CN101844774A

CN101844774A - 利用稻壳灰生产水玻璃的方法

Info

Publication number: CN101844774A
Application number: CN 201010176401
Authority: CN
Inventors: 王国春; 唐桥; 陈林; 练顺才; 李杨华; 谢正敏; 王小琴
Original assignee: Sichuan Yibin Wuliangye Group Co Ltd
Current assignee: Sichuan Yibin Wuliangye Group Co Ltd
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2010-09-29

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

利用稻壳灰生产水玻璃的方法

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

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；

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℃。