CN101844774A - 利用稻壳灰生产水玻璃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产水玻璃的方法,具体地说是利用稻壳灰生产水玻璃的方法,属于稻壳灰的回收利用技术领域。本发明方法:首先分析稻壳灰中二氧化硅含量,根据需要生产水玻璃的模数和稻壳灰中二氧化硅含量,计算需要的碳酸钠的量,将稻壳灰和碳酸钠混合均匀后在大于900℃的温度下烧制,即得到固体水玻璃。采用本发明方法生产水玻璃成本低,工艺简单,既提高了稻壳灰的回收利用价值,减少环境污染,又为水玻璃的生产提供了一种新的途径。另外,采用本发明方法可以生产高模数水玻璃,液态法则不能。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产水玻璃的方法,具体地说是利用稻壳灰生产水玻璃的方法,属于稻壳灰的回收利用技术领域。
背景技术
我国是水稻生产大国,水稻种植面积占世界的20%,稻米年均总产量占世界稻米总产量的35%。而稻壳占稻谷重量的18~22%,为稻谷加工的主要副产物之一,是一种量大面广廉价的可再生资源。长期以来,稻谷一般作燃料使用。而经燃烧后的稻壳灰则得不到充分利用,常常被人们视为废物,或堆积于村头路旁,或倾泻于小河池塘,既污染环境又无法处理、利用。
目前,利用稻壳生产白炭黑的方法较多。将稻壳在严格控制温度的条件下炭化,以除去稻壳中的有机物,并使稻壳中的水合二氧化硅不被破坏。炭化后的稻壳在一定浓度的碳酸钠水溶液中,在常压一定温度下溶煮,使炭化后稻壳中水合二氧化硅溶出,溶出率可达90%,溶出的水合二氧化硅经过滤,洗涤,喷雾干燥,得到沉淀二氧化硅成品。
本发明的发明人曾经研究利用稻壳灰生产白炭黑的方法(中国专利申请200510021640.1),具体方法如下:a、稻壳在300~700℃的条件下充分燃烧或炭化后生成稻壳灰;b、稻壳灰在温度为100~125℃,反应压力为0.1~0.25Mpa,与烧碱溶液反应0.5~1小时;过滤,分离出浓度为20~32%w/w的硅酸钠滤液,即水玻璃;其中烧碱的用量以水玻璃模数为3.4~3.8计算得到;c、水玻璃与酸反应,过滤得到白碳黑滤饼;d、将上述滤饼经洗涤、磨浆、打浆、干燥、包装即得。
水玻璃,又称可溶性玻璃。液体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液体。固体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明玻璃块状体。水玻璃最简单的化学式为Na2SiO3,实际组成较复杂,是各种硅酸钠的混合物,其化学式应为Na2O.nSiO2。n为水玻璃模数,即二氧化硅与氧化钠的摩尔数比。水玻璃模数是水玻璃的重要参数,水玻璃溶解的难易程度与水玻璃模数n的大小有关。n值越大,水玻璃的粘度越大,粘结能力越强,越难溶解,但较易分解、硬化。水玻璃模数一般在1.5-3.5之间,建筑工程中常用水玻璃的n值一般为2.5-2.8之间。
由于水玻璃粘结强度较高、耐热性好、耐酸性强,因此用途非常广泛。是硅化合物的基本原料,在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料,也是水质软化剂、助沉剂;在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱;在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等;在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥、土壤固化剂、耐火材料等;在农业方面可制造硅素肥料;另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、地铁注浆、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等……。
现有技术中制备固态水玻璃的方法:将石英砂或石英岩粉加入Na2CO2,在玻璃熔炉内融化,在1300-1400度温度下得固态水玻璃。或将石英砂、纯碱和煤粉混合后放在温度为1100~1350℃的反射炉内进行熔烧。反应完毕后,将产物冷却,即得玻璃状灰色或绿色块状物,用水蒸气处理得到粘稠液体,就是商品水玻璃,现有方法成本相对较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是充分利用稻壳灰,将其低成本地转化为水玻璃。采用本发明方法既可提高稻壳灰的回收利用价值,减少环境污染,又为水玻璃的生产提供一种新的途径。
本发明的技术方案是:稻壳灰与碳酸钠混匀后在大于900℃的温度下烧制得到固体水玻璃。
另外,采用本发明方法可以较液态法生产较高模数水玻璃。
本领域技术人员可根据需要生产水玻璃的模数,并根据稻壳灰中二氧化硅的含量,确定稻壳灰与碳酸钠的具体用量配比。
具体地,经以下步骤完成:
a、分析稻壳灰中二氧化硅含量;
b、根据需要生产水玻璃的模数和稻壳灰中二氧化硅含量,计算需要的碳酸钠的量;
c、将稻壳灰和碳酸钠混合均匀后在大于900℃的温度下烧制得到固体水玻璃。
烧制温度以能使得碳酸钠与稻壳灰中SiO2反应得到硅酸钠为宜,通常在900~1500℃左右,优选的是900-1000℃,温度过高浪费能源,过低可能会造成反应不完全。
稻壳灰与碳酸钠要混合均匀,否则会影响得到水玻璃的质量。
稻壳通常含二氧化硅约20%左右,稻壳完全燃烧后的稻壳灰,二氧化硅含量可达到87%~97%之间,非完全燃烧情况下稻壳灰中二氧化硅含量一般可达到50%以上。
稻壳灰是一种多孔性物质,密度低,比表面积大,除了含大量的二氧化硅和未完全燃烧的有机物外,还含有少量的钾、钙、铝等。稻壳灰与碳酸钠熔融烧制时,有机物被烧掉,二氧化硅变成硅酸钠,无机杂质变成相应的硅酸盐成为水玻璃中杂质。由于稻壳灰中二氧化硅是网状结构,反应活性较高,因此烧制稻壳水玻璃温度比烧制石英砂水玻璃温度低,容易烧制高模数水玻璃。
采用本发明方法生产水玻璃成本低,工艺简单,不需要水溶液中溶煮,也不需要高压反应,既提高了稻壳灰的回收利用价值,减少环境污染,又为水玻璃的生产提供一种新的途径。另外,采用本发明方法可以生产高模数水玻璃,而液态法则不能。
具体实施方式
稻壳灰中二氧化硅的含量因来源和燃烧方式等的不同而有所差异,甚至差异很大,而二氧化硅含量的多少决定着模数的高低。因此,应每批抽样测定二氧化硅的含量。即使是固定的原料也要定期抽样检测。稻壳灰是固体,抽样时严格按照固体采样方式进行。
根据测定出的二氧化硅含量和碳酸钠的含量,再根据需要生产水玻璃的模数,计算出稻壳灰和碳酸钠的比例。根据计算出的比例,将稻壳灰和碳酸钠混匀,送入窑炉烧制即得需要的水玻璃。
以下通过具体实施例的方式对本发明的技术方案做进一步详述,但不应理解为对本发明的限制。
实施例1生产模数3.6的水波璃
取500克稻壳灰,测得其二氧化硅含量69.7%,有机物及水分26.2%,工业优等品碳酸钠含碳酸钠98.0%,按计算,500克稻壳灰需碳酸钠174克。将500克稻壳灰和174克碳酸钠混匀,放入马弗炉中,马弗炉温度调到1000℃,2小时取出,冷却,得透明固体水玻璃,将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为3.6。
实施例2生产模数3.3的水波璃
取500克稻壳灰,测得其二氧化硅含量76.2%,有机物及水分23.8%,工业一级品碳酸钠含碳酸钠97.5%,按计算,500克稻壳灰需碳酸钠209克。将500克稻壳灰和209克碳酸钠混匀,放入马弗炉中,马弗炉温度调到950℃,2小时取出,冷却,得白色透明固体水玻璃,将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为3.3。
实施例3生产模数3.0的水波璃
取500克稻壳灰,测得其二氧化硅含量63.5%,有机物及水分31.7%,工业一级品碳酸钠含碳酸钠97.5%,按计算,500克稻壳灰需碳酸钠192克。将500克稻壳灰和192克碳酸钠混匀,放入马弗炉中,马弗炉温度调到900℃,2小时取出,冷却,得固体水玻璃。将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为3.0。
实施例4生产模数2.8的水波璃
取500克稻壳灰,测得其二氧化硅含量66.4%,有机物及水分23.8%,工业合格品碳酸钠含碳酸钠96.8%,按计算,500克稻壳灰需碳酸钠216克。将500克稻壳灰和216克碳酸钠混匀,放入马弗炉中,马弗炉温度调到900℃,2小时取出,冷却,得浅蓝色固体水玻璃。将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为2.8。
Claims (4)
1.利用稻壳灰生产水玻璃的方法,其特征在于由以下步骤完成:
a、分析稻壳灰中二氧化硅含量;
b、根据需要生产水玻璃的模数和稻壳灰中二氧化硅含量,计算需要的碳酸钠的量;
c、将稻壳灰和碳酸钠混合均匀后在大于900℃的温度下烧制得到固体水玻璃。
2.根据权利要求1所述的利用稻壳灰生产水玻璃的方法,其特征在于:稻壳灰中二氧化硅含量在50%以上。
3.根据权利要求1所述的利用稻壳灰生产水玻璃的方法,其特征在于:稻壳灰中二氧化硅含量在87%以上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的利用稻壳灰生产水玻璃的方法,其特征在于:稻壳灰和碳酸钠混合烧制固体水玻璃的温度是900~1500℃。
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