专利名称：利用稻壳灰生产水玻璃的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产水玻璃的方法，具体地说是利用稻壳灰生产水玻璃的方法，属于稻壳灰的回收利用技术领域。
背景技术：
我国是水稻生产大国，水稻种植面积占世界的20%，稻米年均总产量占世界稻米 总产量的35%。而稻壳占稻谷重量的18 22%，为稻谷加工的主要副产物之一，是一种量 大面广廉价的可再生资源。长期以来，稻谷一般作燃料使用。而经燃烧后的稻壳灰则得不 到充分利用，常常被人们视为废物，或堆积于村头路旁，或倾泻于小河池塘，既污染环境又 无法处理、利用。目前，利用稻壳生产白炭黑的方法较多。将稻壳在严格控制温度的条件下炭化，以 除去稻壳中的有机物，并使稻壳中的水合二氧化硅不被破坏。炭化后的稻壳在一定浓度的 碳酸钠水溶液中，在常压一定温度下溶煮，使炭化后稻壳中水合二氧化硅溶出，溶出率可达 90%，溶出的水合二氧化硅经过滤，洗涤，喷雾干燥，得到沉淀二氧化硅成品。本发明的发明人曾经研究利用稻壳灰生产白炭黑的方法(中国专利申请 200510021640. 1)，具体方法如下a、稻壳在300 700°C的条件下充分燃烧或炭化后生 成稻壳灰；b、稻壳灰在温度为100 125°C，反应压力为0. 1 0. 25Mpa，与烧碱溶液反应 0. 5 1小时；过滤，分离出浓度为20 32% w/w的硅酸钠滤液，即水玻璃；其中烧碱的用 量以水玻璃模数为3. 4 3. 8计算得到；C、水玻璃与酸反应，过滤得到白碳黑滤饼；d、将上 述滤饼经洗涤、磨浆、打浆、干燥、包装即得。水玻璃，又称可溶性玻璃。液体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液 体。固体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明玻璃块状体。水玻璃最简单的化学式为 Na2SiO3,实际组成较复杂，是各种硅酸钠的混合物，其化学式应为Na2O. nSi02。η为水玻璃模 数，即二氧化硅与氧化钠的摩尔数比。水玻璃模数是水玻璃的重要参数，水玻璃溶解的难易 程度与水玻璃模数η的大小有关。η值越大，水玻璃的粘度越大，粘结能力越强，越难溶解， 但较易分解、硬化。水玻璃模数一般在1. 5-3. 5之间，建筑工程中常用水玻璃的η值一般为 2. 5-2. 8 之间。由于水玻璃粘结强度较高、耐热性好、耐酸性强，因此用途非常广泛。是硅化合物 的基本原料，在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助 沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属 防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥、土壤固化剂、耐火材料等；在农业 方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘 齐U、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山 选矿、防水、堵漏、地铁注浆、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等……。现有技术中制备固态水玻璃的方法将石英砂或石英岩粉加入Na2CO2，在玻璃熔 炉内融化，在1300-1400度温度下得固态水玻璃。或将石英砂、纯碱和煤粉混合后放在温度为1100 1350°C的反射炉内进行熔烧。反应完毕后，将产物冷却，即得玻璃状灰色或绿色 块状物，用水蒸气处理得到粘稠液体，就是商品水玻璃，现有方法成本相对较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是充分利用稻壳灰，将其低成本地转化为水玻璃。采 用本发明方法既可提高稻壳灰的回收利用价值，减少环境污染，又为水玻璃的生产提供一 种新的途径。本发明的技术方案是稻壳灰与碳酸钠混勻后在大于900°C的温度下烧制得到固 体水玻璃。另外，采用本发明方法可以较液态法生产较高模数水玻璃。
本领域技术人员可根据需要生产水玻璃的模数，并根据稻壳灰中二氧化硅的含 量，确定稻壳灰与碳酸钠的具体用量配比。具体地，经以下步骤完成a、分析稻壳灰中二氧化硅含量；b、根据需要生产水玻璃的模数和稻壳灰中二氧化硅含量，计算需要的碳酸钠的 量；C、将稻壳灰和碳酸钠混合均勻后在大于900°C的温度下烧制得到固体水玻璃。烧制温度以能使得碳酸钠与稻壳灰中SiO2K应得到硅酸钠为宜，通常在900 1500°C左右，优选的是900-1000°C，温度过高浪费能源，过低可能会造成反应不完全。稻壳灰与碳酸钠要混合均勻，否则会影响得到水玻璃的质量。稻壳通常含二氧化硅约20%左右，稻壳完全燃烧后的稻壳灰，二氧化硅含量可达 到87% 97%之间，非完全燃烧情况下稻壳灰中二氧化硅含量一般可达到50%以上。稻壳灰是一种多孔性物质，密度低，比表面积大，除了含大量的二氧化硅和未完全 燃烧的有机物外，还含有少量的钾、钙、铝等。稻壳灰与碳酸钠熔融烧制时，有机物被烧掉， 二氧化硅变成硅酸钠，无机杂质变成相应的硅酸盐成为水玻璃中杂质。由于稻壳灰中二氧 化硅是网状结构，反应活性较高，因此烧制稻壳水玻璃温度比烧制石英砂水玻璃温度低，容 易烧制高模数水玻璃。采用本发明方法生产水玻璃成本低，工艺简单，不需要水溶液中溶煮，也不需要高 压反应，既提高了稻壳灰的回收利用价值，减少环境污染，又为水玻璃的生产提供一种新的 途径。另外，采用本发明方法可以生产高模数水玻璃，而液态法则不能。
具体实施例方式稻壳灰中二氧化硅的含量因来源和燃烧方式等的不同而有所差异，甚至差异很 大，而二氧化硅含量的多少决定着模数的高低。因此，应每批抽样测定二氧化硅的含量。即 使是固定的原料也要定期抽样检测。稻壳灰是固体，抽样时严格按照固体采样方式进行。根据测定出的二氧化硅含量和碳酸钠的含量，再根据需要生产水玻璃的模数，计 算出稻壳灰和碳酸钠的比例。根据计算出的比例，将稻壳灰和碳酸钠混勻，送入窑炉烧制即 得需要的水玻璃。以下通过具体实施例的方式对本发明的技术方案做进一步详述，但不应理解为对本发明的限制。实施例1生产模数3. 6的水波璃取500克稻壳灰，测得其二氧化硅含量69. 7%，有机物及水分26. 2%，工业优等品碳酸钠含碳酸钠98. 0%，按计算，500克稻壳灰需碳酸钠174克。将500克稻壳灰和174 克碳酸钠混勻，放入马弗炉中，马弗炉温度调到1000°C，2小时取出，冷却，得透明固体水玻 璃，将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为3. 6。实施例2生产模数3. 3的水波璃取500克稻壳灰，测得其二氧化硅含量76. 2%，有机物及水分23. 8%，工业一级品 碳酸钠含碳酸钠97. 5%，按计算，500克稻壳灰需碳酸钠209克。将500克稻壳灰和209克 碳酸钠混勻，放入马弗炉中，马弗炉温度调到950 0C，2小时取出，冷却，得白色透明固体水 玻璃，将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为3. 3。实施例3生产模数3. 0的水波璃取500克稻壳灰，测得其二氧化硅含量63. 5%，有机物及水分31. 7%，工业一级品 碳酸钠含碳酸钠97. 5%，按计算，500克稻壳灰需碳酸钠192克。将500克稻壳灰和192克 碳酸钠混勻，放入马弗炉中，马弗炉温度调到900°C，2小时取出，冷却，得固体水玻璃。将其 熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为3. 0。实施例4生产模数2. 8的水波璃取500克稻壳灰，测得其二氧化硅含量66. 4%，有机物及水分23. 8%，工业合格品 碳酸钠含碳酸钠96. 8%，按计算，500克稻壳灰需碳酸钠216克。将500克稻壳灰和216克 碳酸钠混勻，放入马弗炉中，马弗炉温度调到900°C，2小时取出，冷却，得浅蓝色固体水玻 璃。将其熔化后根据国家标准GB/T 4209-1996测定其模数为2. 8。
权利要求
利用稻壳灰生产水玻璃的方法，其特征在于由以下步骤完成a、分析稻壳灰中二氧化硅含量；b、根据需要生产水玻璃的模数和稻壳灰中二氧化硅含量，计算需要的碳酸钠的量；c、将稻壳灰和碳酸钠混合均匀后在大于900℃的温度下烧制得到固体水玻璃。
2.根据权利要求1所述的利用稻壳灰生产水玻璃的方法，其特征在于稻壳灰中二氧 化硅含量在50%以上。
3.根据权利要求1所述的利用稻壳灰生产水玻璃的方法，其特征在于稻壳灰中二氧 化硅含量在87%以上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的利用稻壳灰生产水玻璃的方法，其特征在于稻壳 灰和碳酸钠混合烧制固体水玻璃的温度是900 1500°C。
全文摘要
本发明涉及一种生产水玻璃的方法，具体地说是利用稻壳灰生产水玻璃的方法，属于稻壳灰的回收利用技术领域。本发明方法首先分析稻壳灰中二氧化硅含量，根据需要生产水玻璃的模数和稻壳灰中二氧化硅含量，计算需要的碳酸钠的量，将稻壳灰和碳酸钠混合均匀后在大于900℃的温度下烧制，即得到固体水玻璃。采用本发明方法生产水玻璃成本低，工艺简单，既提高了稻壳灰的回收利用价值，减少环境污染，又为水玻璃的生产提供了一种新的途径。另外，采用本发明方法可以生产高模数水玻璃，液态法则不能。
文档编号C01B33/32GK101844774SQ20101017640
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者唐桥, 李杨华, 王国春, 王小琴, 练顺才, 谢正敏, 陈林 申请人:四川省宜宾五粮液集团有限公司