CN1233556C - 二氧化硅快速沉淀法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二氧化硅沉淀工艺，在水洗自然沉淀的基础上，添加碳酸氢铵(或碳酸铵)作助沉淀添加剂，并用能吸附杂质的金属磁条作搅拌棒，将硅微粉浆液与助沉淀添加剂一起搅匀，10分钟后提出容器外，用清水冲洗后备用。浆液静止沉淀6-12小时，分层后用清水轻洗硅微粉沉淀表面两次，经机械离心后，在600-650℃温度下干燥，可得到疏松，易破碎，纯度在98～99%以上的硅微粉。该新工艺一是解决了硅微粉沉淀时间长，废浆液残留量高的问题。二是解决了硅微粉成品易结巴，后处理难的问题。三是提高了硅微粉成品的纯度。此工艺可用于中位粒径小于6-7微米硅微粉的沉降，也可用于自然沉淀后粒径在1微米以下废浆液中超细硅微粉的沉淀回收。

Description

二氧化硅快速沉淀法

1、技术背景在湿法球磨工艺生产硅微粉过程中，采用水洗沉降法得到含固量在70％左右的沉淀二氧化硅。这种经典的沉淀方法，缺点在于沉降速度慢，废浆液中残留量高，产品纯度不高。对细度在200目-600目的硅微粉，一般沉淀24个小时后，上层悬浮液中固含量达12-25％。这种沉淀方法，硅微粉成品结巴严重，在被干燥前很难取出，只能与容器一起加热干燥。而且钙铁杂质含量较高，含固量高达12-25％的废浆液中含有优质超细硅微粉，排向水体环境后，一是造成水体污染，二是造成成品浪费。

2、本发明实施方案和原理

(1)本发明实施方案硅微粉浆液从球磨机排放的同时，加入碳酸氢铵或碳酸铵，添加量按重量计为浆液的1.0-2.0％。用磁性铁条作搅拌棒，进行十分钟搅拌，搅匀后提出搅拌棒，清水冲洗后备用。浆液在常温、常压下，沉淀6-12小时，沉淀时间随硅微粉细度而定。细度为200目硅微粉一般沉淀6小时，600目硅微粉一般需要沉淀12小时，分出上层溶液后，下层沉淀用清水轻轻洗涤沉淀表面，并移去洗涤层，下层沉淀经机械分离后，在常压和600-650℃温度下干燥，破碎。

上述方法也用于自然沉降法中废浆液的回收。在自然沉淀24小时后的废浆液中加入重量比为1.0-2.0％的碳酸氢铵或碳酸铵，用磁性铁条搅拌10分钟，沉降6-12小时后，用少量清水轻轻洗涤沉淀表面并移去，经分层和机械离心后，600-650℃干燥，破碎。

(2)、本发明原理本发明加入碳酸氢铵或碳酸铵的主要作用有两个方面；一是作为助沉淀添加剂，加速沉降速度。当硅微粉粒度变细时，二氧化硅易形成胶体，而影响沉降速度，当加入碳酸氢铵或碳酸铵后，由于碳酸氢铵或碳酸铵都属强电解质，有利于破坏胶体的形成，因而能加快沉降速度。

二是碳酸氢铵中的碳酸氢根离子能与硅微粉中的钙离子形成易溶性碳酸氢钙；

使硅微粉中杂质碳酸钙含量降低，提高成品纯度。

助沉淀添加剂碳酸氢铵和碳酸铵，都能加快沉降速度，而且后者的助沉降速度快于前者，但除杂质效果前者优于后者，经研究试验表明，用碳酸氢铵作助沉淀剂比用碳酸铵作沉淀剂，纯度提高1％左右。

本发明用磁性铁条作搅拌棒的作用是去除铁杂质，一般在沉降前搅拌十分钟，铁杂质被吸附在磁性铁条表面，达到去除铁杂质之目的。另一除铁杂质的方法是在分层后，用清水轻轻洗涤沉淀表面，由于化合态的Fe(OH)₃易形成胶体，发生后沉淀现象，大部分被吸附在硅微粉的表面，因此在分层后，离心前，轻洗硅微粉沉淀表面，有利于成品纯度的提高。试验表明，用清水轻轻洗涤沉淀表面后，纯度提高0.5％以上。

助沉降剂重量比1.0％与2.0％比较，前者经6-12小时沉降后，上层废液的含固量在5-6％，但下层浆液含固量较高，达60％以上，而且纯度较高，达99％以上。2％重量比的助沉降剂，沉降速度较快，上层废液含固量低，小于1％，但下层浆液疏松，含固量小于60％，纯度在98％以上。

3、本发明的创造性  本发明在自然沉淀法中加入碳酸氢铵(或碳酸铵)助沉淀添加剂后，与经典自然沉淀技术相比较，新沉淀工艺明显优越。

(1)沉淀速度加快加助沉淀剂，经6小时沉淀后，上层废浆液固含量小于6.5％(小于自然沉淀法的50％以上)，下层沉淀物的固含量达70％。

(2)克服沉淀结巴添加碳酸氢铵(或碳酸铵)后，沉淀疏松，易搅动，实现了后处理简便之特点。

(3)产品纯度大大提高湿法球磨工艺生产的硅微粉含有铁杂质和碳酸钙杂质，本发明中碳酸氢铵能增大碳酸钙溶解度，磁性铁条搅拌棒能吸附铁杂质，从而降低了碳酸钙和铁杂质含量，使硅微粉纯度提高。无论是原浆液，还是经典法沉淀24小时后的废浆液，采用本发明工艺后，产品二氧化硅含量均在98％和99％以上。

4、本发明的新颖性二氧化硅的常规沉淀方法是加酸后与水分离^[1][2]，或加酸后添加有机溶剂^[3][4]。前者易在硅微粉成品中带入酸根离子，干燥前必须水洗，工序较长。后者沉淀成本较高。而本发明采用的沉淀添加剂，一是价廉，二是加热干燥时易分解挥发，不影响沉淀物纯度，而且可以不经水洗直接干燥。经查新确认，无相同或相似工艺及类似沉淀添加剂。

5、本发明的实用性本发明可在原硅微粉的生产基础上，增加简单的步骤和低廉的成本即可实现，克服了生产过程中沉淀速度慢，成品易结巴的难题。本发明还可用于硅微粉废浆液的回收处理，既防止了环境污染，又回收了优质超细硅微粉，具有良好的实用性。

6、技术领域本发明属无机材料领域中的技术工艺改造，主要解决硅微粉生产工艺中长期存在的沉降速度慢、易结巴、纯度低等问题，并有效地解决了原生产工艺中废浆液对环境的污染。

5、参考文献；

(1)、徐梦雷，高纯二氧化硅超微粉及其生产方法(P)，中国专利；CN 1186772，1998-07-08

(2)、杨宝田，黄克之，张淑美等，白炭黑的生产方法(P)，中国专利；CN 1120016，1996-04-10

(3)、袁伟平，超细二氧化硅的制备方法(P)，中国专利；CN1186044，1998-07-01

(4)、海固茨—京特·鲁克斯，卡尔·麦耶尔，阿斯特里德·米勒等，部分疏水性沉淀二氧化硅(P)，中国专利；CN1167078，1997-12-10

Claims (1)

1.一种二氧化硅沉淀工艺，采用自然沉降方法，添加助沉淀剂，包括沉降过程中：

A、加入碳酸氢铵为助沉淀剂，添加量按重量计为浆液的1.0-2.0％；

B、用磁性铁条作搅拌棒，将浆液搅拌10分钟后在常温、常压下自然沉淀；

C、沉淀分层后，下层沉淀用清水轻洗沉淀表面，移去洗涤层后，下层沉淀经机械分离后，在常压和600-650℃温度下干燥，粉碎后为成品。