專利名稱:一種氧化硅填料的制造方法
技術領域:
本發明是關于氧化硅填料(Silica fillers)的制造方法。
通常氧化硅填料的制造方法多采用酸堿中和法,即,利用酸性溶液與硅酸鈉(Na2SiO3,俗稱水玻璃)的堿性溶液中和,并分離出其中的氧化硅填料(SiO2),例如美國專利第4707348號、英國專利561750號等即是。在臺灣,此種產業的生產廠家主要有二一為國聯硅業化學股份有限公司,另一為臺灣必丕志股份有限公司;為了降低成本,其所使用的酸液多為“廢酸”,取出氧化硅填料后的液體則排出,而氧化硅填料多作為橡膠類的填料用。在這里所說的廢酸為取自其他化學公司生產后的酸性溶液,中和反應完成后,中和產物排除。所得產品呈微小顆粒狀,經壓力過濾,使液體透過編織品(如布類)后,其余留存于布內的所得物即為氧化硅填料,經干燥、粉碎后為產品。用酸堿中和方法制備氧化硅由于使用大量廢酸而造成污染環境,另外在把中和產物擠壓過濾時,由于氧化硅粒度太小而要被水沖走一部分,而造成浪費。
曾經有人利用海水與硅酸鈉(Na2SiO3)混合,可得到氧化硅填料,但因若干實際問題難以克服,迄今末見實施。
事實上,氧化硅填料的用途極廣,甚至醫藥用如維他命片等也以它為載體,另如制做牙膏等的填料也是用SiO2,最近,在若干高科技工業上,也多運用它。
本發明的目的在于克服已有技術污染環境的缺點,為了充分采用天源資源、降低成本;以及提高產品的回收率,從而提供一種用海水與硅酸鈉做原料制備氧化硅填料的方法。
本發明的目的是這樣實現的本發明所提出的方法是采用硅酸鈉與“苦鹵”(或生苦鹵)經稀釋后,予以混合,并將混合后的溶液采用毛細作用法,并借助吸水泡棉吸取其中大部份的水溶性液體,所得泥狀氧化硅填料,經干燥、粉碎后即得備用產品。
本發明所說的“苦鹵”或“生苦鹵”是指如臺灣制造鹽總廠通宵精鹽廠所得的苦鹵,它是海水經通常的過濾、電透析及蒸發結晶,取出其中的NaCl鹽后的其余液體即是苦鹵,(實際上僅提取若干比例的鹽量,因考慮排放量對環境的影響);而在排放前,亦利用其中部份苦鹵,再提取其中的氯化鉀等,而后所排放的液體即為“生苦鹵”。
鹵水因經過過濾及電透析,其質地極為潔凈,將它排除極為可惜,本發明以它為用料,應屬可取。由于鹵水是由海水中取出若干量的氯化鈉(鹽)、氯化鉀,且氯化鈉、氯化鉀皆不與硅酸鈉在常溫、常壓下作用,故在實際的提取鹵水的過程中,其比例可確定在一定范圍,因此其內含元素相當穩定,為一極佳用料。尤其是,氯化鈉、氯化鉀溶于水,由于鹵水事先已提出若干比例(其比例可依該廠需要而定,提取越多,越有利于本發明的生產),則,在氧化硅填料的混合液中的殘留量將較少,因此可以得到較佳品質的氧化硅填料;尤其是,若從海水中提取氯化鈉愈澈底,則所得的氧化硅填料中所含的雜質愈少。
將定量鹵水與定量的硅酸鈉混合攪拌時,即形成白色糊狀,其中白色物經放大觀察,其顆粒極微小,其余則為水溶性溶液,此一情形即硅酸鈉中的氧化鈉被鹵水溶出。為達到充分攪拌的目的,將鹵水及硅酸鈉分別加水稀釋(二者皆溶于水),除易于充分攪拌混合外,這些水溶液在后述排除過程中較易施行,使氧化硅填料的純度較高。
上述鹵水與硅酸鈉的混合比例因各地海水成分的不同,其混合前可先做少量測試,例如,取鹵水二份,與具有玻美濃度為41·Be′的硅酸鈉一份,各加若干倍水(如2-20倍)稀釋、混合、形成白色混合液,待其沉淀,吸取上方呈透明狀的水液,再加入若干份硅酸鈉,若仍有白色氧化硅生成,即可再混入若干比例的硅酸鈉,反之則再混入若干比例的鹵水,如此檢測直到沒有白色沉淀出現為止,即可獲得當時所使用的鹵水與硅酸鈉的最佳比例。因此用上述方式測試后以確定取當地鹵水與硅酸鈉混合最佳配比,即可以做大量的生產,以獲取相當穩定的產物。
本發明鹵水與硅酸鈉溶液混合后,需將混合物中的水溶液排出,不能采取已有技術壓力過濾法;本發明所專用的裝置是設置一容槽,于容槽的底層設滲水薄膜或具有毛細作用功能的編織物,于其下方設吸水層,使水溶液經毛細作用迅速使滲水物潤濕并向下滲出,而吸水層即迅速吸取編織物下方的水溶液,使混合物中的水溶液被部份排除,留在具有毛細作用功能的編織物上的白色產物,經過干燥、粉碎工藝,這些作法都是傳統方法,即得所需產品。
上述具有毛細作用功能的滲水物,可為一般棉布等類物品,該類物品纖維結合力足以承載其上方混合物,當被排除若干水溶液后,留在上面的仍含若干水溶液的氧化硅填料被刮取收集起來,并且該滲水物能再被反覆使用。
吸水層為具有強力吸水力的泡棉(市售種類甚多),其在吸取水溶液后,能因擠壓而使水溶液排出,并可重復使用。
按上述的方法,一種可直接將吸水泡棉做成容置鹵水與硅酸鈉混合物的容槽,當泡棉吸足水后所生成的產物留在容槽內,取出其上方的混合物,并擠壓容槽,使水溶液排出后,容槽再被重復使用。
為利于排除混合物中的水溶液,在吸水過程中,可進行攪拌及刮動進行毛細作用物的表層,以避免阻塞而造成吸水效果緩慢。
所述具有毛細作用功能的滲水物,除一般布匹外,還可由其他等效物品替代,所述的吸水層,除泡棉外,也可由其他等效物品替代。
本發明的制備氧化硅填料的方法是利用天然資源,采用制鹽廠排出的鹵水作原料,因此原料價格便宜,制備方法簡單,由于收集產物方法采用毛細作用法,不易把產物丟失,故產品回收率高。
現結合本發明的工藝流程圖及排除水溶液的裝置圖和實施例對本發明詳述如下
圖1本發明的一種制備氧化硅填料的工藝流程圖。
圖2本發明另一種制備氧化硅填料的工藝流程圖。
圖3本發明排除水溶液工藝所用裝置圖。
圖4本發明排除水溶液工藝所用另一種裝置圖。
圖5圖4中A-A剖線視圖。
圖面的簡單說明1……鹵水2……硅酸鈉3……攪拌4……分離裝置
5……水溶液6……干燥7……粉碎 8……干燥9……水10……攪拌11……分離裝置 12……水溶液13……干燥 14……粉碎15……干燥41……容槽 42……承載體43……泡棉層 44……混合物45……滲水布 46……泡棉帶47……滾輪 48……滾輪49……滾輪 50……排水槽51……注入器 52……刮板實施例1按圖1所示的本發明工藝流程圖實施,其中1為的鹵水,2為硅酸鈉,(其中2可以過濾,以濾除雜質),將2份重量的的鹵水及一份玻美濃度為41·Be′的硅酸鈉,注入圖3的容槽中混合攪拌,在充分混合后,即形成白色溶液(或糊狀)的混合物,將混合物注入分離工藝中的分離裝置的容槽41的承載體42上(如圖3所示),將水溶液5排出,其余留下的混合物則取出予以干燥(在100℃-120℃以上除去水份),待干燥至一定程度時,予以粉碎,再將粉碎物重復干燥而成。
實施例2按圖2的另一種工藝流程實施,為使混合物中的水溶液排除的較徹底,其中1、2、3、4、5流程與圖1的工藝流程所述相同,而分離裝置如圖3所示作分離作業后的混合物再加10倍份數的水,予以充分攪拌,使含在混合物中的水溶質再被稀釋溶于水中,將它注入圖3分離裝置使水溶液分離,其余留下混合物則按上述工藝干燥、粉碎后再干燥,即為氧化硅填料產物。
實施例3按實施例1的比例稱取鹵水及硅酸鈉,其中鹵水用5倍水稀釋后,再經過濾、電透析取出KCl的生苦鹵水作原料,其它工藝同實施例1。
實施例4按實施例1工藝,只是把2份鹵水,和一份玻美濃度為41·Be′的硅酸鈉均用2份水稀釋后再注入圖3的裝置里容槽41的承載體42上,如附圖3所示的本發明排除水溶液所用裝置的示意圖,包括一容槽41、一滲水承載體42及一吸水泡棉層43,將稀釋的鹵水1與稀釋的硅酸鈉2混合攪拌后的混合物44置入承載體42內,混合物44中的水溶液即逐漸滲入承載體42,而泡棉層43即逐漸吸收承載體42的水溶液,承載體42則再吸收混合物44的水溶液,如此持續進行,使混合物44的含水溶液量漸減,待減至一定程度時,將整個承載體42連同混合物44一并取出,并倒出(或刮取等)其中的混合物44,并經通常的干燥,粉碎即得氧化硅;又將泡棉層43取出擠壓,使水溶液流出排除;同時,承載體42也得適當的擰干,可再得復使用。
實施例5其它工藝同實施例1,原料混合及排除生成物水份是在發明的圖4所示專用裝置上進行的。
本發明另一種排除水溶液工藝所用裝置,包含一循環使用的滲水布45、一循環使用的吸水泡棉帶46等。
循環滲水布45的材質具有承載前述混合物44的能力,并且能使混合物44的水溶液滲透材料,為一寬幅的循環帶體,如圖4所示,其借助滾輪47使其呈循環轉動,滲水布45部份上方承載上述混合物44,其部份下方則設置泡棉帶46。
泡棉帶46為一與滲水布45約同寬的循環帶體,為吸水材料,具有迅速吸取滲水布45下方水溶液的特點;泡棉帶46由二只主要滾輪48帶動呈循環回轉,其速率約與滲水布45的行速相當,泡棉帶46的上方與滲水布45呈吻合狀,泡棉帶46的下方設二滾輪49,該二滾輪49呈擠壓泡棉帶46的狀態,用以擠壓含水溶液的泡棉帶46,并設一排水槽50將水溶液引流排出。
如圖4、5所示,成排的注入器51將混合物44注于寬幅滲水布45的上方,混合物44將平攤于滲水布45的中央位置(請參照圖5),兩旁在混合物44流動的過程中,其水溶液已滲入滲水布45及下方的泡棉帶46,因此,不必另設擋墻,混合物44在滲水布45、泡棉帶46移動的過程中,其水溶液即逐漸滲出并積滯在泡棉帶46里,當滲水布45運行至一定位置時,設一刮板52,將已減少若干水溶液的混合物44刮起,以進行傳統的干燥工藝或再混合攪拌水溶液,重新再施行前述排出水溶液的流程,以減少氧化硅填料中的其他殘留物質。
上述已排出若干水溶液的混合物44,經傳統的干燥、粉碎等工藝后,即為氧化硅填料,此種填料可按用途需要,其清洗混合物的次數任選,甚至可不必作清除水溶液的流程,直接以若干程度稀釋的鹵水與稀釋的硅酸鈉直接混合后干燥亦可得到氧化硅填料。
權利要求
1.一種氧化硅填料的制造方法,其特征在于包括按以下次序的幾個步驟進行①用海水經傳統方法的過濾和電透析后取出其中氯化鈉后的鹵水2份;和取1份玻美濃度為41·Be′的硅酸鈉溶液作原料,將兩種原料注入容槽內混合攪拌,生成白色沉淀溶液經毛細作用法排出其中部份水溶液后,取出水溶液再加入硅酸鈉仍有白色沉淀出現,再加入若干硅酸鈉,反之,則加鹵水,直至沒有白色沉淀為止,取出白色沉淀經通常的干燥、粉碎工藝而得氧化硅填料。
2.按權利要求1所述的氧化硅填料的制造方法,其特征在于還包括將鹵水經進一步取出其中的部份氯化鈉后再取出氯化鉀后的苦鹵水作原料。
3.按權利要求1所述的氧化硅填料的制造方法,其特征在于所述的經毛細作用法排出其生成物中部分水溶液是用強力吸水泡棉做成容槽,鹵水與硅酸鈉注入容槽內,當泡棉吸足水后,擠壓容槽,水溶液排除,白色氧化硅產物留在容槽內,再取出經干燥、粉碎得氧化硅填料。
4.按權利要求1、2所述的氧化硅填料制造方法,其特征在于還包括鹵水與硅酸鈉混合后,再加入2-20倍份數的水稀釋后攪拌。
5.按權利要求1所述的氧化硅填料的制造方法,其特征在于所述的經毛細作用法排出其中部分水溶液是用一專用裝置,該裝置包括容槽,一滲水承載體42及一吸水泡棉層43,將稀釋的鹵水1與稀釋的硅酸鈉2混合攪拌后的混合物44置入承載體42內,混合物44中的水溶液即逐漸滲入承載體42,而泡棉層43即逐漸吸收承載體42的水溶液,承載體42則再吸收混合物44的水溶液,如此持續進行,使混合物44的含水溶液量漸減,待至一定程度時,將整個承載體42連同混合物44一并取出,并倒出(或刮取等)其中的混合物44;再干燥、粉碎。
全文摘要
本發明關于一種氧化硅填料的制造方法。利用海水經過濾、電透析后取出其中氯化鈉和氯化鉀后的鹵水與硅酸鈉混合后,將混合溶液采用毛細作用法或注入專用裝置中下方具有毛細作用的滲水薄膜或編織物上,于其下方還設可分離的吸水層,使混合溶液中的部分水溶液滲入吸水層后,將混合物取下干燥、粉碎而成為氧化硅填料。本發明的氧化硅制造方法簡單,產品回收率高,原料成本低。
文檔編號C01B33/00GK1201757SQ97112429
公開日1998年12月16日 申請日期1997年6月10日 優先權日1997年6月10日
發明者蔡重弘 申請人:蔡重弘