JP4537379B2 - Process and apparatus for producing precipitated silica from rice husk ash - Google Patents

Process and apparatus for producing precipitated silica from rice husk ash Download PDF

Info

Publication number
JP4537379B2
JP4537379B2 JP2006502649A JP2006502649A JP4537379B2 JP 4537379 B2 JP4537379 B2 JP 4537379B2 JP 2006502649 A JP2006502649 A JP 2006502649A JP 2006502649 A JP2006502649 A JP 2006502649A JP 4537379 B2 JP4537379 B2 JP 4537379B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silica
carbon dioxide
rice husk
period
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006502649A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006517900A (en
Inventor
スリアナラヤナ アヴァダニ ムクンダ，ハナソゲ
ダサッパ，スリニヴァサイア
ジョーゼフ ポール，パルカト
ナゲシュ ラオ スブクリシュナ，ディブル
クリシュナイエンガル スリランガ ラジャン，ナガマンガラ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Registrar Indian Institute Of Science
Original Assignee
Registrar Indian Institute Of Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Registrar Indian Institute Of Science filed Critical Registrar Indian Institute Of Science
Publication of JP2006517900A publication Critical patent/JP2006517900A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4537379B2 publication Critical patent/JP4537379B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1806—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a turbulent flow of the reactants, such as in centrifugal-type reactors, or having a high Reynolds-number
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/0066—Stirrers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/187—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
    • C01B33/193—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/191—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with similar elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/02—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
    • B01J2219/025—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties characterised by the construction materials of the reactor vessel proper
    • B01J2219/0277—Metal based

Description

本発明は、籾殻の灰から沈降シリカを製造する新規のプロセスおよび装置に関する。   The present invention relates to a novel process and apparatus for producing precipitated silica from rice husk ash.

ゴム、プラスチック、塗料、歯磨き粉、触媒、担体、断熱、安定剤および乾燥剤の分野に多数の用途を持つ沈降シリカを籾殻の灰から製造する新規のプロセスが開示されている。使用する化学物質が再生され、閉ループ操作が可能になるシリカ沈降プロセスは新規である。蒸解、沈降および再生による抽出プロセスは、要求される粒径および密度を達成するように、各用途の仕様に基づいて行われる。   A novel process is disclosed for producing precipitated silica from rice husk ash having numerous uses in the fields of rubber, plastic, paint, toothpaste, catalyst, carrier, thermal insulation, stabilizer and desiccant. The silica precipitation process is new, where the chemicals used are regenerated and allow for closed loop operation. The extraction process by cooking, sedimentation and regeneration is performed based on the specifications of each application so as to achieve the required particle size and density.

本発明は、概してシリカに関し、より正確には、沈降プロセスに二酸化炭素を使用した沈降によって、籾殻の灰からシリカを得る新規のプロセスに関する。このプロセスは三段階、すなわち、籾殻の蒸解、可溶性ケイ酸塩からのシリカの沈降および苛性ソーダの再生を有し、最終的な残渣は、さらに追加の処理を必要とせずに、活性炭として使用される。   The present invention relates generally to silica, and more precisely to a new process for obtaining silica from rice husk ash by precipitation using carbon dioxide in the precipitation process. This process has three stages, namely rice husk cooking, silica precipitation from soluble silicate and caustic soda regeneration, and the final residue is used as activated carbon without further treatment .

農業の残渣である籾殻は、米生産国において豊富に得られる。インドだけでも、毎年約１２００万トンの籾殻が生成される。籾殻は、その中に含まれるセルロースと他の糖類の含有量が少ないために、牛の飼料としては一般に推奨されない。籾殻からは、フルフラールおよび糠油が抽出される。籾殻は、ボイラの燃料として、また発電のために、工業的に用いられる。籾殻は、１８〜２０％の高い灰分を有する。シリカは、籾殻の灰の主成分である。籾殻の灰中の高いシリカ（ＳｉＯ2）含有量は、広い市場を持つシリカを抽出するために経済的に適している。このプロセスは、籾殻の灰を適切に廃棄するという課題にも対処している。沈降によりシリカを抽出するこの新規のプロセスの強みは、化学組成をわずかしか変えずに、最終製品のシリカを以下の全ての用途に使用できることである。 Rice husk, an agricultural residue, is abundant in rice-producing countries. In India alone, about 12 million tons of rice husk are produced every year. Rice husk is generally not recommended for cattle feed due to the low content of cellulose and other sugars contained therein. Furfural and coconut oil are extracted from rice husk. Rice husk is used industrially as fuel for boilers and for power generation. Rice husk has a high ash content of 18-20%. Silica is the main component of chaff ash. The high silica (SiO 2 ) content in rice husk ash is economically suitable for extracting silica with a broad market. This process also addresses the challenge of properly disposing of chaff ash. The strength of this new process of extracting silica by sedimentation is that the final product silica can be used for all of the following applications with only a slight change in chemical composition.

シリカの用途：
・ゴムやプラスチックの強化
・コーティングや塗料、印刷用インク、プラスチックおよび化粧品の増粘およびチキソトロピー
・ラッカー、コーティング、塗料およびプラスチックの艶消し
・プラスチック箔のブロッキング防止
・粘着性固体または液体物質の易流動
・殺虫剤、触媒の担体
・高温断熱
・安定化（例えば、ビール、シリコンゴムの）
・乾燥剤
・非富栄養水の軟化（例えば、洗濯における「ビルダー」物質）
沈降シリカの生産および消費動向についての世界的なシナリオは、１９９４年のレポートによると、約６７５，０００Ｍ．Ｔ／年である。沈降シリカ、シリカゲル、ヒュームドシリカおよびコロイドシリカを含む特殊シリカの世界的な市場と需要は、１７００万ドルの推定値に達した。特殊シリカの世界市場は、２００２年まで、毎年約４．０％の割合で成長し（著しいインフレを除外した実質ベースで）、その年に２０億ドルを超えると予測される。 Uses of silica:
・ Strengthening of rubber and plastic ・ Thickening and thixotropy of coatings and paints, printing inks, plastics and cosmetics ・ Matte of lacquers, coatings, paints and plastics ・ Preventing blocking of plastic foils ・ Easy flow of sticky solid or liquid substances・ Pesticide, catalyst carrier ・ High temperature insulation ・ Stabilization (for example, beer, silicon rubber)
・ Drying agents ・ Softening of non-eutrophic water (eg “builder” substances in laundry)
A global scenario for precipitated silica production and consumption trends, according to a 1994 report, is approximately 675,000 M.M. T / year. The global market and demand for special silicas including precipitated silica, silica gel, fumed silica and colloidal silica has reached an estimate of $ 17 million. The global market for specialty silica is expected to grow at a rate of approximately 4.0% annually until 2002 (on a real basis excluding significant inflation) and to exceed $ 2 billion that year.

工業用途の合成非晶質シリカは、４つの異なる形態で製造される。   Synthetic amorphous silica for industrial use is produced in four different forms.

ヒュームドシリカ（Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）、発熱性）：
それらは、四塩化ケイ素の加水分解またはケイ酸エステルなどのケイ素化合物の高温酸化と加水分解などの気相プロセスにより製造される。 Fumed silica (Aerosil®, exothermic):
They are produced by gas phase processes such as hydrolysis of silicon tetrachloride or high temperature oxidation and hydrolysis of silicon compounds such as silicate esters.

コロイドシリカ：
これは、１５〜５０重量パーセントの範囲のシリカ含有量を有する、水中の非晶質シリカ粒子（３〜１０マイクロメートルの粒径および５０〜２７０ｍ2／ｇの比表面積を有する）の安定な分散体である。 Colloidal silica:
This is a stable dispersion of amorphous silica particles (with a particle size of 3-10 micrometers and a specific surface area of 50-270 m 2 / g) in water having a silica content in the range of 15-50 weight percent. Is the body.

シリカゲル：
これは、コロイド特性の三次元網状構造または凝集シリカ粒子を含有する。細孔は水で満たされている。 silica gel:
It contains colloidal three-dimensional networks or agglomerated silica particles. The pores are filled with water.

沈降シリカ：
これらは、連続ゲル構造の形成を避ける条件下で、ケイ酸ナトリウム分子の不安定化により調製される。沈降シリカは、適切な電解質濃度の影響下で水溶液から粒子の凝集沈殿により得られる粉末である。 Precipitated silica:
These are prepared by destabilization of sodium silicate molecules under conditions that avoid the formation of a continuous gel structure. Precipitated silica is a powder obtained by aggregation precipitation of particles from an aqueous solution under the influence of an appropriate electrolyte concentration.

本発明は、従来の沈降シリカが、約１４００℃の高温でのシリカ砂および炭酸ナトリウムの溶融、および得られたケイ酸ナトリウムの酸、主に硫酸を用いた沈降により製造されるカテゴリーに特有である。   The present invention is unique to the category where conventional precipitated silica is produced by melting silica sand and sodium carbonate at a high temperature of about 1400 ° C. and precipitation with the resulting sodium silicate acid, primarily sulfuric acid. is there.

以下は、これらの経路の限定である。   The following are limitations on these routes.

１．砂溶融によりシリカを製造する従来のプロセスは、反応体を約１４００℃の高温まで加熱する必要があるので、非常にエネルギー集約的である。 1. Conventional processes for producing silica by sand melting are very energy intensive because the reactants need to be heated to a high temperature of about 1400 ° C.

２．籾殻の灰から得られたケイ酸ナトリウムを用いた従来のプロセスおよび他のプロセスは、沈降シリカを製造するためのケイ酸ナトリウムの酸（すなわち、硫酸）沈降を含む。硫酸ナトリウムが、生成される廃物であり、この廃液には、排出基準を満たすように念入りな処理が必要である。 2. Conventional and other processes using sodium silicate obtained from rice husk ash include acid (ie, sulfuric acid) precipitation of sodium silicate to produce precipitated silica. Sodium sulfate is a generated waste, and this waste liquid needs to be carefully treated so as to satisfy the discharge standard.

３．このプロセスには、硫酸ナトリウムを処理するための廃液処理プラントが必要である。これには追加の経済的関わりが要求され、廃液の処理に注意を怠ると、環境が損なわれるであろう。 3. This process requires a waste liquid treatment plant to treat sodium sulfate. This requires additional economic implications and careless disposal of the effluent will harm the environment.

本出願人等が開発したシリカ沈降技術は、使用する化学物質が再生され、閉ループ操作が可能になる、シリカ沈降の新規のプロセスである。研究所規模で実施したシリカ抽出のうまくいった研究（沈降シリカの化学的および物理的性質が表３に示されている）は、工業要件も満たす。抽出後に得られた未蒸解の灰を適切に適用するために行ったさらなる研究により、さらに別の処理の有無にかかわらずに、活性炭としての水処理プラントにおける用途が見出された。   The silica precipitation technique developed by the present applicants is a novel process of silica precipitation in which the chemicals used are regenerated and allow closed loop operation. A successful study of silica extraction performed on a laboratory scale (chemical and physical properties of precipitated silica are shown in Table 3) also meet industrial requirements. Further research conducted to properly apply the undigested ash obtained after extraction has found use in water treatment plants as activated carbon, with or without further treatment.

籾殻の灰からの沈降シリカの製造：
籾殻の灰は、燃焼温度に依って、約８０％〜９０％のシリカ含有量を有し、そのほとんどが非晶質である。このシリカは、提案されたプロセスにより経済的に抽出することができる。このプロセスは様々な産業の要件を満たしている。この新規のプロセスは、３つの工程、すなわち、
１．蒸解
２．沈降
３．再生
からなる。 Production of precipitated silica from rice husk ash:
Rice husk ash has a silica content of about 80% to 90%, most of which is amorphous, depending on the combustion temperature. This silica can be extracted economically by the proposed process. This process meets the requirements of various industries. This new process has three steps:
1. Cooking 2. Sedimentation 3. Consists of reproduction.

このプロセスにおいて、使用する化学物質は再利用され、それゆえ、高価な廃液処理プラントが排除され、またプラントの運転費も削減される。   In this process, the chemicals used are reused, thus eliminating expensive wastewater treatment plants and reducing plant operating costs.

Ａ．蒸解
蒸解は、灰中に存在する不溶性シリカをケイ酸ナトリウムの形態にある可溶性塩として抽出することを称する。必要とされる量の水酸化ナトリウム（乾燥した灰に対して、１：１から１：４の様々な比）を水中に溶解させ、苛性ソーダの温度が９５℃より高い温度に到達した後に、灰を加える。蒸解の研究は、蒸解を最適にするために様々な温度で行った。表１から分かるように、高いシリカの回収率のために、約９５℃の蒸解温度を最適と決定した。蒸解は、この温度で１時間に亘り行う。時間が減少すると、抽出されるシリカが減少し、蒸解時間がさらに増加しても、得られる収量はほとんど増加しないので、１時間が、実験結果により確立された最適時間である。これは、表２に示された実験結果から明白である。 A. Cooking Cooking refers to the extraction of insoluble silica present in the ash as a soluble salt in the form of sodium silicate. (And against the ash dried, 1: 1 to 1: 4 different ratios of) the amount of sodium hydroxide required is dissolved in water, after the temperature of the caustic soda has reached a temperature above 95 ° C., Add ash. Cooking studies were conducted at various temperatures to optimize cooking. As can be seen from Table 1, the cooking temperature of about 95 ° C. was determined to be optimal for high silica recovery. The cooking is carried out at this temperature for 1 hour. As time decreases, the extracted silica decreases and further increases in cooking time result in little increase in yield, so 1 hour is the optimal time established by experimental results. This is evident from the experimental results shown in Table 2.

それゆえ、抽出に最適な時間は、約９５℃で約１時間である。抽出の温度が低いと、生成されるシリカが少なくなり、それゆえ、供給する熱の形態での抽出費用が増加してしまう。   Therefore, the optimal time for extraction is about 1 hour at about 95 ° C. Low extraction temperatures result in less silica being produced and therefore increase the cost of extraction in the form of heat supplied.

Ｂ．沈降
沈降は、可溶性ケイ酸ナトリウムが二酸化炭素と反応して、二酸化ケイ素を形成するプロセスである。これは、パラメータを変えることによって、要求される仕様の沈降シリカを得るための重大な工程である。必要とされる二酸化炭素の噴霧は、圧力のある状態とない状態で行い、このプロセス中に製造されたシリカが、二酸化炭素の圧力が１．７５ｋｇ／ｃｍ2（約１７２ｋＰａ）（ゲージ圧で）未満のときに、噴霧器の孔に障害物を形成し、これが、最終段階の最中に、二酸化炭素の流量が制御不能になるという問題を生じた。これは、毎回異なる性質のシリカを製造することになった。この工程の最中、温度、二酸化炭素の流れ、およびケイ酸ナトリウム溶液中のシリカ濃度などの様々なパラメータが、異なるタイプのシリカを得る上で極めて重要な役割を果たす。沈降に関して、２．５％から１０．０％までに及ぶケイ酸ナトリウム溶液中の様々なシリカ濃度を試した。パラメータの変動によって、異なる品質のシリカが生成される。４．５％から６．０％の範囲のシリカ濃度が、ほとんどの産業により要求されるシリカを製造するために適することが観察された。シリカ濃度が上述した範囲よりも高い場合と低い場合では、高い濃度での沈降の最中におけるスラリーの取扱いが難しいことに加え、より高い密度のシリカが製造された。沈降は様々な温度で行い、より低い温度では、高密度を有するゲル状シリカが製造されることが観察された。炭化の速度が、製造されるシリカの濃度に影響を与え、その密度のために、流量が増加することが観察された。表面積の変動は、沈降の終わりで、炭酸塩および重炭酸塩の測定により示される、炭酸化の量によって制御される。 B. Sedimentation Sedimentation is a process in which soluble sodium silicate reacts with carbon dioxide to form silicon dioxide. This is a critical step in obtaining precipitated silica of the required specifications by changing the parameters. The required carbon dioxide spraying is performed with and without pressure, and the silica produced during this process has a carbon dioxide pressure of 1.75 kg / cm 2 (about 172 kPa) (at gauge pressure). When less than, an obstruction was formed in the nebulizer holes, which caused the problem that the flow rate of carbon dioxide became uncontrollable during the final stage. This resulted in the production of silica with different properties each time. During this process, various parameters such as temperature, carbon dioxide flow, and silica concentration in the sodium silicate solution play a vital role in obtaining different types of silica. For sedimentation, various silica concentrations in sodium silicate solutions ranging from 2.5% to 10.0% were tried. Variations in parameters produce different quality silicas. It has been observed that silica concentrations in the range of 4.5% to 6.0% are suitable for producing the silica required by most industries. When the silica concentration was higher and lower than the above range, higher density silica was produced in addition to the difficulty of handling the slurry during settling at higher concentrations. Sedimentation was carried out at various temperatures, and it was observed that lower temperatures produced gel-like silica with high density. It has been observed that the rate of carbonization affects the concentration of silica produced, and due to its density, the flow rate increases. The surface area variation is controlled by the amount of carbonation as indicated by carbonate and bicarbonate measurements at the end of sedimentation.

異なる個別の割合で空気と二酸化炭素の混合物について、沈降を行った。純粋な二酸化炭素により製造された沈降シリカについて、同様の性質が得られた。これらの実験は、１０〜１５％の範囲の二酸化炭素を含有する工業燃焼排ガスを使用するために行った。沈降は、様々なＮａ2Ｏ：ＳｉＯ2比でも行った。 Sedimentation was performed on a mixture of air and carbon dioxide at different individual rates. Similar properties were obtained for precipitated silicas made with pure carbon dioxide. These experiments were performed to use industrial flue gas containing carbon dioxide in the range of 10-15%. Sedimentation was also performed at various Na 2 O: SiO 2 ratios.

籾殻の灰を用いた沈降シリカの化学表記：
蒸解：
エネルギー
１． ２ＮａＯＨ＋灰 → Ｎａ2ＳｉＯ3＋Ｈ2Ｏ＋不溶物
沈降：
エネルギー
２． Ｎａ2ＳｉＯ3＋ＣＯ2 → Ｎａ2ＣＯ3＋ＳｉＯ2
再生：
３． ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2
４． Ｎａ2ＣＯ3＋Ｃａ（ＯＨ）2 → ＣａＣＯ3＋２ＮａＯＨ
製造されるシリカに関する二つの主要な要件は
１． 表面積
２． タップ密度
である。 Chemical notation of precipitated silica using rice husk ash:
Cooking:
Energy 1. 2NaOH + ash → Na 2 SiO 3 + H 2 O + insoluble sedimentation:
Energy 2. Na 2 SiO 3 + CO 2 → Na 2 CO 3 + SiO 2
Regeneration:
3. CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
4). Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 → CaCO 3 + 2NaOH
Two main requirements for the silica produced are: 1. Surface area Tap density.

制御要因：
ａ．表面積：
ｉ． 表面積は、沈降器の内部で行われる混合の質にもより、その質は、使用する撹拌器により異なる。撹拌器がパドルタイプ（基本的に、９０度で振り回される小さな垂直板を持つ水平ディスクである）の場合、混合が不十分であるために、表面積は低い（＜８０）。パドルタイプと比較してより激しい混合を生じるプロペラタイプの撹拌器が使用される場合、表面積は増加する（他のパラメータが調節された場合には、＞１５０）。 Control factors:
a. Surface area:
i. The surface area depends on the quality of the mixing performed inside the settling machine, and the quality depends on the stirrer used. If the stirrer is paddle type (basically a horizontal disk with a small vertical plate swung at 90 degrees), the surface area is low (<80) due to insufficient mixing. If a propeller type stirrer is used that produces more intense mixing compared to the paddle type, the surface area increases (> 150 if other parameters are adjusted).

Ｎａ2Ｏ：ＳｉＯ2の比を増加させると、実験において説明され、以下の図に示されているように、表面積が減少する傾向にある。 Increasing the ratio of Na 2 O: SiO 2 tends to decrease the surface area as explained in the experiments and shown in the following figure.

Figure 0004537379
ｂ．タップ密度：
材料のタップ密度は、粉末の容積が一定のままであり、さらにタッピングを行っても減少しなくなるまで、標準的な閉じた計量シリンダ内に所定の量のシリカ粒子をタッピングしたときの粉末の密度である。
Figure 0004537379
b. Tap density:
The tap density of the material is the density of the powder when tapping a given amount of silica particles in a standard closed metering cylinder until the powder volume remains constant and does not decrease with further tapping. It is.

材料のタップ密度は、以下の図に示されるように、初期の苛性ソーダ対二酸化炭素の流量の比に依存する。   The tap density of the material depends on the initial caustic to carbon dioxide flow ratio, as shown in the following figure.

Figure 0004537379
背景における上述した事柄に関して、炭化速度を調節することによって、以下の二種類の範囲でタップ密度を調節することができる：
ａ．約１００〜１５０グラム／リットル（ほとんどの用途により要求される）；
ｂ．２００〜２５０グラム／リットルより大きい（主にタイヤ業界により要求される）
Figure 0004537379
With regard to the above-mentioned matters in the background, by adjusting the carbonization rate, the tap density can be adjusted in the following two ranges:
a. About 100-150 grams / liter (required by most applications);
b. Greater than 200-250 grams / liter (mainly required by the tire industry)

様々な研究を行って、このプロセスによって、パラメータを変更することにより以下に述べるようなグレードのシリカを製造できることが確立された。   Various studies have been conducted and it has been established that this process can produce the following grades of silica by changing the parameters.

ｃ．再生：
溶液の再生は、水酸化カルシウムを使用した、炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウムへの転化である。
Ｎａ2ＣＯ3＋Ｃａ（ＯＨ）2 → ２ＮａＯＨ＋ＣａＣＯ3 c. Regeneration:
The regeneration of the solution is the conversion of sodium carbonate to sodium hydroxide using calcium hydroxide.
Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 → 2NaOH + CaCO 3

再生された水酸化ナトリウムは、新たな灰の蒸解に用いられる。水酸化カルシウムは市場から購入しても、得られた炭酸カルシウムを市場で販売するか、またはその炭酸カルシウムを、水と接触したときに水酸化カルシウムとなる酸化カルシウムに転化するために約８５０℃で加熱しても差し支えない。これは、各製品の市場価値および処理または購入いずれかに伴う費用に依る。   The regenerated sodium hydroxide is used for cooking new ash. Even if calcium hydroxide is purchased from the market, the obtained calcium carbonate is sold on the market, or the calcium carbonate is converted to calcium oxide that becomes calcium hydroxide when contacted with water at about 850 ° C. It can be heated with. This depends on the market value of each product and the costs associated with either processing or purchase.

再生のために実施した研究の全てで、炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウムへの転化は、≧約９５％であった。再生は７０℃より高い異なる温度で行った。９０℃より低い温度では、再生にかかる時間が長く、約９０℃では、ほとんど完全に転化するためには再生は約３０分かかることが分かった。使用した水酸化カルシウムは約２０〜３０％の炭酸カルシウムを含有し、それゆえ、研究中に、対応する過剰の水酸化カルシウムを用いた。このプロセス中に製造される炭酸カルシウムは、約９８．５％の純度を有し、市場で販売できる。   In all of the studies conducted for regeneration, the conversion of sodium carbonate to sodium hydroxide was ≧ about 95%. Regeneration was performed at different temperatures above 70 ° C. It has been found that regeneration takes a long time at temperatures below 90 ° C., and regeneration takes about 30 minutes at about 90 ° C. for almost complete conversion. The calcium hydroxide used contained about 20-30% calcium carbonate and therefore a corresponding excess of calcium hydroxide was used during the study. The calcium carbonate produced during this process has a purity of about 98.5% and can be sold on the market.

あるいは、得られた炭酸カルシウムを８５０℃に加熱しても差し支えない。炭酸カルシウムは、この温度で、酸化カルシウムと二酸化炭素に分解する。得られた二酸化炭素は、ケイ酸ナトリウムからシリカを沈降させるために使用される。次いで、酸化カルシウムは再生のために用いられる。
ＣａＣＯ3＋熱 → ＣａＯ＋ＣＯ2 Alternatively, the obtained calcium carbonate may be heated to 850 ° C. Calcium carbonate decomposes into calcium oxide and carbon dioxide at this temperature. The resulting carbon dioxide is used to precipitate silica from sodium silicate. The calcium oxide is then used for regeneration.
CaCO 3 + heat → CaO + CO 2

試験規模の研究に用いた装置の説明：
この装置は、３つの部分、すなわち、本発明の主要な三工程を行うための蒸解器、沈降器および再生器からなる。それぞれに、蓋２およびフランジ３を備えた主反応器１が設けられ、撹拌器４がフランジ３を通して反応器１内に配置される。フランジ３は、６００ｍｍの外径および４００ｍｍの内径を有し、ステンレス鋼から製造されている。フランジ３には、ボルトとナットを配置するために必要な孔５が設けられている。撹拌器４には、二つのプロペラが設けられている。蓋２には、復水器７、温度測定スロット８および供給用入口９と１０が設けられている。供給用入口は、反応器に必要な反応体を入れるために用いられる。ボール弁１１が生成物の排出のために設けられ、ドレン弁１２が試料採取のために設けられている。反応器と蓋は、０．５ｍｍのステンレス製シートクラッドを有する高品質のセラミックウール断熱材１３により完全に断熱されている。反応器の底部から液面までの高さは、１４と記されたレベルにある。 Description of the equipment used for the study scale study:
This apparatus consists of three parts: a digester, a settler and a regenerator for performing the three main steps of the present invention. Each is provided with a main reactor 1 with a lid 2 and a flange 3, and a stirrer 4 is arranged in the reactor 1 through the flange 3. The flange 3 has an outer diameter of 600 mm and an inner diameter of 400 mm, and is manufactured from stainless steel. The flange 3 is provided with holes 5 necessary for arranging bolts and nuts. The stirrer 4 is provided with two propellers. The lid 2 is provided with a condenser 7, a temperature measurement slot 8 and supply inlets 9 and 10. The feed inlet is used to put the necessary reactants into the reactor. A ball valve 11 is provided for product discharge and a drain valve 12 is provided for sampling. The reactor and the lid are completely insulated by a high quality ceramic wool insulation 13 having a 0.5 mm stainless steel sheet cladding. The height from the bottom of the reactor to the liquid level is at the level marked 14.

沈降器には、さらに、二酸化炭素のために入口１０を通して噴霧器１５が設けられている。沈降シリカによって噴霧器の孔１７が詰まるのを防ぐために、噴霧器１５の入口１６を通じて、１．７５ｋｇ／ｃｍ2（約１７２ｋＰａ）より大きい作動圧力が加えられる。実験のほとんどで、孔の直径は、二酸化炭素または二酸化炭素と空気の混合物を４００ｍ／秒より速い速度で入れるように調節した。沈降器に用いた撹拌器はパドル１８を有する。 The settling device is further provided with a nebulizer 15 through the inlet 10 for carbon dioxide. An operating pressure greater than 1.75 kg / cm 2 (about 172 kPa) is applied through the inlet 16 of the nebulizer 15 to prevent clogging of the nebulizer holes 17 with precipitated silica. In most of the experiments, the pore diameter was adjusted to allow carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air to enter at a rate faster than 400 m / sec. The stirrer used for the settling machine has a paddle 18.

全ての反応器の長さ／直径は２：１の比にある。   All reactor lengths / diameters are in a 2: 1 ratio.

以下が籾殻の灰の沈降プロセスから得たシリカの利点である。
１． 籾殻の灰の廃物を最小で８０％減少させるので、環境に優しいプロセスである。籾殻の現行の用途は、熱のためのボイラにおけるもの、および発電のための燃焼プロセスにおけるものである。両方の用途では、灰の形態で使用された量の２０％が残される。それゆえ、この灰は廃物であり、廃棄が課題となる。この灰は、本出願において特許請求されたプロセスを用いてシリカを製造するための原料である。 The following are the advantages of silica obtained from the husk ash sedimentation process.
1. It is an environmentally friendly process as it reduces rice husk ash waste by a minimum of 80%. Current uses of rice husks are in boilers for heat and in combustion processes for power generation. In both applications, 20% of the amount used in ash form is left. Therefore, this ash is a waste product, and disposal becomes a problem. This ash is a raw material for producing silica using the process claimed in this application.

２． このプロセスは、閉ループ操作を意味し、それゆえ、従来のプロセスとは異なり、副生成物として、望ましくないまたは有害な化学物質を全く誘導しない。 2. This process means closed loop operation and therefore, unlike conventional processes, does not induce any undesirable or harmful chemicals as by-products.

３． シリカの供給源は再補充できる。本明細書の冒頭に述べたように、全ての米生産国は豊富な量の籾殻を持っている。インド単独でも、毎年約１２００万トンの籾殻を生成する。 3. The silica source can be refilled. As mentioned at the beginning of this specification, all rice producing countries have abundant amounts of rice husk. India alone produces about 12 million tons of rice husk every year.

４． 商業的な実行可能性が達成できる（生産コストを４０％減少できる）。 4). Commercial feasibility can be achieved (production costs can be reduced by 40%).

５．０％のシリカを含有する７０リットルのケイ酸ナトリウムを採取し、Ｌ／Ｄ比が２であるステンレス鋼製容器内で９５℃に加熱した。二酸化炭素の流量は、要求される量の二酸化炭素が８３分間で供給され、この後、炭化がさらに７分間に亘り同じ流量で続けられるような様式で調節した。温度は、沈降中９４〜９５℃に維持した。沈降が完了した後、さらに１．５時間に亘り、シリカスラリーを同じ温度で撹拌し続けた。実験の終わりに、スラリーを濾過し、得られた沈降シリカを水で洗浄し、後に、少量の酸で酸性化して、得られた生成物（５％スラリー）のｐＨをｂ／ｎ５．５〜６．５に調節し、再度水で洗浄して、中和中に形成された微量の塩を除去した。得られた物質を、強制熱風ドラフト・トレー乾燥機内において１１０℃で乾燥させた。乾燥したシリカを、高速粉砕機で挽いた。反応器の底部と中間部にあるプロペラタイプの撹拌器（２個）と頂部にあるパドルタイプの撹拌器を用いて、十分な混合を確実にした。このようにして製造したシリカの表面積は、１５０〜２００ｍ2／ｇの範囲にあり、この物質のタップ密度は１６０〜２２０ｋｇ／ｍ3の範囲にあった。Ｎａ2Ｏ：ＳｉＯ2の比は約１：１．８であった。 70 liters of sodium silicate containing 5.0% silica was collected and heated to 95 ° C. in a stainless steel container with an L / D ratio of 2. The flow rate of carbon dioxide was adjusted in such a way that the required amount of carbon dioxide was fed in 83 minutes, after which carbonization was continued at the same flow rate for an additional 7 minutes. The temperature was maintained at 94-95 ° C. during settling. After settling was complete, the silica slurry was kept stirring at the same temperature for an additional 1.5 hours. At the end of the experiment, the slurry is filtered and the resulting precipitated silica is washed with water and later acidified with a small amount of acid to bring the pH of the resulting product (5% slurry) to b / n 5.5- Adjusted to 6.5 and washed again with water to remove traces of salt formed during neutralization. The resulting material was dried at 110 ° C. in a forced hot air draft tray dryer. The dried silica was ground with a high speed grinder. Propeller type agitators (2) at the bottom and middle of the reactor and paddle type agitator at the top were used to ensure thorough mixing. The surface area of the silica thus produced was in the range of 150-200 m 2 / g, and the tap density of this material was in the range of 160-220 kg / m 3 . The ratio of Na 2 O: SiO 2 was about 1: 1.8.

反応器の底部と中間部にパドルタイプの撹拌器（２個）のみを使用したことを除いて、条件は実施例１と同じままであった。このようにすることによって、沈降時間が約１５％減少した。このような工程により製造されたシリカの表面積は、５０〜９０ｍ2／ｇの範囲にあり、この物質のタップ密度は１６０〜２２０ｋｇ／ｍ3の範囲にあった。 The conditions remained the same as in Example 1, except that only two paddle type agitators were used at the bottom and middle of the reactor. By doing so, the sedimentation time was reduced by about 15%. The surface area of the silica produced by such a process was in the range of 50-90 m 2 / g, and the tap density of this material was in the range of 160-220 kg / m 3 .

５．０％のシリカを含有する７０リットルのケイ酸ナトリウムを採取し、Ｌ／Ｄ比が２であるステンレス鋼製容器内で９５℃に加熱した。二酸化炭素の流量は、要求される量の二酸化炭素が約１４０分間で供給されるような様式で調節した。使用した噴霧器は、孔の直径が、記載した他の実験と比較して３３％減少していた。実験の終わりに、スラリーを濾過し、得られた沈降シリカを水で洗浄し、後に、少量の酸で酸性化して、得られた生成物（５％スラリー）のｐＨをｂ／ｎ５．５〜６．５に調節し、再度水で洗浄して、中和中に形成された微量の塩を除去した。得られた物質を、強制熱風ドラフト・トレー乾燥機内において１１０℃で乾燥させた。乾燥したシリカを、高速粉砕機で挽いた。反応器の底部と中間部にあるプロペラタイプの撹拌器（２個）と頂部にあるパドルタイプの撹拌器を用いて、十分な混合を確実にした。このようにして製造したシリカの表面積は、１５０〜２００ｍ2／ｇの範囲にあり、この物質のタップ密度は８０〜１２０ｋｇ／ｍ3の範囲にあった。Ｎａ2Ｏ：ＳｉＯ2の比は約１：３であった。実験結果が表４に示されている。 70 liters of sodium silicate containing 5.0% silica was collected and heated to 95 ° C. in a stainless steel container with an L / D ratio of 2. The flow rate of carbon dioxide was adjusted in such a way that the required amount of carbon dioxide was supplied in about 140 minutes. The nebulizer used had a pore diameter reduction of 33% compared to the other experiments described. At the end of the experiment, the slurry is filtered and the resulting precipitated silica is washed with water and later acidified with a small amount of acid to bring the pH of the resulting product (5% slurry) to b / n 5.5- Adjusted to 6.5 and washed again with water to remove traces of salt formed during neutralization. The resulting material was dried at 110 ° C. in a forced hot air draft tray dryer. The dried silica was ground with a high speed grinder. Propeller type agitators (2) at the bottom and middle of the reactor and paddle type agitator at the top were used to ensure thorough mixing. The surface area of the silica thus produced was in the range of 150-200 m 2 / g, and the tap density of this material was in the range of 80-120 kg / m 3 . The ratio of Na 2 O: SiO 2 was about 1: 3. The experimental results are shown in Table 4.

５．１〜５．３％の範囲のシリカを含有する７０リットルのケイ酸ナトリウムを採取し、Ｌ／Ｄ比が２であるステンレス鋼製容器内で９５℃に加熱した。二酸化炭素の流量は、要求される量の二酸化炭素が約１０５分間で供給されるような様式で調節した。温度は、沈降中９４〜９５℃に維持した。炭化後にはスラリーは撹拌しなかった。スラリーを直ちに濾過し、得られた沈降シリカを水で洗浄し、後に、少量の酸で酸性化して、得られた生成物（５％スラリー）のｐＨをｂ／ｎ５．５〜６．５に調節し、再度水で洗浄して、中和中に形成された微量の塩を除去した。得られた物質を、強制熱風ドラフト・トレー乾燥機内において１１０℃で乾燥させた。乾燥したシリカを、高速粉砕機で挽いた。反応器の底部と中間部にあるプロペラタイプの撹拌器（２個）と頂部にあるパドルタイプの撹拌器を用いて、十分な混合を確実にした。このようにして製造したシリカの表面積は、３００〜３５０ｍ2／ｇの範囲にあり、この物質のタップ密度は２２０〜２６０ｋｇ／ｍ3の範囲にあった。Ｎａ2Ｏ：ＳｉＯ2の比は約１：１．８であった。上述した条件で行った５つの実験の結果が表５に示されている。 70 liters of sodium silicate containing silica in the range of 5.1-5.3% was sampled and heated to 95 ° C. in a stainless steel container with an L / D ratio of 2. The flow rate of carbon dioxide was adjusted in such a way that the required amount of carbon dioxide was supplied in about 105 minutes. The temperature was maintained at 94-95 ° C. during settling. The slurry was not stirred after carbonization. The slurry is immediately filtered and the resulting precipitated silica is washed with water and later acidified with a small amount of acid to bring the pH of the resulting product (5% slurry) to b / n 5.5-6.5. Conditioned and washed again with water to remove traces of salt formed during neutralization. The resulting material was dried at 110 ° C. in a forced hot air draft tray dryer. The dried silica was ground with a high speed grinder. Propeller type agitators (2) at the bottom and middle of the reactor and paddle type agitator at the top were used to ensure thorough mixing. The surface area of the silica thus produced was in the range of 300 to 350 m 2 / g, and the tap density of this material was in the range of 220 to 260 kg / m 3 . The ratio of Na 2 O: SiO 2 was about 1: 1.8. The results of five experiments conducted under the conditions described above are shown in Table 5.

４．２〜４．３％のシリカを含有する７０リットルのケイ酸ナトリウムを採取し、Ｌ／Ｄ比が２であるステンレス鋼製容器内で９５℃に加熱した。二酸化炭素の流量は、要求される量の二酸化炭素が約８０分間で供給されるような様式で調節した。温度は、沈降中９４〜９５℃に維持した。炭化後にはスラリーは撹拌しなかった。スラリーを直ちに濾過し、得られた沈降シリカを水で洗浄し、後に、少量の酸で酸性化して、得られた生成物（５％スラリー）のｐＨをｂ／ｎ５．５〜６．５に調節し、再度水で洗浄して、中和中に形成された微量の塩を除去した。得られた物質を、強制熱風ドラフト・トレー乾燥機内において１１０℃で乾燥させた。乾燥したシリカを、高速粉砕機で挽いた。反応器の底部と中間部にあるプロペラタイプの撹拌器（２個）と頂部にあるパドルタイプの撹拌器を用いて、十分な混合を確実にした。このようにして製造したシリカの表面積は、２００〜２６０ｍ2／ｇの範囲にあり、この物質のタップ密度は１００〜１４０ｋｇ／ｍ3の範囲にあった。Ｎａ2Ｏ：ＳｉＯ2の比は約１：１．７５であった。実験結果が表６に示されている。 70 liters of sodium silicate containing 4.2-4.3% silica was collected and heated to 95 ° C. in a stainless steel container with an L / D ratio of 2. The flow rate of carbon dioxide was adjusted in such a way that the required amount of carbon dioxide was supplied in about 80 minutes. The temperature was maintained at 94-95 ° C. during settling. The slurry was not stirred after carbonization. The slurry is immediately filtered and the resulting precipitated silica is washed with water and later acidified with a small amount of acid to bring the pH of the resulting product (5% slurry) to b / n 5.5-6.5. Conditioned and washed again with water to remove traces of salt formed during neutralization. The resulting material was dried at 110 ° C. in a forced hot air draft tray dryer. The dried silica was ground with a high speed grinder. Propeller type agitators (2) at the bottom and middle of the reactor and paddle type agitator at the top were used to ensure thorough mixing. The surface area of the silica thus produced was in the range of 200-260 m 2 / g, and the tap density of this material was in the range of 100-140 kg / m 3 . The ratio of Na 2 O: SiO 2 was about 1: 1.75. The experimental results are shown in Table 6.

２．４５％％のシリカを含有する７０リットルのケイ酸ナトリウムを採取し、Ｌ／Ｄ比が２であるステンレス鋼製容器内で９５℃に加熱した。二酸化炭素の流量は、要求される量の二酸化炭素が約８０分間で供給されるような様式で調節した。温度は、沈降中９４〜９５℃に維持した。炭化後にはスラリーは撹拌しなかった。スラリーを直ちに濾過し、得られた沈降シリカを水で洗浄し、後に、少量の酸で酸性化して、得られた生成物（５％スラリー）のｐＨをｂ／ｎ５．５〜６．５に調節し、再度水で洗浄して、中和中に形成された微量の塩を除去した。得られた物質を、強制熱風ドラフト・トレー乾燥機内において１１０℃で乾燥させた。乾燥したシリカを、高速粉砕機で挽いた。反応器の底部と中間部にあるプロペラタイプの撹拌器（２個）と頂部にあるパドルタイプの撹拌器を用いて、十分な混合を確実にした。このようにして製造したシリカの表面積は、２２０ｍ2／ｇであり、この物質のタップ密度は５１０ｋｇ／ｍ3であった。Ｎａ2Ｏ：ＳｉＯ2の比は約１：１．９であった。

Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
 70 liters of sodium silicate containing 2.45% silica was collected and heated to 95 ° C. in a stainless steel container with an L / D ratio of 2. The flow rate of carbon dioxide was adjusted in such a way that the required amount of carbon dioxide was supplied in about 80 minutes. The temperature was maintained at 94-95 ° C. during settling. The slurry was not stirred after carbonization. The slurry is immediately filtered and the resulting precipitated silica is washed with water and later acidified with a small amount of acid to bring the pH of the resulting product (5% slurry) to b / n 5.5-6.5. Conditioned and washed again with water to remove traces of salt formed during neutralization. The resulting material was dried at 110 ° C. in a forced hot air draft tray dryer. The dried silica was ground with a high speed grinder. Propeller type agitators (2) at the bottom and middle of the reactor and a paddle type agitator at the top were used to ensure thorough mixing. The surface area of the silica thus produced was 220 m 2 / g, and the tap density of this material was 510 kg / m 3 . The ratio of Na 2 O: SiO 2 was about 1: 1.9.
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379
Figure 0004537379

本発明の蒸解工程の流れ図を示すブロック図The block diagram which shows the flowchart of the cooking process of this invention 本発明の沈降工程の流れ図を示すブロック図The block diagram which shows the flowchart of the sedimentation process of this invention 本発明の再生工程の流れ図を示すブロック図The block diagram which shows the flowchart of the reproduction | regeneration process of this invention 本発明のプロセスに用いられる典型的なシリカ蒸解器の概略図Schematic diagram of a typical silica digester used in the process of the present invention. 本発明のプロセスに用いられる典型的なシリカ沈降器の概略図Schematic diagram of a typical silica settler used in the process of the present invention. 本発明のプロセスに用いられる典型的な再生器の概略図Schematic diagram of a typical regenerator used in the process of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 反応器
２ 蓋
３ フランジ
４ 撹拌器
５ 孔
６ プロペラ
７ 復水器
８ スロット
９，１０ 供給用入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Lid 3 Flange 4 Stirrer 5 Hole 6 Propeller 7 Condenser 8 Slot 9,10 Supply inlet

Claims (9)

籾殻の灰から、５０〜４００ｍ2／ｇの範囲の表面積および８０〜６００ｋｇ／ｍ3のタップ密度を有する沈降シリカを製造するプロセスであって、
ａ． 籾殻の灰に存在する不溶性シリカ（ＳｉＯ2）を、７０〜９５℃の温度で、１から３時間に亘り、１：１から１：４に及ぶ重量比で籾殻の灰に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加することにより蒸解して、ケイ酸ナトリウムを製造する工程、
ｂ． 大気圧から３．５ｋｇ／ｃｍ2 （３４０ｋＰａ）に亘るゲージ圧で、純粋な二酸化炭素（ＣＯ2）、または二酸化炭素と他の不活性ガスとの混合物、もしくは二酸化炭素を含有する燃焼排ガスとの反応によって、工程ａで得られたケイ酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3）からシリカを沈降させ、沈降したシリカを、濾過し、乾燥させ、粉砕する工程、および
ｃ． 蒸解工程で再度使用するために、３０〜９０分間の範囲の期間に亘り、８０〜９５℃の温度で、工程ｂで得られた炭酸ナトリウムを酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムいずれかと反応させることによって、前記水酸化ナトリウムを再生する工程、
を有してなるプロセス。A process for producing precipitated silica from rice husk ash having a surface area in the range of 50-400 m 2 / g and a tap density of 80-600 kg / m 3 , comprising:
a. Insoluble silica (SiO 2 ) present in rice husk ash is converted to sodium hydroxide (NaOH) at a weight ratio ranging from 1: 1 to 1: 4 over a period of 1 to 3 hours at a temperature of 70-95 ° C. ) To produce sodium silicate by cooking
b. Pure carbon dioxide (CO 2 ), or a mixture of carbon dioxide and other inert gases, or flue gas containing carbon dioxide at a gauge pressure ranging from atmospheric pressure to 3.5 kg / cm 2 ( 340 kPa) the reaction, the silica precipitated from sodium silicate obtained in step a (Na 2 SiO 3), the precipitated silica, filtered filtration, dried, the step of pulverizing, and c. By reacting the sodium carbonate obtained in step b with either calcium oxide or calcium hydroxide at a temperature of 80-95 ° C. for a period in the range of 30-90 minutes for reuse in the cooking process, Regenerating the sodium hydroxide;
Having a process. 前記蒸解を、９０〜９５℃の温度で、１時間の期間に亘り行うことを特徴とする請求項１記載のプロセス。  The process according to claim 1, wherein the cooking is carried out at a temperature of 90 to 95 ° C for a period of 1 hour. 前記沈降および再生を、それぞれ、１から４時間の期間、および０．５から１．５時間の期間に亘り行うことを特徴とする請求項２記載のプロセス。  The process according to claim 2, wherein the sedimentation and regeneration are carried out over a period of 1 to 4 hours and a period of 0.5 to 1.5 hours, respectively. 前記ケイ酸ナトリウムの溶液中の濃度が２．５から１５重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のプロセス。  The process of claim 1 wherein the concentration of said sodium silicate in the solution is in the range of 2.5 to 15 wt%. 前記ゲージ圧が１．７５〜３．５ｋｇ／ｃｍ2 （１７２〜３４０ｋＰａ）の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のプロセス。The process of claim 1, wherein the gauge pressure is being in the range of 1.75~3.5kg / cm 2 (1 72~340kPa) . 請求項１記載のプロセスを実施するための装置であって、それぞれが、復水器管と温度測定スロットと反応体のための二つの供給用入口とを備えた蓋、反応体を混合するための撹拌器、必要とされるボルトとナットを配置するために必要な孔が開けられた、前記撹拌器を適所に保持するためのフランジ、生成物を排出するためのボール弁、および試料採取のためのドレン弁を持つ反応器を有する、蒸解器、沈降器および再生器を備え、前記反応器と前記蓋が完全に断熱されており、前記沈降器には追加に、反応中に作動圧力を加えるための噴霧器が設けられていることを特徴とする装置。  Apparatus for carrying out the process according to claim 1, each comprising a condenser tube, a temperature measuring slot and a lid with two feed inlets for the reactants, for mixing the reactants A stirrer, a perforated hole to hold the required bolts and nuts in place, a flange to hold the stirrer in place, a ball valve to discharge the product, and a sampling Having a reactor with a drain valve for, a digester, a settling device and a regenerator, wherein the reactor and the lid are completely insulated, and the settling device additionally has an operating pressure during the reaction A device provided with a sprayer for adding. 前記断熱が、ステンレス鋼シートクラッドによる高品質のセラミックウール断熱であることを特徴とする請求項６記載の装置。  7. The apparatus of claim 6, wherein the insulation is a high quality ceramic wool insulation with a stainless steel sheet cladding. 前記反応器、前記蓋、前記フランジ、前記撹拌器および前記復水器管が、ステンレス鋼から製造されていることを特徴とする請求項６記載の装置。  The apparatus of claim 6, wherein the reactor, the lid, the flange, the agitator and the condenser tube are made of stainless steel. 前記沈降器における前記撹拌器にパドルが設けられていることを特徴とする請求項６記載の装置。  The apparatus according to claim 6, wherein the stirrer in the settling device is provided with a paddle.
JP2006502649A 2003-02-18 2004-02-18 Process and apparatus for producing precipitated silica from rice husk ash Expired - Fee Related JP4537379B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN134CH2003 2003-02-18
PCT/IN2004/000047 WO2004073600A2 (en) 2003-02-18 2004-02-18 A novel process and appratus for the manufacture of precipitated silica from rice husk ash

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006517900A JP2006517900A (en) 2006-08-03
JP4537379B2 true JP4537379B2 (en) 2010-09-01

Family

ID=32894023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006502649A Expired - Fee Related JP4537379B2 (en) 2003-02-18 2004-02-18 Process and apparatus for producing precipitated silica from rice husk ash

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4537379B2 (en)
CN (1) CN100396610C (en)
WO (1) WO2004073600A2 (en)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080286383A1 (en) * 2004-02-13 2008-11-20 Garry Robert Nunn Soluble Biogenic Silica and Application Using Same
US7279147B2 (en) * 2005-05-25 2007-10-09 Selma Turkay Method of producing an adsorbent from rice hull ash
US20070154412A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Nolan Lee Phillips Dentifrices comprising biogenic silica materials
BRPI0903070A2 (en) * 2009-05-29 2011-02-08 Radici Plastics Ltda process of obtaining rice husk ash applied to polyamide compounds
KR100982032B1 (en) 2009-12-29 2010-09-13 한국건설기술연구원 Preparation method of biological pellet media from rice-husk
WO2011100811A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-25 Radici Plastics Ltda Use of rice husk ash in (polypropylene) compounds
KR101048410B1 (en) * 2010-08-13 2011-07-12 충남대학교산학협력단 Preparation of superfine purified silica, and fibers simultaneously
CN102212219B (en) * 2011-04-06 2013-05-08 江南大学 Rice-husk-based carbon/silicon composite used as rubber filler and preparation method thereof
KR101157373B1 (en) * 2011-05-12 2012-06-21 충남대학교산학협력단 Method for producing high purity porous silica and silicon from rice husk
CN102616793B (en) * 2012-03-26 2014-02-26 阳光凯迪新能源集团有限公司 Method for eliminating metal ions in rice hulls by utilizing industrial flue gas
US9079161B2 (en) * 2013-09-11 2015-07-14 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Catalyst for electrochemical dechlorination of hydrocarbons
CN104692388A (en) * 2013-12-05 2015-06-10 沈阳宜盛瓷新型材料有限公司 Method for preparing high-purity nanometer three-dimensional porous structure silicon from rice hulls
CN103693650B (en) * 2013-12-25 2015-11-18 中盈长江国际新能源投资有限公司 Biomass electric power plant rice hull ash and stack gas is utilized to produce the method for nano silicon and nano-calcium carbonate
WO2015152315A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Ｒａｐａｓ株式会社 Method for recovering silica from silica-containing plant body using titanium oxide
CN104368291B (en) * 2014-09-29 2016-05-25 佛山市南海万兴材料科技有限公司 A kind of acid dip pickle for the production of occlusion pigment
PL3347307T3 (en) * 2015-09-09 2020-09-07 Compagnie Industrielle De La Matiere Vegetale Cimv Process for the extraction of silica
EP3156368A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-19 Rhodia Operations Novel process for the preparation of silicate, novel process for the preparation of precipitated silica
WO2017179070A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Indian Institute Of Science A method and a system for generation of high performance precipitated silica from rice husk ash
CN106629755A (en) * 2016-11-16 2017-05-10 浙江工业大学 Supergravity gas-liquid precipitation method for preparing silica nanoparticles based on rice hull ash
WO2018167648A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-20 Tata Chemicals Limited A process for preparing silica from rice husk ash
WO2018167646A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-20 Tata Chemicals Limited A process for preparing sodium silicate from rice husk ash
WO2018167682A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-20 Tata Chemicals Limited A process for preparing water glass from rice husk ash
JP7069604B2 (en) * 2017-08-28 2022-05-18 味の素株式会社 Manufacturing method of precipitated silica
KR102077699B1 (en) * 2017-12-28 2020-02-14 충남대학교산학협력단 Method of extract silica from rice husk
EP3759049B1 (en) 2018-03-02 2022-04-06 Pörner Ingenieurgesellschaft M.B.H. Sustainable silicates and methods for their extraction
CN108217664B (en) * 2018-03-16 2019-11-19 浙江海川化学品有限公司 Device is used in a kind of purification of silicon powder selective flocculation
CN108529635B (en) * 2018-03-22 2020-05-01 益海（佳木斯）粮油工业有限公司 Rice hull raw material for improving performance of biomass white carbon black
CN110575801A (en) * 2018-06-11 2019-12-17 河南骏化发展股份有限公司 Multifunctional alternating load reaction kettle for preparing white carbon black by double-salt double decomposition method
CN108854906A (en) * 2018-06-22 2018-11-23 安徽志成机械科技有限公司 A kind of energy-saving radiating type reaction kettle
WO2022050901A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Agency For Science, Technology And Research Method for production of purified silica
CN113186449B (en) * 2021-03-04 2023-12-29 宁波喜尔美厨房用品有限公司 Preparation method of durable stainless steel pot
CN113603422A (en) * 2021-08-23 2021-11-05 崇德建材集团有限公司 Anti-cracking recycled concrete
CN115159529A (en) * 2022-08-15 2022-10-11 锦洋高新材料股份有限公司 Method for preparing white carbon black by taking industrial silicon dioxide solid waste as raw material through precipitation method
WO2024089003A1 (en) 2022-10-28 2024-05-02 Rhodia Operations Process for the preparation of silicate from a plant ash comprising crystalline silica using a salt containing a multivalent anion
EP4365230A1 (en) 2022-11-02 2024-05-08 The Goodyear Tire & Rubber Company Silica treated with a coupling agent and polyethylene glycol for a rubber composition

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01249614A (en) * 1988-03-30 1989-10-04 Denki Kagaku Kogyo Kk Caked composition consisting of chaff and chaff ash and its production
CN1039000A (en) * 1988-06-30 1990-01-24 南京林业大学 Rice hull ash coproduction water glass and gac
BR9103450A (en) * 1991-08-08 1993-03-09 Wagner David Gerber PROCESS FOR OBTAINING CELLULOSE FROM THE RICE SHELL
CN1090306A (en) * 1993-03-20 1994-08-03 刘中材 Produce unformed white carbon black and gac novel process
AT401070B (en) * 1993-12-23 1996-06-25 Austrian Energy & Environment METHOD FOR OBTAINING COARSE GRAINED PURE SILICA
US6375735B1 (en) * 1996-05-06 2002-04-23 Agritec, Inc. Precipitated silicas, silica gels with and free of deposited carbon from caustic biomass ash solutions and processes
JP2003171114A (en) * 2000-05-08 2003-06-17 B M:Kk Method for manufacturing silica gel

Also Published As

Publication number Publication date
CN1756719A (en) 2006-04-05
CN100396610C (en) 2008-06-25
WO2004073600A3 (en) 2004-11-04
JP2006517900A (en) 2006-08-03
WO2004073600A2 (en) 2004-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4537379B2 (en) Process and apparatus for producing precipitated silica from rice husk ash
US7622097B2 (en) Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions and precipitated silicas
EP3088360B1 (en) Method for producing nano silicon dioxide and nano calcium carbonate by using rice hull ash and flue gas of biomass power plant
CN106276935B (en) Waterglass co-producing white carbon black cleanly production technique
CN101225245A (en) Method for preparing core-shell silicon dioxide coated nano calcium carbonate
CN101205066B (en) Macroporous microsphere silica gel preparation thereof
CN102320615A (en) Method for preparing precipitated silica by adopting micro-silica fume as raw material
CN101723429A (en) Method for manufacturing nano calcium carbonate from high-concentration carbon dioxide industrial exhaust gases
CN103435046A (en) Preparation technology of high-dispersity white carbon black for snow tire
CN101774591B (en) Production technology of white microsphere high-strength white carbon black
CN106115722A (en) A kind of preparation method of aerosil
CN105621479A (en) Green preparation technology for TiO2
CN102942185B (en) Method for preparing nano-scale white carbon black product
CN1699163A (en) Process for producing white carbon black and sodium sulphite by sodium sulfate method
CN109665549A (en) A kind of technique preparing calcium aluminum hydrotalcite using carbon dioxide
CN103435051A (en) Production technology of high-dispersity white carbon black for green tire
CN104418332B (en) A kind of preparation method of silicon dioxide
CN106115720A (en) A kind of method utilizing rice hull ash to prepare nano silicon
CN102583484A (en) Carbonization kettle and method for preparing nanometer calcium carbonate by using same
CN106241816B (en) A kind of preparation method of silica dioxide delustring agent
CN105152174A (en) Preparing method for high-purity white carbon black
CN102267707B (en) Process for preparing nanometer lithium carbonate particle by precipitation
CN109179429B (en) Method for preparing mesoporous nano-silica from chlorosilane residual liquid
JP5916941B2 (en) Method for removing metal ions from rice husk using industrial exhaust gas
CN103466641B (en) Method for preparing high-purity mono-disperse silica through ultrasonic and carbon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060424

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090317

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100518

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100617

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees