[发明专利]一种由橄榄石生产球形二氧化硅的方法

说明书

本发明涉及一种生产铁和杂质含量很低的球形二氧化硅的方法，是通过在反应器中用盐酸或其它无机酸浸取天然硅酸盐，然后分离、洗涤、干燥和可能进行研磨制备的，所用原料是矿物，最好是尽可能纯净的单价矿质橄榄石，原料磨至粒径0.05到5毫米，最好是0.1到0.5毫米。

二氧化硅一般被用作多种产品的填充材料，具有广泛的用途。为获得作为填充材料的最好效果，使它不但具有足够的纯度和洁白度，而且能有多种多样的比表面和孔体积是很重要的。此处被称作杂质的物质，系指矿物学颗粒物，离子沉积物及其类似物。这对填充剂的吸附性能，粒度调节性能、磨损和折光性能来说，是至关重要的。另外，能控制颗粒大小和表面特性也是很重要的，可由此对填充剂引入产物及其效果维持控制。因此，如能生产出球形且一定粒度的二氧化硅将是很便利的。

本发明的目的是提供一种能生产出满足上述要求，即具有可控颗粒尺度和表面特性的球形二氧化硅的方法。这种二氧化硅具有相当于沉降二氧化硅的特性，后者作为填充剂有很多应用。这些产品是由硅酸钾和硫酸生产的。本发明的目的是用橄榄石作原料发展另外一种生产相应产品的流程。

这个目的是通过对本专利权利要求特征描述的方法达到的。

通过本发明，惊奇地发现，由橄榄石制得的石英为球形原生颗粒物，直径在30到70纳米(10^-9m)之间。根据本发明的方法获得的颗粒物是一种原生颗粒的聚集物，它能够在液体中容易地分散。本发明中还发现，二氧化硅原生颗粒的R度，比表面和根据BET方法测得的孔体积，可根据改变流程的浸取时间、温度和酸浓度而得到调节。这一事实使得根据本发明的方法获得具有期望特性的能满足相应要求的球形二氧化硅颗粒成为可能。

所用基本材料最好是由磨碎的橄榄石制得的，橄榄石(Mg_1.85Fe_0.15)SiO₄来自最可能是单价的天然矿质沉积物。将橄榄石和一种无机酸如盐酸、硫酸或硝酸混合，橄榄石溶解并形成一种含有酸阴离子和由橄榄石释放的阳离子(Mg²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺)的绿色液体。此外获得的固体残渣，是一种以凝胶形式存在的无定形二氧化硅(SiO₂)胶体。抽滤分离二氧化硅和液体，洗净残留的酸，干燥并研细。这样，就得到了一种白色粉末，由以原生颗粒存在并能形成更大颗粒聚集物的无定形二氧化硅组成。原生颗粒具有球体形状且直径在30到70纳米之间。这种材料具有大的比表面(100-450m²/g和大的孔体积(0.7～1，7Cm³/g)，因而具有很高的孔隙度。这一流程可控制成能得到期望的表面和/或孔体积。

这种产品在经过碾碎和研磨后，就可被用作一种填充剂、粘度调节剂、混凝土添加剂等。

浸出液可被用作制造含镁、镍和/或钴的化学物质的原料。矿质橄榄石含有大约30％的镁和≤0.3％的镍，它们能被溶解和回收。在提取金属镁或氯化镁的过程中，产生的氯可被回收并转化为盐酸，再用作浸取剂，如此循环使用。

如已经指出的，本方法中所用橄榄石尽可能是单价矿质沉积物。应用纯橄榄石而不是已被转为蛇纹石、滑石等的橄榄石，在这里是非常重要的。

在奥地利专利No.352 684中，已有一种从蛇纹石中提取二氧化硅的方法，这种二氧化硅也具有大表面。用这种方法生产的二氧化硅颗粒，浸取后和浸取前具有差不多相同的形状。由于在浸取过程中，矿物晶格中的氧化镁和氧化铁被从原先位置上迁出，所以得到的矿物颗粒是多孔的。因此，在应用和要获得细粒时，就要经过多次磨碎过程，从而需要很多能量。用通常的磨碎方式也不可能得到粒度在30到70纳米这样小的颗粒。在这个过程中，所提取二氧化硅的BET值取决于原料的粒度。当原料蛇纹石的粒度在1到3毫米时，可得到最高的BET值。

另外，在挪威专利No.162 200中，描述了一种从天然硅酸盐中生产活性二氧化硅的方法。所提取的材料经受湿法分离过程，即分离不可溶部分和重的可溶部分如橄榄石。这表明这个流程中除橄榄石外的其它天然硅酸盐也能优选地用作原料。

挪威专利No.143 583中描述了一种从天然硅酸盐中浸取金属组分的方法。已经发现，为获得金属组分的最大浸出产额，基础材料的粒度在0.3到5毫米之间是非常有利的。本流程的副产品是一种主要由硅酸组成的残渣。含有杂质的硅酸不能用来生产满足当今需要的大多数二氧化硅产品。