[发明专利]硅渣制硅溶胶

说明书

本发明公开了硅渣制硅溶胶的生产方法。以硅渣、烧碱、水反应制成稀硅酸钠溶液M＝3.2～3.3，SiO₂含量为4％～4.1％，比重：Be′6.15°～Be′6.20°，再经阳、阴离子树脂交换，母液的制备、增粒，去水浓缩生产的普通型硅溶胶、高浓度硅溶胶和酸性硅溶胶。

1、技术领域：本发明涉及硅渣制硅溶胶的生产方法，属硅化物的生产技术领域。

2、背景技术

硅溶胶是无机硅化物中很有发展前途的一系列产品，在机械制造、石油化工、轻纺、电子等行业得到广泛应用，常需要它作粘合剂、涂层材料等。这是由于它具有耐腐蚀性、化学性质稳定、耐高温、抗氧化、抗湿气侵蚀、绝缘性好。因此，在近几十年来，在工业各行业中得到广泛应用、研究和生产。

硅溶胶是指二氧化硅在水中的分散体系，以msio₂nH₂O表示，其胶粒在1～100毫微米，工业上用得最多的粒径是10～20毫微米，并含有少量的稳定剂，如氨水、氢氧化钠溶液。

硅溶胶按酸碱性可分为酸性硅溶胶和碱性硅溶胶。按浓度又分为普通型硅溶胶和高浓度硅溶胶，以有机介质作分散剂称有机硅溶胶，按使用性能不同，又可分为铅酸蓄电池硅溶胶、玻璃纸硅溶胶、铸造用硅溶胶等。国内研究和生产最多的是二氧化硅含量在30％，PH在8.5～9.5的硅溶胶。

把二氧化硅超细粒子制成胶体溶液，最早于1861年在实验室由英国人汤姆和格雷汉姆发现的，1951年美国的斯韦林用电渗析，从硅酸中制成的商品硅溶胶，并取得专利。1941年，美国人波特首先提出离子交换法制备硅溶胶的方法。此后，由于电子显微镜的出现，才有可能对硅溶胶的性能，例如胶粒的大小、胶粒的生长、形状、表面状态、稳定性、粘度和凝胶化进一步研究，硅溶胶才大规模工业化生产和逐步广泛应用。

目前世界主要生产硅溶胶公司：美国的杜邦公司和纳尔柯公司、孟山都公司、日本的日产化学公司。

我国的硅溶胶研究和生产始于本世纪60年代，由中科院兰州化学研究所首先研究和生产了硅溶胶。此后，北京、上海、青岛、广州、温州等地相继实现了工业化生产，并且青岛海洋化工厂生产了高浓度硅溶胶，取代了进口产品。但生产原料硅酸钠均是干法生产的高模数玻璃固体，再经蒸汽水解成溶液，能耗大、环境污染严重。

硅渣是生产氟化钠、氟化钾的废渣，外观呈白色粉末，含水70～80％，是一种二氧化硅的水合物，其废渣反应方程式：

Na₂SiF₆+4NaOH＝6NaF+SiO₂+2H₂O

K₂SiF₆+4KOH＝6KF+SiO₂+2H₂O

硅渣可作为硅化物的生产原料，减少对环境的污染，但至今未见工业生产的先例。

3、发明内容

本发明的目的：提供一种硅渣制硅溶胶的生产方法。

一、生产原理：硅渣中的SiO₂与NaOH反应生成硅酸钠。阳离子交换树脂上含有阳离子H⁺，当硅酸钠用水稀释时，硅酸钠中离解出来阳离子Na⁺，通过交换柱时，取代了树脂上的H⁺，这时硅酸钠的Na⁺就被除去，阳离子H⁺与硅酸钠的SiO₃形成HSiO₃。

硅酸钠离子交换反应方程：

2R-SO₃H+Na₂OmSiO₂→2R-SO₃Na+mSiO₂+H₂O