硅胶的制备与成型加工

硅胶的制备与成型加工 2006年第5期中国非金属矿工业导刊第57期 [加工技术及设备] u. 涮潼制耆蜀成型抽_ 何凯,段滋华 (太原理工大学化工学院,太原030024) 摘要:本文介绍了硅胶的性质,用途,并对水玻璃为原料硫酸法制备形状各异的硅 胶和变色硅胶的生产方法,生产工 艺和生产流程进行了详细论述. 关键词:水玻璃;硅胶;变色硅胶;生产工艺 中图分类号:TQ177.4;TQ127.2文献标识码:A文章编号:1007—9386(2006)05— 0046—02 PreparationofSilicaGelandMouldingProcessing HeKai (ChemicalEngineeringandTechnologyCollege,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyua n030024,China) Abstract:Thistextintroducedthepropertyanduseofsilicagel,anddiscusseddetailedlyprodu ctivemethodandtechnicsaswell asflowforpreparationofvarioussilicagelandtumcolorssilicagelfromrawwaterglassusings ulfuricacidmethod. Keywords:waterglass;silicagel;rumcolorssilicagel;productiontechnics 1前言 硅胶是由硅酸凝胶mSiO,?刀H,0适当脱水而成 的颗粒大小不同的多孑L物质.具有开放的多孑L结构, 比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面很大,能吸附许多物质,是一种很好的干燥 剂,吸附剂和催化剂载体..硅胶的吸附作用主要是 物理吸附,可以再生和反复使用. 生产硅胶的主要原料是硅酸钠(俗称水玻璃,泡 花碱),它是由硅石化学加工而得.即石英矿粉与纯 碱在1100,1350~C的高温下焙烧生成的熔融物,用 水浸取得到无色透明的粘稠液体. 2硅胶的韦0备 硅胶的生产方法有:硫酸法,将硅酸钠和硫酸 (也可用其他酸类)反应而得;复分解法,用硅酸钠和 水溶性盐类作用而得;沉淀法,借助于各种有机化 合物从碱金属硅酸盐类溶液中析出硅胶而得;电解 法,硅酸钠电解而得.硫酸法是目前常用的方法. 2.1粗细孑L块状硅胶 粗细孑L块状硅胶呈玻璃状透明或半透明的无光 泽的粒状体或块状体,具有多微孑L结构和高的热稳 定性.主要用作干燥剂,防潮剂,防锈剂和石油化 工催化剂的载体或吸附剂,也可用于变压器油的除 酸再生.硫酸法的生产流程如图1所示. 所用原料为模数3.3?0.1的硅酸钠,硫酸和氨 水.待静置澄清的稀硅酸钠溶液(密度为1.25g/cm, 图1硫酸法生产粗,~-B:FL状硅胶流程 Na,O含量为6%-6.2%)和浓度为30%?1.5%的稀 硫酸,用一定压力于20,30?时分别由反应喷头处 喷出,相遇而高速化合出硅溶胶,其反应如下: Na2SiO3+H2SO4+H2O—Na2SO4+H4SiO4 硅溶胶在酸性介质中极不稳定,立即凝成硅凝胶: 埘H4SiO4l二刀iO2?力H,O+(2m一力)H,O 硅凝胶在老化槽内老化36h以上,然后将凝胶 割成不大于3cm碎块并水洗,除去硫酸钠(对细孑L块 状硅胶当水洗到一定程度时,需用热的较淡的稀酸 反复洗涤).水洗后,若制粗孑L硅胶则把硅胶置于 0.13%,0.18%稀氨水中,于20,30?温度下浸泡 16h,直至凝胶中含碱量达到0.03%为止,取出烘干. 若制细孔硅胶则将硅胶置于0.016%,0.02%稀硫酸 溶液中于25,30?下浸泡12h,直至凝胶中含酸量 达到0.O1%,0.O15%为止,取出烘干. 收稿日期:2004—06—06 修回日期:2004一l2—29 作者简介:何凯,女,48岁,副教授. 2006年第5期中国非金属矿工业导刊总第57期 硅胶的烘干是在隧道式烘干室内进行.第一次 烘干后用振动筛筛选出比较整齐的颗粒,然后进行 二次干燥,即得成品. 2.2粗细孑L球形硅胶 粗细孑L球形硅胶呈白色透明或不透明的球形颗 粒.由于它表面光滑并呈球形,因而机械强度高,不 易破碎,阻力也较小.主要用作干燥剂,防潮剂,防 锈剂和石油化工催化剂的载体或吸附剂,特别适用 于变压器油的除酸再生. 生产方法采用硫酸法.将稀硅酸钠和稀硫酸在 一 定的pH值下反应生成凝胶并在热油中成型,经蒸 汽老化,硫酸交换,漂油,水洗,干燥,筛选等步 骤而得产品.硫酸法的生产流程如图2所示. 帅千 图2硫酸法生产粗,细孔球状硅胶流程 将静置澄清的密度为1.204g/cm,Na!O含量为 5.12%,5.25%的硅酸钠稀溶液和浓度为20%的稀 硫酸溶液用一定的压力分别打到反应喷头处,使其 高速化合成硅溶胶: Na,SiO3+H,SO4+H,O—Na,SO4+H4SiO4 硅溶胶由伞形分配盘分散进入成型柱的油浴 内,借本身的表面张力而收缩成球形.由于硅溶胶 在酸性介质(pn值=6.6,7)和在受热的情况下是极 不稳定的,因而在5,7S内迅速凝成硅凝胶: mH4SiO4—一脚SiO,?nH,O+(2m—n)n,O 球形凝胶由成型柱底部的循环水带出,进入筛 子被分离出来. 如制粗孑L球形硅胶,则把凝胶用蒸汽老化8h以 上,在水洗槽中用0.1%,0.2%稀硫酸溶液浸泡12h, 再用0.06%的合成洗涤剂液洗去表面的油污,最后 再水洗除去SO,用0.07%,0.1%的合成洗涤剂液 进行表面活化处理,经干燥筛分后即得成品. 如制细孑L硅胶则直接把凝胶在水洗槽内进行 l6h的酸交换,交换液含硫酸2%,2.3%,温度为 25,30?.然后用0.06%pH值=4的合成洗涤剂液 洗去油污,再用40,60?热水进行水洗,至胶中含 酸量为(4,6)×l0后捞出干燥并筛分即得成品. 2.3球状,块状变色硅胶 蓝胶(蓝一紫,红型)的分子式xSiO!?yCoC11? zH,O,在不同的相对湿度下能显示不同的颜色,灵 敏度较高.因此用于指示密闭包装物内空间介质的 相对湿度,也用作仪表防潮剂和气体干燥剂. 采用浸渍法.籽细孔硅胶经吸湿,闷料,浸染, 脱水,烘干等步骤而制得.生产流程如图3.原料为 细孑L球形,块状硅胶和氯化铵. 图3浸渍法生产蓝胶流程 籽细孔硅版中的混杂物拣去,用磁石除去其中 的铁屑,再用孑L径为1.5mm的金属筛筛去细小碎屑, 装盘放于吸湿室内,在吸湿室内用直接蒸汽进行硅 胶的吸湿,按3,6,9h分三次逐渐开大蒸汽,室内 温度用冷风泵进行调节,以上层胶盘不超过70?为 宜.每6,8h上下串盘和翻料一次,20h后检查是 :否吸湿完全(以在水中不炸裂为准).吸湿完后倾人 浸染器内进行闷料,使其吸湿均匀一致. 为了保证蓝胶质量,在大批浸染以前应先试浸 染小样,待小样合格后方可进行大样浸染.浸染液配 方为:取氯化钴170g,氯化铵60g加水配成1000mL, 再加16%工业氨水约5mL,使染液含碱量在 0.078%,0.085%.在用母液浸染时,应酌加氯化钻 和氯化铵,以补充钴,铵的不足. 浸染时按染液1L和干胶1.1kg之比进行浸染. 把吸湿胶一次倾人浸染液中,迅速搅拌,保持室温 在l5?以上,浸染6,12h,同时经常搅拌.浸染后 经离心脱水,再在90,110?下烘干20h,直至水份 达到2%时,卸盘,过筛即得成品. 2.4微球形细孑L硅胶 具有多微孑L结构,比表面积,机械强度,二氧 化硅含量高的透明或半透明微小颗粒.热稳定性好, 耐酸性好(氢氟酸除外),溶于浓碱,无毒,无臭.对 水蒸汽及其他气体和溶剂具有强烈的吸附作用.用 于石油化工,合成纤维,合成橡胶,医药等作为催 化剂或催化剂载体.也用于绝缘油的除(下转第48页) 2006年第5期中国非金属矿工业导刊总第57期 [加工技术及设备] 静 刘明红 (华中莫来石有限责任公司,湖南辰溪4195O0) 中图分类号:TD463文献标识码:A文章编号:1007—9386(2006)050048一Ol 湖南省辰溪华中莫来石有限责任公司有四台滚 筒式干粉除铁器,用于除去烧结莫来石细粉中的铁 质杂质.除铁器除铁讲究薄料层,为了达到除铁效 果,必须控制除铁器上给料仓调节板的开口大小(如 图1所示),但给料仓调节板的开口调小后,由于细 粉较细,有的达200目,因而料粉的流动性较差,粉 图1改进前的调节板 后在调节板上焊一块挡板(调节板仍然可以上下调节), 使粉料在重力作用下能自然溜下来,同时,粉料又不 致于溢出电振机给料槽;在安装调节板的对面重新 (上接第47页)酸再生及作为防潮剂和气体干燥剂等. 采用硫酸法将稀硅酸钠溶液和稀硫酸溶液反应 生成凝胶,并在油浴内成型,经老化,酸泡,水洗, 氨泡,干燥,活化,筛选即得成品.硫酸法的生产 流程如图4.所用原料是硅酸钠,硫酸,氨水. 先将硅酸钠溶液与硫酸反应制得球形硅凝胶(生 产方法见粗,细孔球形硅胶).然后,用2%,2.5% 图4硫酸法生产微球形粗孑L硅胶流程 料根本下不来,为了使粉料在重力作用下自然溜下 来,给料仓调节板的开El必须调大,这时电振机给料 槽的料层厚度则为给料仓下部与电振机给料槽的间 隙值约为50mm),又无法达到除铁效果.为了解 决这个矛盾,笔者对给料仓调节板进行了改进(改后 结构如图2所示):首先把调节板调到最大位置,然 /, 图2改进后的调节板 制作安装一个调节板,调节板的调节位置为控制给 料料层厚在10,30mm左右.改后效果不错,既满 足了能自然下料的问题,又达到薄料层的目的. 的硫酸浸泡6h后,进行水洗.再用0.15%,0.2%的 氨水(也可用硫酸钠)浸泡以扩大孔径.氨水浸泡后的 物料,在滚筒干燥器内烘干,干燥后的硅胶为微黄 或棕黑色颗粒. 干燥后把物料置于活化炉内,在500,550?高 温活化20min,使颗粒从黑棕色转变成白色.活化 后筛选即得不同规格的产品. 3结语 采用硫酸法制备的硅胶可成型为块状,球形, 微球形,并可转变为变色硅胶,用于石油化工,合 成纤维,合成橡胶,合成医药工业等方面作为催化 剂或催化剂载体.或用于绝缘油的除酸再生及作为 防潮剂和气体干燥剂等,为硅矿的深加工提供了一 条有效途径.