[其他]利用谷壳制造无定形二氧化硅超微粉末的方法

说明书

本发明涉及一种利用谷壳制备无定形二氧化硅超微粉末的方法。

无定形或结晶二氧化硅在工业方面都有着广泛的应用。目前在工业无定形二氧化硅的制造工艺，所采用的原料都是来源于矿物界，比如石英砂，其制造成本是很高的。

在与本发明主题相关的现有技术方面，目前，农业废弃物，如谷壳、麦壳、稻草的再利用已引起人们的普遍关注。人们经过长期研究发现，谷壳、稻草、小麦壳、燕麦壳含有很高的二氧化硅。人们已经利用谷壳、稻草制造建筑材料，例如英国的一项专利GB2050341公开了一种用稻壳或稻草制造水泥的方法。该发明是利用稻草燃烧后的灰与氧化钙或氢氧化钙等混合，添加一些附加物质制造水泥。例如美国专利US4049464，为了获得建筑用二氧化硅，先将谷壳放在200～450℃燃烧一次，第二次在450～550℃加入氧化剂燃烧，第三次在700～800℃燃烧，获得建筑用结晶二氧化硅。

本发明的发明人经过长期对谷壳、稻草里无定形二氧化硅形态、结构的探索研究，发现谷壳、稻草里含有无定形二氧化硅，且颗粒均一，直径很小，呈球状。根据产地不同，所含无定形二氧化硅有所差别，以中国南方水稻的稻壳为例，所含无定形二氧化硅颗粒直径0.04～0.05微米，含量15～16%，形态球状，有实心和空心两种结构。

本发明的目的在于：保留谷壳、稻草里二氧化硅的结构，提取无定形二氧化硅超微粉末。

下面介绍本发明实现的详细过程：

本发明实现的工艺过程主要有两项：一是焙烧，二是清洗。

首先将谷壳分层放置在窑内，并在每一层设有通气管，通气管管壁开有小孔。窑内不需添加其他燃料，谷壳的焙烧完全是利用每公斤谷壳含有的3500～4000卡热量逐层进行引燃焙烧通过对通气管排出进入窑内空气量的控制，将窑内温度控制在600℃以下。焙烧完毕后，用稀盐酸或稀硫酸处理60～90分钟并用蒸馏水或离子交换水冲洗，去除产品中含有的氧化镁、氧化钠、氧化钙、氧化钾等杂质，干燥后，用气流粉碎机（Fluidenergymill）解碎，即可获得含量为92～95%白色的无定形二氧化硅超微粉末。

用本发明所述的方法制取的无定形二氧化硅，经日本日立公司H600型透射电镜观测，二氧化硅颗粒直径为0.04～0.05微米，颗粒之间连结很松散，每一颗粒有上百以上的微孔，其中有一种内部为空心结构，上述观测结果证实，根据本发明制造无定形二氧化硅超微粉末保留了原来谷壳中二氧化硅的自然结构。见图2。

下面是本发明的具体实施例：

在本实施例中，砖窑内的谷壳分四层放置，见图1;在每一层谷壳（1）上覆盖一层黑谷壳灰，每一层都通有通气管（2），通气管直径为10～15公分，通气管管壁四周开有直径为2毫米的微孔。引火后，谷壳在窑内焙烧，通过控制通气管的进气量来将窑内温度控制在600℃以下，避免谷壳中二氧化硅结构受到破坏。5万公斤谷壳（中国南方品种）完全焙烧需要三十天。谷壳在窑内焙烧完毕后取出产品，出窑后的产品含有钙、钾、钠、镁、铁等氧化物，用2～10%的盐酸处理60～70分钟，然后用蒸馏水冲洗。在低温烤干后，使用气流粉碎机进行解碎。即可得到含量为92～95%的特殊结构的白色无定形二氧化硅粉末。

用本发明制取的无定形二氧化硅保留了谷壳中二氧化硅的特殊结构。不仅利用谷壳，用稻草或麦壳也同样可以制取无定形二氧化硅超微粉末。

用本发明所述的方法获得的无定形二氧化硅与目前以矿物为原料制造出来的无定形二氧化硅相比，具有直径大小均一，颗粒呈球状，还有中空结构的特征。这种无定形二氧化硅在工业上有着广泛的用途，不含任何对人体有害物质。

利用谷壳或稻草制造无定形二氧化硅超微粉末，方法简单，成本低廉，原料来源极其丰富，可以大量生产。

附图说明：图1为窑的结构;

1-谷壳2-通气管

3-黑谷壳灰4-窑体

图2为无定形二氧化硅超微粉末形态结构照片

照片是用H600A型透射电镜获得的，加速电压100KV，放大倍数100，000倍。