本發明專利技術涉及通過焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉與沙子的反應制備沉淀二氧化硅的方法，其中：ａ）將沙子與焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉混合，ｂ）使獲得的混合物熔融，以產生固體硅酸鈉和二氧化硫，ｃ）將固體硅酸鈉溶解于水中，以獲得硅酸鈉水溶液，ｄ）使二氧化硫與硅酸鈉水溶液反應，以便獲得含有沉淀二氧化硅的混合物，ｅ）將沉淀二氧化硅從混合物中分離。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉用于生產沉淀二氧化硅的用途。本專利技術尤其涉及一方面使用沙子、另一方面使用焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)或亞硫酸鈉 (Na2SO3)作為原料制備沉淀二氧化硅的方法。
技術介紹
沉淀二氧化硅可以用于多個領域。因而，已知的是在聚合物、彈性體(例如二烯彈性體)中，尤其是在制成品例如鞋 底、輪胎、地板飾面、阻燃材料、工業部件例如索道滾輪、密封圈、套管、電纜和傳送帶中，將 沉淀二氧化硅用作增強用白色填料，通常與偶聯劑組合使用。它也可以用作活性材料吸收劑；它可以用作液體的載體，例如用于食品中，例如維 生素(維生素E)、氯化膽堿。它也用作催化劑載體，用作粘度調節劑、勾芡用料(texturant)或防結塊劑，用作 電池的分隔組件，用作牙膏、涂料或紙的添加劑，用作絕緣材料。制備沉淀二氧化硅的已知方法通常通過硅酸鈉與硫酸的沉淀反應而進行，獲得沉 淀二氧化硅的懸浮液，然后將獲得的沉淀二氧化硅分離，特別是通過過濾(獲得濾餅，然后 可以將該濾餅洗滌和/或崩解)，最后干燥。這些方法中使用的硅酸鈉通過使沙子與大量碳酸鈉(導致高成本)或者與硫酸鈉 反應而預先獲得，這需要存在還原劑例如碳。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出由沙子(石英砂)制備沉淀二氧化硅的已知方法的替代方 法，該替代方法不需要使用碳酸鈉、硫酸鈉、硫酸、(X)2和還原劑例如碳來獲得中間體硅酸 鈉。因而，本專利技術首先在于焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉用于根據以下反應方案(R) ((R)= (1) + ) +優選地⑶)或者反應方案(R’ ) ((R’ ) = (1’ ) + (2'))生產沉淀二氧化硅的用 途(R) (l)Naj205+nSi02 (沙子)—Na2O, nSi02+2S02(2) 2S02+Na20, nSi02+H20 — nSi02 ( 二氧化硅)+2NaHS03優選地，( 2NaHS03 — Na2S205+H20(R，) (1，)Na2S03+nSi02 (沙子)—Na2O, nSi02+2S02(2，)S02+Na20, nSi02 — nSi02 ( 二氧化硅)+Na2SO具體實施例方式優選地，在反應方案(I )中，進行反應(3)(特別是通過提供熱量(干燥/濃縮，根 據蒸發-結晶型機理)并且將在該反應(3)中獲得的焦亞硫酸鈉(Naj2O5)用作反應(1)中的原料，即將其在反應(1)中(至少部分地，通常完全地)再循環/再利用。類似地，在反應方案(R’ )中，優選地將反應(2’ )中獲得的亞硫酸鈉(Na2SO3)用 作反應(1’)中的原料，即將其在反應(1’)中(至少部分地，通常完全地)再循環/再利用。焦亞硫酸鈉的用途(反應方案(R))是本專利技術的優選方案。本專利技術還提出了由沙子(石英砂)和焦亞硫酸鈉制備沉淀二氧化硅的方法，其特 征在于它包括下列步驟a)將沙子和焦亞硫酸鈉混合，優選以以下質量比例混合40至60%、特別是44至 57%的沙子，以及60至40%、特別是56至43%的焦亞硫酸鈉；b)使獲得的混合物達到1200至1600°C (熔融)、特別是1300至1500°C的溫度， 例如在空氣中或者在氮氣中，尤其是在爐中，以產生(玻璃狀)固體硅酸鈉和二氧化硫；c)然后將所述固體硅酸鈉溶解(solubiliser)于水中，尤其是以90至60%、特別 是88至64%的水和10至40%、例如12至36%的硅酸鹽的重量比例，特別是在高于150°C 的溫度下，并且例如持續至少20分鐘，以便獲得(任選地在過濾后)硅酸鈉水溶液；d)使二氧化硫SO2 (有利地為在步驟b)中獲得的二氧化硫SO2)與所述硅酸鈉水 溶液反應，任選地在額外的水的存在下(尤其是按照對于二氧化硅的沉淀所期望的方式和 /或濃度)，該反應優選在60至100°C的溫度下進行，并且例如持續15至180分鐘，以便獲 得含有沉淀二氧化硅和亞硫酸氫鈉NaHSO3 (在母液中)的混合物；e)將沉淀二氧化硅與亞硫酸氫鈉分離，尤其是通過過濾。將步驟b)中獲得的二氧化硫有利地用于步驟d)中，尤其是以氣體形式或者作為 溶液。因而，在其在步驟d)中使用之前，可以將其從步驟b)過程中獲得的煙氣中分離，然 后任選地液化；或者它可以已吸收到水中(此時，將通過步驟b)過程中獲得的煙氣中所含 的二氧化硫的吸收制備的水溶液用于步驟d)中)。通常，在步驟e)中，對步驟d)中獲得的混合物進行過濾，并且-將得到的濾餅洗滌(尤其用水)并干燥，以獲得沉淀二氧化硅，該洗滌任選地在 酸化之后(例如達到3至6. 5的濾餅pH值)進行，該酸化之后可以進行(另一次)過濾；-優選地，將含有亞硫酸氫鈉的濾液干燥(通過任何已知手段)，以獲得(特別是 通過亞硫酸氫鈉的濃縮，根據蒸發-結晶型機理)焦亞硫酸鈉，它再循環到步驟a)中。有利地，如此產生焦亞硫酸鈉，并用作制備固體硅酸鈉的原料(再循環)。根據本專利技術的該方法優選連續進行，它簡單并且使得可以降低成本并降低甚至免 除向環境的排放。本專利技術還提出了由沙子(石英砂)和亞硫酸鈉制備沉淀二氧化硅的方法，其特征 在于它包括下列步驟a)將沙子和亞硫酸鈉混合，優選以以下質量比例混合50至70%、特別是M至 66%的沙子，以及50至30%、特別是46至34重量％的亞硫酸鈉；b)使獲得的混合物達到1200至1600°C (熔融)、特別是1300至1500°C的溫度， 例如在空氣中或者在氮氣中，尤其是在爐中，以產生(玻璃狀)固體硅酸鈉和二氧化硫SO2 ；c)然后將所述固體硅酸鈉溶解(solubiliser)于水中，尤其是以90至60%、特別 是88至64%的水和10至40%、例如12至36%的硅酸鹽的重量比例，特別是在高于150°C的溫度下，并且例如持續至少20分鐘，以便獲得(任選地在過濾后)硅酸鈉水溶液；d)使二氧化硫SO2 (有利地為在步驟b)中獲得的二氧化硫SO2)與所述硅酸鈉水 溶液反應，任選地在額外的水的存在下(尤其是按照對于二氧化硅的沉淀所期望的方式和 /或濃度)，該反應優選在60至100°C的溫度下進行，并且例如持續15至180分鐘，以便獲 得含有沉淀二氧化硅和亞硫酸鈉的混合物；通常，當反應介質的PH值達到8. 0至8. 2的值 時，反應(沉淀)停止；e)將沉淀二氧化硅與亞硫酸鈉分離，尤其是通過過濾。將步驟b)中獲得的二氧化硫有利地用于步驟d)中，尤其是以氣體形式或者作為 溶液。因而，在其在步驟d)中使用之前，可以將其從步驟b)過程中獲得的煙氣中分離，然 后任選地液化；或者它可以已吸收到水中(此時，將通過步驟b)過程中獲得的煙氣中所含 的二氧化硫的吸收制備的水溶液用于步驟d)中)。通常，在步驟e)中，對步驟d)中獲得的混合物進行過濾，并且-將得到的濾餅洗滌(尤其用水)并干燥，以獲得沉淀二氧化硅，該洗滌任選地在 酸化之后(例如達到3至6. 5的濾餅pH值)進行，該酸化之后可以進行(另一次)過濾；-優選地，將含有亞硫酸鈉的濾液任選地在干燥(通過任何已知手段)后再循環到 步驟a)中。有利地，將該方法過程中產生的亞硫酸鈉用作制備固體硅酸鈉的原料(再循環)。根據本專利技術的該方法優選連續進行，它簡單并且使得可以降低成本并降低甚至免 除向環境的排放。在本專利技術的方法中進行的分離(步驟e))通常包括過濾，然后在必要時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉用于根據以下反應方案（Ｒ）或者（Ｒ’）之一生產沉淀二氧化硅的用途： （Ｒ）（１）Ｎａ↓［２］Ｓ↓［２］Ｏ↓［５］＋ｎＳｉＯ↓［２］（沙子）→Ｎａ↓［２］Ｏ，ｎＳｉＯ↓［２］＋２ＳＯ↓［２］ （２）２ＳＯ↓［２］＋Ｎａ↓［２］Ｏ，ｎＳｉＯ↓［２］＋Ｈ↓［２］Ｏ→ｎＳｉＯ↓［２］（二氧化硅）＋２ＮａＨＳＯ↓［３］ 任選地，（３）２ＮａＨＳＯ↓［３］→Ｎａ↓［２］Ｓ↓［２］Ｏ↓［５］＋Ｈ↓［２］Ｏ （Ｒ’）（１’）Ｎａ↓［２］ＳＯ↓［３］＋ｎＳｉＯ↓［２］（沙子）→Ｎａ↓［２］Ｏ，ｎＳｉＯ↓［２］＋２ＳＯ↓［２］ （２’）ＳＯ↓［２］＋Ｎａ↓［２］Ｏ，ｎＳｉＯ↓［２］→ｎＳｉＯ↓［２］（二氧化硅）＋Ｎａ↓［２］ＳＯ↓［３］。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】FR08/038102008年7月4日1.焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉用于根據以下反應方案(R)或者(R’)之一生產沉淀二氧化 硅的用途(R) (l)N￡i2&05+nSi02 (沙子)—Na2O, nSi02+2S02(2) 2S02+Na20, nSi02+H20 — nSi02 ( 二氧化硅)+2NaHS03任選地，(3) 2NaHS03 — Na2S205+H20(R，) (1，)Na2S03+nSi02 (沙子)—Na2O, nSi02+2S02(2，) S02+Na20, nSi02 — nSiO2 (二氧化硅)+Nei2SO3。2.根據權利要求1的用途，根據反應方案(R)，其中將在反應(3)中獲得的焦亞硫酸鈉 用作反應(1)中的原料。3.根據權利要求1的用途，根據反應方案(R’)，其中將反應(2’)中獲得的亞硫酸鈉 用作反應(1，)中的原料。4.由沙子和焦亞硫酸鈉制備沉淀二氧化硅的方法，其特征在于它包括下列步驟a)將沙子和焦亞硫酸鈉混合，優選以以下質量比例混合40至60%、特別是44至57% 的沙子，以及60至40%、特別是56至43%的焦亞硫酸鈉；b)使獲得的混合物達到1200至1600°C、特別是1300至1500°C的溫度，以產生固體硅 酸鈉和二氧化硫；c)然后將所述硅酸鈉溶解于水中，尤其是以90至60%、特別是88至64%的水和10至 40%、例如12至36%的硅酸鹽的重量比例，以便任選地在過濾后獲得硅酸鈉水溶液；d)使二氧化硫SO2，優選地為在步驟b)中獲得的二氧化硫，與所述硅酸鈉水溶液反應， 任選地在額外的水的存在下，該反應優選在60至100°C的溫度下進行，并且例如持續15至 180...
【專利技術屬性】
技術研發人員：安妮·洛爾·皮諾特，
申請(專利權)人：羅地亞管理公司，
類型：發明
國別省市：FR
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