專利名稱：以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非金屬礦產資源深加工和無機化工技術領域。更具體地說是以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法。
背景技術：
活性二氧化硅(白炭黑)是白色無定型微細粉未，質輕，比重2.319-2.653，熔點1750℃。有很高的絕緣性，不溶于水及酸，溶于苛性鈉及氫氟酸。活性二氧化硅用作為天然橡膠和合成橡膠的補強填充劑，也可作塑料填充劑、潤滑劑、絕緣材料、涂料防沉劑、合成樹脂填充劑、油墨增稠劑、車輛及金屬的軟質拋光劑、油漆消光劑?；钚远趸枋且环N應用廣泛的無機化工材料。目前，常規(guī)的制備方法是通過硅質材料，如石英砂、蛋白石等高溫堿熔，水溶成為液體水玻璃，再酸淅，脫水干燥制成。該工藝過程復雜，消耗大量純堿和酸是其成本居高不下的根源。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是避免上述現有技術中所存在的問題，提供一種原材料消耗少、工藝簡單、生產成本低，并能使產品具有更優(yōu)的理化特性的以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法。
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是本發(fā)明的技術特點是以凹凸棒石粘土為原料，以酸溶法制得二氧化硅。
通過從納米尺度對凹凸棒石酸溶作用深入細致的研究，發(fā)現凹凸棒石在適合的酸溶過程中形成納米棒狀活性二氧化硅(白炭黑)。本發(fā)明利用凹凸棒石酸溶生產活性二氧化硅的工藝為酸溶一步法。與已有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現在省卻了高溫堿熔過程，原料消耗減少，生產成本降低。以本發(fā)明方法生產的納米棒狀活性二氧化硅原始粒度、分散性能、形態(tài)特征與傳統工藝制備的球狀活性三氧化硅相比有著更為優(yōu)異的理化特性，具有廣泛的潛在應用價值。


圖1為透射電鏡圖象，顯示以本發(fā)明方法制備的納米棒狀活性二氧化硅(白炭黑)形態(tài)。
圖2為X-光能譜圖，顯示以本發(fā)明方法制備的納米棒狀活性二氧化硅(白炭黑)成分。
圖3為本發(fā)明生產工藝流程圖。
具體實施例方式本實施例是以凹凸棒石粘土為原料，一步直接酸溶法生產納米棒狀活性二氧化硅。
圖1和圖2分別示出了納米棒狀活性二氧化硅的形態(tài)和成分。其基本原理是凹凸棒石結構中八面體陽離子Mg、Al、Fe在強酸作用下可以完全溶解，而作為凹凸棒石硅氧骨干的SiO2保留凹凸棒石的晶體形態(tài)，從而生產出納米棒狀活性二氧化硅(白炭黑)。
本實施例的具體實施以凹凸棒石粘土中的凹凸棒石含量不低于60％，石英、長石等礦物不高于5％為宜。石英、長石含量越少越好，白云石含量越少可以降低化學反應的酸耗。
本實施例中酸溶法所用的酸包括鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸或混合酸。化學反應溫度可以控制在50-130℃，溫度越高，反應需要的時間越短?；瘜W反應可以在常壓下完成，也可以在壓力釜中完成，壓力在1-10個大氣壓。壓力釜中較高溫度和壓力可以提高反應速度。
參見圖3，具體的生產工藝過程和主要技術參數如下1、凹凸棒石粘土礦層分層開采，選擇適合的礦石類型，一般要求凹凸棒石的含量不低于60％，石英和長石含量不高于5％。石英和長石都是礦物，對于以凹凸棒石粘土為原料生產活性二氧化硅來說，它們都是雜質和有害成分。
2、當含水量過高時進行干燥處理，干燥根據具體生產規(guī)模氣候條件可以考慮自然風干或干燥機干燥，一般要求含水量小于20％。
3、在含水量滿足粉碎要求的前提下，進行粉碎作業(yè)，粉碎粒度要求100％過100目。
4、酸溶反應是本實施中的關鍵所在，使用鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸等無機強酸或混合酸，酸濃度為5-50％，最佳濃度為25％。反應溫度50-130℃，反應壓力在1-10個大氣壓，反應時間根據反應條件的不同具體控制，直至固態(tài)物1000℃灼燒后，MgO+Al2O3+Fe2O3含量小于3％，SiO2大于95％。
5、酸溶反應后通過固液分離設備進行固液分離并進行洗滌操作。具體可以是在脫水設備中進行反洗，如一些板框壓濾機帶有反洗系統和操作。
6、固體產物通過干燥、分散和包裝獲得產品。
權利要求
1.一種以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是以凹凸棒石粘土為原料，以酸溶法制得二氧化硅。
2.根據權利要求1所述的以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是具體步驟為a、凹凸棒石粘土礦層分層開采，選擇適合的礦石類型；b、在含水量過高時進行干燥處理；c、在含水量滿足粉碎要求的前提下，進行粉碎；d、酸溶反應，直至固態(tài)物灼燒后，MgO+AL2O3+Fe2O3含量小于3％，SiO2大于95％；e、固液分離、洗滌；f、固體產物經干燥、分散和包裝即為所得。
3.根據權利要求1或2所述的以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是在所述作為原料的凹凸棒石粘土中，凹凸棒石含量不低于60％，石英、長石等礦物不高于5％。
4.根據權利要求1或2所述以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是所述作為原料的凹凸棒石粘土含水量小于20％。
5.根據權利要求1或2所述的以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是所述酸溶法所用的酸包括鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸或混合酸。
6.根據權利要求1或2所述的以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是所述酸溶液的酸濃度為5-50％，反應溫度為50-130℃，反應壓力在1-10個大氣壓。
全文摘要
以凹凸棒石粘土生產納米棒狀活性二氧化硅的方法，其特征是以凹凸棒石粘土為原料，以酸溶法制得二氧化硅。本發(fā)明的有益效果體現在省卻了高溫堿熔過程，原料消耗減少，生產成本降低。以本發(fā)明方法生產的納米棒狀活性二氧化硅原始粒度、分散性能、形態(tài)特征與傳統工藝制備的球狀活性三氧化硅相比有著更為優(yōu)異的理化特性，具有廣泛的潛在應用價值。
文檔編號C01B33/00GK1506305SQ0214852
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權日2002年12月10日
發(fā)明者陳天虎 申請人:合肥工業(yè)大學