一種利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法，屬于氟化工領域。
【背景技術】
[0002]硅酸鈣晶須是一種新型的無機硅酸鹽保溫絕熱材料，這種材料具有導熱系數低、體積密度低、耐高溫等優點，是一種性能優良、環境友好的新型絕熱材料，在工業生產和建筑節能中有著非常廣泛的應用前景。目前用做保溫的硅酸鈣絕熱材料主要有兩種:一種是托貝莫來石型，最高使用溫度為650°C，另一種是硬硅鈣石型，使用溫度可達ΙΟΟΟ?，它們均具有優越的保溫隔熱性、高溫穩定性、耐久性，已廣泛用于工業設備及管道等的保溫。
[0003]目前國內外硅酸鈣晶須的制備方法主要有微乳法、水熱合成法等。微乳法制備硅酸鈣晶須是通過特定表面活性劑形成一個分散的、連續的、穩定的納米尺寸的水核，微乳體系中生長的納米材料的尺寸和形貌與其水核直徑緊密相關，從而得到硅酸鈣晶須，該法制備條件較為苛刻且工藝過程較難控制，不適于工業大規模生產。水熱合成法制備硅酸鈣晶須，是在高溫、高壓條件下，采用帶攪拌裝置的高壓反應釜，通過對二氧化硅和氫氧化鈣的懸浮液在一定反應條件下進行水熱反應而制得，該法具有工藝過程簡單、制備產品質量好等優點，已被大多數硅酸鈣生產企業采用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述缺點，提供一種原料成本低、環境污染少的制備硅酸鈣晶須的方法。
[0005]本發明的技術方案為:一種利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法，主要分為4個工藝步驟:①原料預處理:首先用質量百分含量為10%-40%的氫氧化鈉溶液浸泡含氟硅渣，其中氫氧化鈉溶液用量與含氟硅渣用量質量比為1.3-4.5:1，控制反應溫度70-90°C、反應時間l_2h、攪拌速度300rpm，反應結束后靜置半小時并過濾，濾液為硅酸鈉溶液，備用；然后向質量分數為30%-50%氯化鈣溶液中加入一定質量的EDTA，EDTA與氯化鈣物質的量比為1-1.5:1，用氫氧化鈉調節溶液pH值為12-13，混合均勻后備用，溶液中的媽離子與E:DTA穩定絡合，備用。②反應合成:將原料預處理步驟中準備好的氯化鈣溶液緩慢滴加至制備好的硅酸鈉溶液中，滴加時用鹽酸和氫氧化鈉將反應液pH值穩定控制為13-13.5，并控制反應溫度為200-230°C、反應時間5-8h，反應所加入的鈣硅比為1-1.3:1 (摩爾比)。③過濾:將上述經反應合成步驟后的反應液過濾，濾餅用水多次洗滌，直至pH為7~8為止；④干燥:取上述過濾后的濾餅，置于恒溫干燥箱中，控制干燥溫度為105°C，干燥3小時，得到產品硅酸鈣晶須。
[0006]所用含氟娃澄的組成為二氧化娃35-40%，氟5-8%，余量為水。
[0007]本發明的硅酸鈣晶須制備方法采用價格低廉的含氟硅渣作為原料，利用EDTA作為鈣離子絡合劑使得水熱反應過程中鈣離子逐步釋放與硅酸鈉反應，從而制備質量良好的硅酸鈣晶須產品，可作為保溫材料廣泛用于工業設備及管道等的保溫。
【具體實施方式】
[0008]實施例1
取含氟硅渣100g，用450g質量百分含量為10%的氫氧化鈉溶液浸泡含氟硅渣，并控制反應溫度70°C、反應時間lh、攪拌速度300rpm，反應結束后靜置半小時并過濾，濾液為硅酸鈉溶液，備用；然后向215g質量分數為30%的氯化鈣溶液中加入171g EDTA，用氫氧化鈉調節溶液pH值為12，混合均勻后備用。
[0009]將氯化鈣溶液緩慢滴加至制備好的硅酸鈉溶液中，滴加時用鹽酸和氫氧化鈉將反應液pH值穩定控制為13，并控制反應溫度為200°C、反應時間5h，反應結束后過濾，濾餅用水多次洗滌，直至PH為7~8，將上述洗滌后的濾餅置于恒溫干燥箱中，控制干燥溫度為105°C，干燥3小時，得到產品硅酸鈣晶須。產品呈長纖維狀，直徑0.1-lum，長度80_100um，產品中硅酸鈣純度為97.2%。
[0010]實施例2
取含氟硅渣100g，用130g質量百分含量為40%的氫氧化鈉溶液浸泡含氟硅渣，并控制反應溫度90°C、反應時間2h、攪拌速度300rpm，反應結束后靜置半小時并過濾，濾液為硅酸鈉溶液，備用；然后向130g質量分數為50%的氯化鈣溶液中加入256g EDTA，用氫氧化鈉調節溶液pH值為13，混合均勻后備用。
[0011 ] 將氯化鈣溶液緩慢滴加至制備好的硅酸鈉溶液中，滴加時用鹽酸和氫氧化鈉將反應液pH值穩定控制為13.5，并控制反應溫度為230°C、反應時間8h，反應結束后過濾，濾餅用水多次洗滌，直至PH為7~8，將上述洗滌后的濾餅置于恒溫干燥箱中，控制干燥溫度為105°C，干燥3小時，得到產品硅酸鈣晶須。產品呈長纖維狀，直徑0.1-lum，長度70_90um，產品中硅酸鈣純度為98.3%ο
[0012]實施例3
取含氟硅渣100g，用260g質量百分含量為20%的氫氧化鈉溶液浸泡含氟硅渣，并控制反應溫度80°C、反應時間1.5h、攪拌速度300rpm，反應結束后靜置半小時并過濾，濾液為硅酸鈉溶液，備用；然后向161g質量分數為40%的氯化鈣溶液中加入205g EDTA,用氫氧化鈉調節溶液pH值為12.5，混合均勻后備用。
[0013]將氯化鈣溶液緩慢滴加至制備好的硅酸鈉溶液中，滴加時用鹽酸和氫氧化鈉將反應液pH值穩定控制為13.3，并控制反應溫度為220°C、反應時間7h，反應結束后過濾，濾餅用水多次洗滌，直至PH為7~8，將上述洗滌后的濾餅置于恒溫干燥箱中，控制干燥溫度為105°C，干燥3小時，得到產品硅酸鈣晶須。產品呈長纖維狀，直徑0.1-lum，長度40_60um，產品中硅酸鈣純度97.9%。
[0014]實施例4
取含氟硅渣100g，用173g質量百分含量為30%的氫氧化鈉溶液浸泡含氟硅渣，并控制反應溫度80°C、反應時間lh、攪拌速度300rpm，反應結束后靜置半小時并過濾，濾液為硅酸鈉溶液，備用；然后向215g質量分數為30%的氯化鈣溶液中加入171g EDTA，用氫氧化鈉調節溶液pH值為13，混合均勻后備用。
[0015]將氯化鈣溶液緩慢滴加至制備好的硅酸鈉溶液中，滴加時用鹽酸和氫氧化鈉將反應液PH值穩定控制為13，并控制反應溫度為230°C、反應時間6h，反應結束后過濾，濾餅用水多次洗滌，直至pH為7~8，將上述洗滌后的濾餅置于恒溫干燥箱中，控制干燥溫度為105°C，干燥3小時，得到產品硅酸鈣晶須。產品呈長纖維狀，直徑0.1-lum，長度60_80um，產品中硅酸鈣純度98.2%。
【主權項】
1.一種利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法，其特征是主要分為4個工藝步驟:①原料預處理:首先用質量百分含量為10%-40%的氫氧化鈉溶液浸泡含氟硅渣，其中氫氧化鈉溶液用量與含氟硅渣用量質量比為1.3-4.5:1，控制反應溫度70-90°C、反應時間l_2h、攪拌速度300rpm，反應結束后靜置半小時并過濾，濾液為硅酸鈉溶液，備用；然后向質量分數為30%-50%氯化鈣溶液中加入一定質量的EDTA，EDTA與氯化鈣物質的量比為1-1.5:1，用氫氧化鈉調節溶液PH值為12-13，混合均勻后備用，溶液中的鈣離子與EDTA穩定絡合，備用； ②反應合成:將原料預處理步驟中準備好的氯化鈣溶液緩慢滴加至制備好的硅酸鈉溶液中，滴加時用鹽酸和氫氧化鈉將反應液pH值穩定控制為13-13.5，并控制反應溫度為200-230°C、反應時間5-8h，反應所加入的鈣硅摩爾比為1-1.3:1 ； ③過濾:將上述經反應合成步驟后的反應液過濾，濾餅用水多次洗滌，直至PH為7~8為止; ④干燥:取上述過濾后的濾餅，置于恒溫干燥箱中，控制干燥溫度為105°C，干燥3小時，得到產品硅酸鈣晶須。2.根據權利要求1所述的利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法，其特征是所用含氟硅澄的組成為二氧化娃35-40%，氟5-8%，余量為水。3.根據權利要求1所述的利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法，其特征是采用EDTA作為鈣離子絡合劑，將氯化鈣溶液中的鈣離子穩定絡合，使之在與硅酸鈉溶液反應時逐步釋放鈣離子，形成大小均勻的硅酸鈣晶須。
【專利摘要】本發明公開了一種利用含氟硅渣制備硅酸鈣晶須的方法，它是以無水氟化氫生產企業的副產物含氟硅渣為原料經過原料預處理、合成、過濾、干燥等工藝步驟制備而成。利用氟硅酸為原料生產無水氟化氫的過程中會伴生大量的含氟硅渣，目前采用堆存處理，不利于企業的安全環保生產,本發明方法以其為原料制備應用范圍廣、經濟價值高的硅酸鈣晶須產品，不僅創造了一定的經濟效益，還解決了無水氟化氫企業含氟硅渣固廢物的處理難題，變廢為寶，是一種綠色環保型生產工藝。
【IPC分類】C30B7/14, C30B29/62, C30B29/34
【公開號】CN104911715
【申請號】CN201510379602
【發明人】郭舉, 劉旭
【申請人】甕福（集團）有限責任公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年7月2日