[发明专利]一种由农业废弃物制备植物性硅的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及硅材料领域，具体而言，涉及一种由农业废弃物制备植物性硅的方法及装置。

背景技术

无论是在通讯、电子、航空等高科技领域中，还是在橡胶、塑料、建材、日用化工等生产、生活领域中，都有着硅材料的广泛应用。而硅材料的制备，在传统上则是以硅矿石为原料，经冶炼、化学反应等方法进行，不仅成本高、能耗高、技术复杂，而且对于设备的精度要求高，还会由于矿石的开采产生环境破坏，所产生的废水、废料等也会造成环境污染。

由于大规模的农业生产，我国每年会产生大量的农业废弃物，例如，我国大面积的水稻种植就会产生大量稻壳、稻糠或者稻秆等农业废弃物，由于综合利用(例如发酵肥料或者发电)的规模有限，大部分的农业废弃物还是需要采用掩埋或者焚烧的方法进行处理。然而，掩埋需要占用大量的土地，这对于人口较为密集的农业生产区而言并不现实，而焚烧则会造成空气污染，影响健康。

农作物在生长过程中，会从土壤中吸收各种元素，例如水稻就是一种天然的富集硅酸的植物，稻壳中的主要成分就是碳化物和硅化物，其焚烧后的灰烬中，就含有大量的二氧化硅等硅化物成分。同时，由于植物中所吸收的硅化物都经过的生物性的“加工”，也使得其所富含的硅化物具有较高的纯度和活性，将其进行有效提取，则不仅能够实现农业废弃物的充分利用，同时也能够减少对于自然硅矿资源的依赖。

现有的以农业废弃物为原料进行二氧化硅等硅材料的提取和制备方法中，多需要对农业废弃物进行持续加热，而且在加热后还需要进行化学处理，所得产物的粒径难以控制，往往还需要进一步的研磨，不仅工艺复杂，而且能耗高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种由农业废弃物制备植物性硅的方法，本发明所述的方法中，以农业废弃物为原料，能够在降低硅材料生产成本的同时，实现农业废弃物的充分利用；同时，本发明方法能耗低，且产物纯度高、粒径均匀。

本发明的第二目的在于提供一种由本发明所述的方法所得到的植物性硅，本发明植物性硅具有纯度高、颗粒粒径均匀等优点。

本发明的第三目的在于提供一种用于实施本发明方法的装置。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种由农业废弃物制备植物性硅的方法，所述方法包括如下步骤：将农业废弃物加热后，停止外部加热；然后，在外加磁场下，农业废弃物逐渐升温；然后，调整温度，并继续放置；接着降温，将产物分离，并分别得到植物性硅和熏灰。

优选的，本发明所述的由农业废弃物制备植物性硅的方法中，所述农业废弃物为稻壳、稻糠、高粱壳、稻杆、高粱秆，或者玉米秆中的一种或几种的混合物。

优选的，本发明所述的由农业废弃物制备植物性硅的方法中，所述将农业废弃物加热为将农业废弃物加热至200～400℃。

优选的，本发明所述的由农业废弃物制备植物性硅的方法中，所述外加磁场为由磁体所提供的外加磁场。

优选的，本发明所述的由农业废弃物制备植物性硅的方法中，所述农业废弃物逐渐升温为：在加热余温以及外加磁场下，农业废弃物在3～5h内，逐渐升温至600～1500℃。

优选的，本发明所述的由农业废弃物制备植物性硅的方法中，所述继续放置的时间为6～10h。

同时，本发明还提供了由所述的农业废弃物制备植物性硅的方法所得到的植物性硅。

进一步的，本发明也提供了一种用以实施本发明所述的由农业废弃物制备植物性硅的方法的装置。

优选的，本发明所述的装置中，包括加料口、炉体和出料口；其中，农业废弃物由加料口中加入炉体。

优选的，本发明所述装置中，所述炉体内还设置有用以提供外加磁场的磁体。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明方法中，采用外加磁场的方法进行生产，从而可以控制颗粒在燃烧过程中能保持很高的各向异性，从而使得产物植物性硅的粒径更加均匀；

(2)本发明方法能够一次生成、并提供微米级粒径均一的颗粒硅材料，减少了硅的粉碎和研磨成本；

(3)本发明方法中，仅在启动阶段进行加热，而在后续的制备过程中，通过农业废弃物自身的能源和磁场的作用，实现升温反应，不需要额外提供能量，这相较于传统持续加热的方法而言，节约了大量的能耗；

(4)本发明方法中，通过以稻壳，秸秆，玉米杆等的农业废弃物为原料，大大的降低了有机硅的生产成本，并且为农业上处理秸秆等焚烧还田所产生的大量污染提供了良好的解决方案。

附图说明