以天然硅灰石制备稳定硅溶胶wollton：te

以天然硅灰石制备稳定硅溶胶
摘  要  首先对硅溶胶的性能进行了叙述，并对天然硅灰石法制备硅溶胶的各种条件进行较详细的考察和论证。得出了天然硅灰石制备硅溶胶工艺属首创，能够利用天然资源，成本低，经济效益好的结论。
前  言
   硅溶胶又称为硅酸溶胶，或称为硅酸水溶胶，它是高分子二氧化硅粒子分散在水中的胶体溶液。
   硅溶胶是非常有发展前途的无机高分子材料之一，广泛应用于精密铸造、纺织、造纸、涂料、粘结剂、陶瓷、耐火材料、化工等各个领域。全世界的硅溶胶产量非常大，一些工业发达国家硅溶胶消费量在0.5—1万t/a，日本的硅溶胶年产量高达2万t。
   我国硅溶胶的工业生产始于50年代，主要采用硅酸钠为原料的离子交换法生产，这种方法也是目前世界各国普遍采用的生产方法。由于硅酸钠的生产能耗高，增加了硅溶胶的生产成本。其它制备方法对设备的要求又非常高。我们在小试成果的基础上，对以天然硅灰石为主要原料制备稳定的硅溶胶进行了生产实验研究，取得了较为满意的结果。
   我国几处较大型的优质天然硅灰石矿，为该法的工业化提供了充足的原料。
2制备原理
   我们以天然硅灰石为主要原料，采用化学凝聚法制备稳定的硅溶胶，其制备原理如下：
天然硅灰石粉首先和工业硫酸反应，生成cas04沉淀和h2s103水溶液，经过滤分离后，得到澄清的h2si03水溶液。因为h2si03是一种弱电解质，可以通过电离和聚合作用而形成胶体。
硅灰石经酸化后得到的h2si03水溶液中有杂质存在，其中阳离子杂质有na+、k+、ca2+、al3+、fe2+等，阴离子杂质主要有cl一、，其中阳离子杂质fe2+、ca2+、mg2+、al3+等的存在易使硅溶胶凝聚，所以，我们必须对得到的硅酸水溶液实行净化处理。我们采用离子交换法进行净化。
   经过阳、阴离子交换后硅酸水溶液基本不含有阳、阴离子杂质，排除了硅溶胶容易凝聚的一个最主要因素。
   净化后的硅酸水溶液接近中性，这种条件下的硅溶胶很不稳定。硅溶胶在ph一8.5以上才
达到相当稳定状态，因此必须向其中加入稳定剂，我们选择了试剂naoh作稳定剂，调节稀硅溶胶的ph值达到8.5以上，以保证蒸浓后的产品处于稳定状态。
   上述得到的硅溶胶浓度很低(si02含量大约3%)，必须经过浓缩才能达到工业标准的要求。硅溶胶浓缩时，在si02含量低于22%这段过程中，si02胶粒的大小几乎没有变化，也就是说低浓度、低分子量的si02聚合程度不大，与单纯的去水浓缩过程相似，这个过程往往称为浓缩过程；在si02含量高于22%以后，由于单位体积内sis02的密度增大，导致胶粒间明显的聚合反应发生，该过程与高分子的聚合反应相似，称为聚合过程，因此，在浓缩过程中，可采有较快的蒸发速率，而在聚合过程中，必须采用较缓的蒸发速率，以防止si02颗粒之间高度聚合而产生凝胶。
3主要原料及工艺流程
3.1主要原料
   天然硅灰石的主要化学成分是casi03，是标准的接触交代变质矿物，常见于石灰岩和酸性侵入体的接触带中，是钙质矽卡岩中的主要矿物，共生矿物以方解石、石榴石、透辉石为主，有时还有少量的方柱石的石英等。
   硅灰石以两种形态存在，即a-硅灰石与β一硅灰石晶型结构，前者能够与硫酸等无机酸作用，而后者却不能。因此，应该选以a-硅灰石品位高的矿石为最佳。
   近年，在吉林大顶山与辽宁法库已发现较大型的优质硅灰石矿，现已有各种规格的矿粉供应
市场。
   其它原料：工业硫酸，浓度96%～98%；工业盐酸，浓度36%～37.5%；烧碱，naoh试剂；阳离子交换树脂，强酸性苯乙烯系阳离子交换树月旨，ooi×7(732);阴离子交换树脂，弱碱性苯乙烯型阴离子交换树脂，201×7(717)。
3.3流程说明
将150目的硅灰石粉和去离子水加入至反应釜中，开动搅拌器，并且开始升温，当温度达到要求时，向其中加入工业硫酸，保持激烈搅拌状态，反应完全（滴加终点由ph值确定）后，立即进行减压过滤，得到低浓度的硅溶胶水溶液，冷却至室温，经过阳、阴离子交换柱进行净化，控制速度使ph值分别达到技术要求停止。因此在萘磺化时，为了提高反应物产量，防止水解发生，通常采用过量的磺化剂一高浓度的酸，这样可使磺化在较低温度下进行，避免其他异构物生成和转位。
3  结  论
   根据磺化反应是可逆反应，同时产生分子内重排；一磺化是放热反应，从而低温有利于磺基进入a-位的特征，为了降低1，5-萘二磺酸生产时异构物的含量，在工艺上应考虑：
   (1)在一磺化时，采用低温有利于磺酸基进
入a位。
   (2)在二磺化时，也尽可能在低温下进行，一方面有利于另一个磺基引入5位，同时也尽量降低已生成的l，5-萘二磺酸由于长时间在酸介质中加热而被转位形成其他异构物，甚至全部消失。
   (3)在磺化时，磺化剂尽可能采用过量的发烟硫酸。一是避免由于磺化生成的反应水使酸的
浓度降低；二是在强磺化剂下反应，可以在较低温度下进行，有利于提高1，5-萘二磺酸的收率。

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湖北省大冶市曹家晚硅灰石粉厂
冯文林
13597749636
金湖街道办事处

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