[发明专利]用于制备硅酸盐的新颖方法及其用于制备沉淀二氧化硅的用途

说明书

本发明涉及一种用于制备硅酸盐的新颖方法，该方法包括：使稻壳灰与硅酸盐前体P1反应以获得具有SiO₂/M_xO摩尔比MR₂的硅酸盐S2，其中该前体P1是：具有SiO₂/M_xO摩尔比MR₁的硅酸盐S1，使得MR₂>MR₁；或者砂与金属氢氧化物的混合物。

技术领域

本发明涉及一种用于由稻壳灰制备硅酸盐的新颖方法以及由此硅酸盐制备沉淀二氧化硅的方法。

背景技术

已知硅酸盐、尤其硅酸钠是通过用强碱(如氢氧化钠或氢氧化钾)对天然石英砂进行热处理来获得的。例如，硅酸钠可以根据以下反应通过用氢氧化钠直接侵蚀砂来获得：

n SiO₂+2 NaOH n SiO₂,Na₂O+H₂O。

利用这些硅酸盐、尤其硅酸钠作为制备沉淀二氧化硅的原材料是已知的。

硅酸盐也可以由稻壳灰获得。稻壳被认为是碾米厂中的工业废料。

碾米工业产生大量的废弃稻壳，其占收割稻米的总重量的按重量计约22％。

稻壳在碾米厂中经常被用作燃料来产生用于蒸谷过程的蒸汽。燃烧时，稻壳重量的约20％转化成灰，其被称为稻壳灰。稻壳灰进而含有按重量计约80％-90％的具有非常低结晶度的无定形二氧化硅，其中主晶相典型地是方石英，此外还有碳杂质以及痕量的多种金属如镁、钾、铁、铝、钙。

已经描述了由稻壳灰获得的无定形二氧化硅的若干用途。

WO 01/74712和WO 2004/073600描述了由稻壳灰制备沉淀二氧化硅，这些文献披露了用于通过将酸添加到通过生物质灰的苛性消化获得的硅酸盐溶液中来制备沉淀二氧化硅的方法。

US 5,833,940披露了可溶性硅酸盐的制备，该可溶性硅酸盐是通过溶解在生物来源二氧化硅(如稻壳灰)的碱溶液中形成的。

从砂开始制造沉淀二氧化硅的方法典型地包括以下步骤：其中用强碱(例如氢氧化钠或氢氧化钾)将砂溶解，以获得硅酸盐。该步骤一般是在过量强碱的存在下进行的。在随后的沉淀反应中，通过将成比例的量的酸化剂(如硫酸)添加到该硅酸盐溶液中来形成二氧化硅。因此，重要的是降低在制备硅酸盐的过程中使用的碱的量，因为这将因此降低用于制备沉淀二氧化硅的酸化剂的量。

发明内容

本发明的第一个目标是提供一种用于制备具有高SiO₂/M_xO摩尔比的硅酸盐的新颖方法，该硅酸盐可以用作制备沉淀二氧化硅的原材料。

本发明的另一个目标是提供一种用于制备具有增加的SiO₂/M_xO摩尔比的硅酸盐而不增加所使用的碱的量的方法。本发明的方法允许制备具有高SiO₂/M_xO摩尔比的硅酸盐，同时相对于现有技术使用总量降低的碱。

本发明的第一个目的是一种用于制备硅酸盐S2的方法，该方法包括以下步骤：使稻壳灰与至少一种硅酸盐前体P1反应以获得具有SiO₂/M_xO摩尔比MR₂的硅酸盐S2，其中该前体P1是：

-具有SiO₂/M_xO摩尔比MR₁的硅酸盐S1，使得MR₂>MR₁，

-或者砂与至少一种金属氢氧化物的混合物。