏硅酸的固体颗粒。通过最后一步的1000℃的高温煅烧，使得外层的一层一层的麦饭石粉之间紧密地结合在一起，硬度显著增强。

实施例3

本实施例提供了一种可释放偏硅酸的固体颗粒，内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉。并且，内层的水溶性硅结晶体的粒度为5mm，外层的麦饭石粉的厚度为5mm。

其制备方法在实施例1的基础上进行了如下的改进：

在制备第一颗粒物的过程中，由于水溶性硅结晶体易溶于水，并且溶于水后在水中形成偏硅酸，相当于水溶性硅结晶体可在水中“释放”出偏硅酸。因此，在这一步骤中，加水虽然能够将水溶性硅结晶体表面润湿，使其表面容易沾上麦饭石粉，但加入过多的水会使得所用的水溶性硅结晶体溶解，从而减少所制备的固体颗粒在使用过程中所能释放的偏硅酸的浓度及其有效使用时间。

为了改善上述问题，本实施例中在制备第一颗粒物的过程中，控制所加水和水溶性硅结晶体的质量之比为1:6。

而且，在制备第二颗粒物的过程中，控制喷雾的速率与所添加麦饭石粉的速率之比为1:30，可保证湿润的第一颗粒物表面在第一时间内沾上麦饭石粉吸附水分，避免水分向内层扩散使内层的水溶性硅结晶体被水分分解。

实施例4

本实施例提供了一种可释放偏硅酸的固体颗粒，内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉。并且，内层的水溶性硅结晶体的粒度为5mm，外层的麦饭石粉的厚度为2mm。

本实施例采用的制备方法在实施例1的基础上进行了如下的改进：

由于本实施例中所制备的固体颗粒的外层厚度较薄，为了在后续煅烧过程中，麦饭石粉能够紧密包裹住内层的水溶性硅结晶体，保证在煅烧过程中水溶性硅结晶体不会熔化渗透出来。在制备第一颗粒和第二颗粒物的过程中，所用的麦饭石粉的粒度为400目。

这一粒度的麦饭石粉可直接在市场上购买，或者将麦饭石或粒度小于400目的麦饭石粉经粉碎后过筛，得到粒度符合要求的麦饭石粉。

在制备第二颗粒物的过程中，造粒设备采用滚筒机。由于滚筒机不断旋转，能够保证第一颗粒物表面既能均匀地被水雾润湿，又能均匀地沾上麦饭石粉，最终使得水溶性硅结晶体周围均匀地包裹住一层麦饭石粉。

在将第二颗粒物进行煅烧前，将第二颗粒物放在阴凉处风干。

将风干后的第二颗粒物放入煅烧设备，采用三段式升温煅烧方法，制得本实施例的可释放偏硅酸的固体颗粒。具体地包括如下步骤：

首先在300℃下煅烧1小时，后升温至500℃，在这一温度下煅烧6小时，最后升温至1200℃，煅烧3小时。

实施例5

本实施例提供了一种可释放偏硅酸的固体颗粒，内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉。并且，内层的水溶性硅结晶体的粒度为1mm，外层的麦饭石粉的厚度为3mm。

其制备方法包括如下步骤：

将水溶性硅结晶体加水润湿，放入粒度为300目的麦饭石粉中不断搅拌后取出并风干，得到第一颗粒物。在这制备过程中，水与水溶性硅结晶体的质量之比为1:7。

将制得的第一颗粒物输送至滚筒机中，向滚筒机中一边喷水雾一边添加粒度为300目的麦饭石粉进行造粒。当第一颗粒的粒度达到生产标准时，停止造粒。此时，得到了第二颗粒物。在这一步骤中，控制喷雾的速率和添加麦饭石粉的速率之比为1:40。

将第二颗粒物放在阴凉通风处风干。

将风干后的第二颗粒物进行煅烧，即得本实施例所提供的可释放偏硅酸的固体颗粒。在这一步骤中，所述的煅烧具体包括如下步骤：

首先在200℃下煅烧1小时，后升温至400℃，在这一温度下煅烧7小时，最后升温至1100℃，煅烧4小时。

注：实施例1-5中所用的水溶性硅结晶体购买于广州韩能大健康食品有限公司。

将本实施例1-5所制备的可释放偏硅酸的固体颗粒浸泡在25-35℃、40-45℃、50-60℃以及65-80℃的水中1小时后分别检测水中的偏硅酸的浓度。其检测的结果如表1所示。

表1偏硅酸浓度检测结果

本实施例1-5所制备的可释放偏硅酸的固体颗粒，固体颗粒内层的水溶性硅元素接触到水时会释放出偏硅酸，成为固体颗粒的偏硅酸来源。而固体颗粒外层的麦饭石粉虽不能释放出偏硅酸，但在本发明中，采用麦饭石粉包裹在水溶性硅结晶体的外面，避免水溶性硅结晶体直接接触水源，而水分通过麦饭石粉外层逐渐渗透至固体颗粒内层，与内层的水溶性硅结晶体接触后，水溶性硅结晶体则会释放出偏硅酸。释放出的偏硅酸通过麦饭石粉外层渗透至外界环境中。

因此，在使用时，将本发明提供的固体颗粒置于水源或湿润的环境中，固体颗粒就会自动、长期、稳定地向环境中释放偏硅酸，而无需借助其它的仪器或设备。而且，采用麦饭石粉作为固体颗粒的外层还能起到净化水体环境、防腐防臭的作用。

由于本发明提供的固体颗粒物质可遇水释放出偏硅酸，因此，可将其应用至各种净化水处理设备、矿化水杯的制造，海洋生物养殖，淡水生物养殖，植物栽培、植物盆栽等领域。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (8)

1.一种可释放偏硅酸的固体颗粒，其特征在于，所述固体颗粒的内层为水溶性硅结晶体，外层为麦饭石粉；

所述固体颗粒的制备方法包括如下步骤：

(1)水溶性硅结晶体加水润湿，放入麦饭石粉中搅拌后取出并风干，得到第一颗粒物；

(2)向所述第一颗粒物中边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒，得到第二颗粒物；

(3)将所述第二颗粒物煅烧后即得固体颗粒，所述煅烧为三段式煅烧，具体包括：首先在100-300℃下煅烧1-2小时，后升温至350-500℃，在这一温度下煅烧6-7小时，最后升温至1000-1200℃，煅烧3-4小时。

2.根据权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于，所述水溶性硅结晶体的粒度为1-5mm。

3.根据权利要求2所述的固体颗粒，其特征在于，所述固体颗粒的外层厚度为1-5mm。

4.根据权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于，步骤(2)中，所述喷雾的速率与所述添加麦饭石粉的速率之比为(1-2)：(30-40)。

5.根据权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于，步骤(1)中，所述水和所述水溶性硅结晶体的质量之比为1：(6-7)。

6.根据权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所用麦饭石粉的粒度为300-400目。

7.根据权利要求1-6任一项所述的固体颗粒，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)之间还包括如下步骤：

将所述第二颗粒物风干。

8.根据权利要求7所述的固体颗粒，其特征在于，步骤(2)中，所述向所述第一颗粒物中边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒具体包括：

将所述第一颗粒物输送至滚筒机中，边喷雾边添加麦饭石粉进行造粒。