CN115156239B - 连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置及加工工艺 - Google Patents
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Abstract
连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，包括粉尘除尘箱，清洗箱，第一烘干箱，有机溶剂去除箱，第二烘干箱，有机溶剂检测站，重金属置换箱，第三烘干箱，重金属检测站，三级煅烧塔，输料泵，氮吹装置和微波辅助装置；其加工工艺具体包括以下步骤：一：危废硅胶的粉尘除杂；二：危废硅胶碎料的清洗；三：危废硅胶的烘干备用；四：废硅胶机溶剂的去除；五：硅胶颗粒的真空烘干；六：有机溶剂含量检测；七：离子重金属的水洗置换；八：煅烧预备料的烘干；九：重金属含量检测；十：硅胶粉末的三级锻烧。该发明能够对废旧硅胶进行回收处理制备高纯二氧化硅，治废过程中不产生新废符合环保要求，符合资源综合利用的国策。
Description
技术领域
本发明属于二氧化硅生产加工技术领域，尤其涉及连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置及加工工艺。
背景技术
硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，不燃烧。硅胶是一种非晶态二氧化硅，应控制车间粉尘含量不大于10毫克/立方米，需加强排风，操作时戴口罩。
硅胶有很强的吸附能力，对人的皮肤能产生干燥作用，因此，操作时应穿戴好工作服。若硅胶进入眼中，需用大量的水冲洗，并尽快找医生治疗。
蓝色硅胶由于含有少量的氯化钴，有潜在毒性，应避免和食品接触和吸入口中，如发生中毒事件应立即找医生治疗。
硅胶在使用过程中因吸附了介质中的水蒸汽或其他有机物质，吸附能力下降，可通过再生后重复使用。
二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO2，硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅。二氧化硅晶体中，硅原子位于正四面体的中心，四个氧原子位于正四面体的四个顶角上，许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连，每个氧原子为两个四面体共有，即每个氧原子与两个硅原子相结合。二氧化硅的最简式是SiO2，但SiO2不代表一个简单分子(仅表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比)。纯净的天然二氧化硅晶体，是一种坚硬、脆性、不溶的无色透明的固体，常用于制造光学仪器等。
现有的处理废硅胶的方式有物理粉碎法、催化裂解法(包括酸催化裂解法和碱催化裂解法)、间歇式高温裂解法等。物理粉碎法对原料要求高只能适用于极少部分种类的废硅胶处理。催化裂解法生产中使用大量的酸和碱会造成环境污染且生产工况条件差，裂解后产生的残渣处理困难且费用高，在治废过程中容易产生新废不符合环保要求，不符合资源综合利用的国策。
另外，中国专利公告号为CN104556070A，发明创造名称为一种回收高纯二氧化硅的方法及装置，用于回收制造光纤预制棒产生的二氧化硅粉末；包括排气机、排气管、洗涤塔、引风机、碱池、泵、混合池、处理池和过滤池。但是现有的危废硅胶处理还存在着固废危废硅胶中含有重金属和有机溶剂，大多数的处理是通过进行焚烧或者填埋，增加了环境的负担和浪费了人力物力，不能够进行高纯二氧化硅的提取制备的问题，
由鉴于此，发明连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置及加工工艺是非常必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置及加工工艺，能够对废旧硅胶进行回收处理制备高纯二氧化硅，治废过程中不产生新废符合环保要求，符合资源综合利用的国策。
连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，包括粉尘除尘箱，清洗箱，第一烘干箱，有机溶剂去除箱，第二烘干箱，有机溶剂检测站，重金属置换箱，第三烘干箱，重金属检测站，三级煅烧塔，输料泵，氮吹装置和微波辅助装置，所述的粉尘除尘箱，清洗箱，第一烘干箱，有机溶剂去除箱，第二烘干箱，有机溶剂检测站，重金属置换箱，第三烘干箱，重金属检测站和三级煅烧塔之间依次管路连接设置；所述的输料泵螺栓连接在每相邻的两个处理箱之间；所述的粉尘除尘箱的上部设置有除尘风机；所述的清洗箱的下部设置有排水管；所述的第一烘干箱，第二烘干箱和第三烘干箱的上部设置有冷凝废气处理管，所述的第一烘干箱，第二烘干箱和第三烘干箱的下部设置有冷凝废水处理管；所述的氮吹装置与有机溶剂去除箱相管路连接设置；所述的微波辅助装置与重金属置换箱相管路连接设置。
优选的，所述的三级煅烧塔的内部从上到下依次设置有第一煅烧室，第二煅烧室，第三煅烧室和存储斗。
优选的，所述的第一烘干箱3，第二烘干箱5和第三烘干箱8分别采用真空烘干箱；所述的第一烘干箱，第二烘干箱和第三烘干箱的真空压力设置在4公斤压力，烘干温度为120-130℃。
优选的，所述的第一烘干箱3，第二烘干箱和第三烘干箱的烘干温度设置在120-130℃。
另外，该连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：危废硅胶的粉尘除杂；
步骤二：危废硅胶碎料的清洗；
步骤三：危废硅胶的烘干备用；
步骤四：危废硅胶有机溶剂的去除；
步骤五：硅胶颗粒的真空烘干；
步骤六：有机溶剂含量检测；
步骤七：离子重金属的水洗置换；
步骤八：煅烧预备料的烘干；
步骤九：重金属含量检测；
步骤十：硅胶粉末的三级锻烧。
优选的，在步骤一中，将危废硅胶固体放入粉尘除尘箱1内进行粉尘除尘，优选的，在步骤二中，将步骤一中的危废硅胶颗粒放入清洗箱2内进行清水冲洗，。
优选的，在步骤三中，将步骤二中清洗的硅胶颗粒吸入第一烘干箱3进行烘干，所述的真空压力为4公斤压力，烘干温度为120-130℃，烘干2-6小时，达到应用标准。
优选的，在步骤四中，将步骤三中的烘干完成的硅胶颗粒吸入有机溶剂去除箱内通过氮吹装置进行有机溶剂的去除，氮吹气压为≤0.1MPa；在步骤五中，将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干。
优选的，在步骤五中，将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干。
优选的，在步骤六中，对除去有机溶剂的硅胶颗粒进行抽样检测，达到规定标准后，送入下一道工序。
优选的，在步骤七中，将步骤六中的符合使用标准的硅胶颗粒送入重金属置换箱水中进行置换，微波辅助装置配合该工艺的进行；所述的置换水为1％硝酸、0.6％盐酸水溶液，所述的置换工艺为：递增式超声振动动工艺，调节超声振动的功率分别为：300±50w，500±50w，700w±50，三次不同功率重复以上操作。
优选的，在步骤八中，将步骤七中的去除重金属的硅胶颗粒送入第三烘干箱8进行第三次的烘干操作。
优选的，在步骤九中，对烘干完成的去除重金属的硅胶颗粒进行检测，符合标准。
优选的，在步骤十中，将检测完成符合标准的硅胶颗粒送入三级煅烧塔10进行高纯度二氧化硅的制备。
优选的，在步骤十中，一级煅烧800-1000摄氏度，氮吹+密闭空间旋转，让硅胶粉末+重金属+有机溶剂，在氮气吹碰与摩擦过程中，被吹掉。
优选的，在步骤十中，二级煅烧1000-1500摄氏度，负压，真空5-10小时。
优选的，在步骤十中，三级煅烧1500-2000摄氏度，灰化为高纯度二氧化硅，所述的二氧化硅含量99.5％、孔容0.9-1.5ml/g、比表面积200-500平方米/克。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，能够对废旧硅胶进行回收处理制备高纯二氧化硅，治废过程中不产生新废符合环保要求，符合资源综合利用的国策；二氧化硅含量99.5％、孔容0.9-1.5ml/g、比表面积200-500平方米/克。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明生产的制备高纯二氧化硅的工艺流程图。
图中：
1、粉尘除尘箱；2、清洗箱；3、第一烘干箱；4、有机溶剂去除箱；5、第二烘干箱；6、有机溶剂检测站；7、重金属置换箱；8、第三烘干箱；9、重金属检测站；10、三级煅烧塔；11、输料泵；12、氮吹装置；13、微波辅助装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例：
如附图1所示，本发明提供连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，包括粉尘除尘箱1，清洗箱2，第一烘干箱3，有机溶剂去除箱4，第二烘干箱5，有机溶剂检测站6，重金属置换箱7，第三烘干箱8，重金属检测站9，三级煅烧塔10，输料泵11，氮吹装置12和微波辅助装置13，所述的粉尘除尘箱1，清洗箱2，第一烘干箱3，有机溶剂去除箱4，第二烘干箱5，有机溶剂检测站6，重金属置换箱7，第三烘干箱8，重金属检测站9和三级煅烧塔10之间依次管路连接设置；所述的输料泵11螺栓连接在每相邻的两个处理箱之间；所述的粉尘除尘箱1的上部设置有除尘风机；所述的清洗箱2的下部设置有排水管；所述的第一烘干箱3，第二烘干箱5和第三烘干箱8的上部设置有冷凝废气处理管，所述的第一烘干箱3，第二烘干箱5和第三烘干箱8的下部设置有冷凝废水处理管；所述的氮吹装置12与有机溶剂去除箱4相管路连接设置；所述的微波辅助装置13与重金属置换箱7相管路连接设置。
上述实施方案中，具体的，所述的三级煅烧塔10的内部从上到下依次设置有第一煅烧室101，第二煅烧室102，第三煅烧室103和存储斗104。
上述实施方案中，具体的，所述的第一烘干箱3，第二烘干箱5和第三烘干箱8分别采用真空烘干箱；所述的第一烘干箱3，第二烘干箱5和第三烘干箱8的真空压力设置在4公斤压力，烘干温度为120-130℃。
上述实施方案中，具体的，所述的第一烘干箱3，第二烘干箱5和第三烘干箱8的烘干温度设置在120-130℃。
具体实施例1：
另外，如附图2所示，该连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：危废硅胶的粉碎除杂；在步骤一中，将危废硅胶固体放入粉尘除尘箱1内进行粉碎除尘，所述的危废硅胶固体粉碎的颗粒设置在1000目。
步骤二：危废硅胶碎料的清洗；将步骤一中的危废硅胶颗粒放入清洗箱2内进行清水冲洗，清洗时间控制在30分钟，并对其中的灰尘杂质进行清理，对废水进行净化排放处理。
步骤三：危废硅胶的烘干备用；将步骤二中清洗的硅胶颗粒吸入第一烘干箱3进行烘干，所述的真空压力为4公斤压力，烘干温度为120℃。
步骤四：危废硅胶有机溶剂的去除；将步骤三中的烘干完成的硅胶颗粒吸入有机溶剂去除箱4内通过氮吹装置12进行有机溶剂的去除，氮吹气压为≤0.1MPa；在步骤五中，将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干。
步骤五：硅胶颗粒的真空烘干；将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干，所述的真空压力为4公斤压力，烘干温度为100℃，烘干时间控制在30分钟。
步骤六：有机溶剂含量检测；对除去有机溶剂的硅胶颗粒进行抽样检测，达到规定标准后，送入下一道工序。
步骤七：离子重金属的水洗置换；将步骤六中的符合使用标准的硅胶颗粒送入重金属置换箱7水中进行置换，微波辅助装置13配合该工艺的进行；所述的置换水为1％硝酸、0.6％盐酸水溶液，所述的置换工艺为：递增式超声振动动工艺，调节超声振动的功率分别为：300w，500w，700w，三次不同功率重复以上操作。
步骤八：煅烧预备料的烘干；将步骤七中的去除重金属的硅胶颗粒送入第三烘干箱8进行第三次的烘干操作；所述的真空压力为4公斤压力，烘干温度为120℃。
步骤九：重金属含量检测；对烘干完成的去除重金属的硅胶颗粒进行检测，符合标准。
步骤十：硅胶粉末的三级锻烧。
上述实施方案中，具体的，在步骤十中，将检测完成符合标准的硅胶颗粒送入三级煅烧塔10进行高纯度二氧化硅的制备；在步骤十中，一级煅烧800摄氏度，氮吹+密闭空间旋转，让硅胶粉末+重金属+有机溶剂，在氮气吹碰与摩擦过程中，被吹掉；在步骤十中，二级煅烧1000摄氏度，负压，真空5小时；在步骤十中，三级煅烧1500摄氏度，灰化为高纯度二氧化硅，所述的二氧化硅含量99.5％、孔容0.9、比表面积200平方米/克。
具体实施例2：
另外，如附图2所示，该连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：危废硅胶的粉碎除杂；将危废硅胶固体放入粉尘除尘箱1内进行粉碎除尘，所述的危废硅胶固体粉碎的颗粒设置在1000目。
步骤二：危废硅胶碎料的清洗；将步骤一中的危废硅胶颗粒放入清洗箱2内进行清水冲洗，
步骤三：危废硅胶的烘干备用；将步骤二中清洗的硅胶颗粒吸入第一烘干箱3进行烘干，所述的真空压力为4公斤压力，烘干温度为130℃。
步骤四：危废硅胶有机溶剂的去除；将步骤三中的烘干完成的硅胶颗粒吸入有机溶剂去除箱4内通过氮吹装置12进行有机溶剂的去除，氮吹气压为≤0.1MPa；在步骤五中，将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干。
步骤五：硅胶颗粒的真空烘干；将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干。
步骤六：有机溶剂含量检测；对除去有机溶剂的硅胶颗粒进行抽样检测，达到规定标准后，送入下一道工序。
步骤七：离子重金属的水洗置换；将步骤六中的符合使用标准的硅胶颗粒送入重金属置换箱7水中进行置换，微波辅助装置13配合该工艺的进行；所述的置换水为1％硝酸、0.6％盐酸水溶液，所述的置换工艺为：递增式超声振动动工艺，调节超声振动的功率分别为：350w，550w，750，三次不同功率重复以上操作。
步骤八：煅烧预备料的烘干；将步骤七中的去除重金属的硅胶颗粒送入第三烘干箱8进行第三次的烘干操作。
步骤九：重金属含量检测；对烘干完成的去除重金属的硅胶颗粒进行检测，符合标准。
步骤十：硅胶粉末的三级锻烧：
将检测完成符合标准的硅胶颗粒送入三级煅烧塔10进行高纯度二氧化硅的制备；在步骤十中，一级煅烧为800-1000摄氏度，氮吹和密闭空间旋转，让硅胶粉末、重金属和有机溶剂在氮气吹碰与摩擦过程中被吹掉；
在步骤十中，二级煅烧1500摄氏度，负压，真空8小时；
在步骤十中，三级煅烧2000摄氏度，灰化为高纯度二氧化硅，所述的二氧化硅含量99.5％、孔容1.5、比表面积500平方米/克。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，其特征在于，该连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，包括粉尘除尘箱(1)，清洗箱(2)，第一烘干箱(3)，有机溶剂去除箱(4)，第二烘干箱(5)，有机溶剂检测站(6)，重金属置换箱(7)，第三烘干箱(8)，重金属检测站(9)，三级煅烧塔(10)，输料泵(11)，氮吹装置(12)和微波辅助装置(13)，所述的粉尘除尘箱(1)，清洗箱(2)，第一烘干箱(3)，有机溶剂去除箱(4)，第二烘干箱(5)，有机溶剂检测站(6)，重金属置换箱(7)，第三烘干箱(8)，重金属检测站(9)和三级煅烧塔(10)之间依次管路连接设置；所述的输料泵(11)螺栓连接在每相邻的两个处理箱之间；所述的粉尘除尘箱(1)的上部设置有除尘风机；所述的清洗箱(2)的下部设置有排水管；所述的第一烘干箱(3)，第二烘干箱(5)和第三烘干箱(8)的上部设置有冷凝废气处理管，所述的第一烘干箱(3)，第二烘干箱(5)和第三烘干箱(8)的下部设置有冷凝废水处理管；所述的氮吹装置(12)与有机溶剂去除箱(4)相管路连接设置；所述的微波辅助装置(13)与重金属置换箱(7)相管路连接设置。
2.如权利要求1所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，其特征在于，所述的三级煅烧塔(10)的内部从上到下依次设置有第一煅烧室(101)，第二煅烧室(102)，第三煅烧室(103)和存储斗(104)。
3.如权利要求1所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，其特征在于，所述的第一烘干箱(3)，第二烘干箱(5)和第三烘干箱(8)分别采用真空烘干箱；所述的第一烘干箱(3)，第二烘干箱(5)和第三烘干箱(8)的真空压力为4公斤压力，烘干温度为120-130℃。
4.如权利要求1所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，其特征在于，第一烘干箱(3)，第二烘干箱(5)和第三烘干箱(8)的烘干温度设置在120-130℃。
5.如权利要求1所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置，其特征在于，该连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：危废硅胶的粉碎除杂；
步骤二：危废硅胶碎料的清洗；
步骤三：危废硅胶的烘干备用；
步骤四：危废硅胶有机溶剂的去；
步骤五：硅胶颗粒的真空烘干；
步骤六：有机溶剂含量检测；
步骤七：离子重金属的水洗置换；
步骤八：煅烧预备料的烘干；
步骤九：重金属含量检测；
步骤十：硅胶粉末的三级锻烧；
在步骤七中，将步骤六中的符合使用标准的硅胶颗粒送入重金属置换箱(7)中进行置换，微波辅助装置(13)配合该工艺的进行；置换水为1％硝酸、0.6％盐酸水溶液，置换工艺为：递增式超声振动工艺，调节超声振动的功率分别为：300±50w，500±50w，700±50w，三次不同功率重复以上操作。
6.如权利要求5所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，其特征在于，在步骤一中，将危废硅胶固体放入粉尘除尘箱(1)内进行粉碎除尘。
7.如权利要求5所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，其特征在于，在步骤二中，将步骤一中的危废硅胶颗粒放入清洗箱(2)内进行清水冲洗。
8.如权利要求5所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，其特征在于，在步骤三中，将步骤二中清洗的硅胶颗粒吸入第一烘干箱(3)进行烘干，所述的第一烘干箱(3)的真空压力为4公斤压力，烘干温度为120-130℃，烘干4-6小时。
9.如权利要求5所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，其特征在于，在步骤四中，将步骤三中的烘干完成的硅胶颗粒吸入有机溶剂去除箱(4)内通过氮吹装置(12)进行有机溶剂的去除，氮吹气压为≤0.1MPa；在步骤五中，将步骤四除去有机溶剂的硅胶颗粒进行第二次的烘干。
10.如权利要求5所述的连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置生产高纯二氧化硅工艺，其特征在于，在步骤六中，对除去有机溶剂的硅胶颗粒进行抽样检测，达到规定标准后，送入下一道工序；
在步骤八中，将步骤七中的去除重金属的硅胶颗粒送入第三烘干箱(8)进行第三次的烘干操作；在步骤九中，对烘干完成的去除重金属的硅胶颗粒进行检测，符合标准；
在步骤十中，将检测完成符合标准的硅胶颗粒送入三级煅烧塔(10)进行高纯度二氧化硅的制备；一级煅烧为800-1000摄氏度，氮吹和密闭空间旋转，让硅胶粉末、重金属和有机溶剂在氮气吹碰与摩擦过程中被吹掉；在步骤十中，二级煅烧1000-1500摄氏度，负压，真空5-10小时；在步骤十中，三级煅烧1500-2000摄氏度，灰化为高纯度二氧化硅，所述的二氧化硅含量99.5％、孔容0.9-1.5ml/g、比表面积200-500平方米/克。
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