一种利用含硅废弃物合成介孔二氧化硅的装置的制作方法

本实用新型属于废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用含硅废弃物合成介孔二氧化硅的装置。

背景技术：

近些年，随着工业和农业的快速发展，含硅废弃物大量产生，工业废弃物中主要为有机硅工厂废渣，粉煤灰，电厂底灰，矿山尾矿，煤气化细渣，高炉矿渣，铜矿矿渣等，农业废弃物中主要为稻壳炭，稻壳灰，甘蔗灰，草灰等，产生的废弃物需及时资源化处理，随意堆积会造成环境污染。目前的处理方法有焚烧或制成水泥处理，生成白炭黑等，然而存在着处理效率和硅源利用程度不高，生成产物工业化价值低等问题，因此从工农业废弃物中将硅源提取实现资源化利用是现代工农业发展中亟待解决的问题。

目前已有将工农业含硅废弃物转化成能应用于催化和石油化工的介孔二氧化硅材料。先利用碱液溶解的方法将废弃物中的硅源提取，再通过与模板剂水热液晶反应生成介孔二氧化硅材料，最后煅烧去除模板剂。传统的反应过程工艺繁琐，硅源提取效率不高。因此，优化反应步骤和设备，提高硅源提取效率，是目前值得关注的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足与难题，本实用新型旨在提供一种利用含硅废弃物合成介孔二氧化硅的装置，本实用新型在混合反应箱中将含硅废弃物中的硅提取出来，再在混合搅拌箱和控温反应箱中与模板剂水热反应，通过控制溶液ph，反应温度和时间来控制介孔二氧化硅形貌和比表面积，最后在马弗炉中煅烧去除模板剂，得到理想的介孔二氧化硅材料。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种利用含硅废弃物合成介孔二氧化硅的装置，包括混合反应箱、混合搅拌箱、控温反应箱以及马弗炉，混合反应箱、混合搅拌箱、控温反应箱依次相连，且连接处设有控制阀门；

混合反应箱用于将含硅废弃物与naoh碱液充分混合生成硅酸钠溶液，混合反应箱顶部设有naoh进料口和含硅废弃物进料口，混合反应箱内设电动搅拌器ⅰ；

混合搅拌箱用于将混合反应箱提取的硅酸钠溶液和模板剂等混合均匀，混合搅拌箱的顶部与混合反应箱相连，混合搅拌箱设有模板剂投加口，混合搅拌箱内设电动搅拌器ⅱ和hcl投加杆；

控温反应箱用于将混合均匀的模板剂与硅酸钠溶液反应生成介孔二氧化硅材料，控温反应箱的顶部与混合搅拌箱相连，控温反应箱内壁安装电热板，控温反应箱底部设有出水口和出料口；

马弗炉用于将控温反应箱反应后产物中进行煅烧，以去除产物中的模板剂。

进一步地，混合反应箱的末端设置废渣排出口，混合反应箱内设有自动推渣器。

进一步地，混合搅拌箱内设ph测定器。

进一步地，控温反应箱内设安装温度计。

进一步地，hcl投加杆上设有hcl投加速率调节器，hcl投加速率调节器与ph测定器关联。

与现有技术相比，本实用新型有益效果包括：

(1)本实用新型通过设置混合反应箱、混合搅拌箱、控温反应箱、马弗炉等设备，整合了原工艺流程的步骤，精简工艺设计，减少因为反应过程导致的硅源的浪费，提高硅源的利用率。

(2)本实用新型相较于以往的将含硅废弃物用于焚烧或者制成水泥等应用来，对硅源的利用率更高，所得产物工业价值更高，资源化利用废弃物。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图示说明：1-混合反应箱，101-naoh进料口，102-含硅废弃物进料口，103-电动搅拌器ⅰ，104-自动推渣器，105-废渣排出口，2-混合搅拌箱，201-模板剂投加口，202-电动搅拌器ⅱ，203-ph测定器，204-hcl投加杆，205-hcl投加速率调节器，3-控温反应箱，301-温度计，302-电热板，303-出水口，304-出料口，4-马弗炉。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“ⅰ”、“ⅱ”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

如图1所示，一种利用含硅废弃物合成介孔二氧化硅的装置，包括混合反应箱1、混合搅拌箱2、控温反应箱3以及马弗炉4，混合反应箱1、混合搅拌箱2、控温反应箱3依次相连，且连接处设有控制阀门。

混合反应箱1，用于将含硅废弃物与naoh碱液充分混合生成硅酸钠溶液；

混合搅拌箱2，用于将混合反应箱1提取的硅酸钠溶液和模板剂等混合均匀；

控温反应箱3，用于将混合均匀的模板剂与硅酸钠溶液反应生成介孔二氧化硅材料；

马弗炉4，用于将控温反应箱3反应后产物中进行煅烧，以去除产物中的模板剂。

混合反应箱1顶部设有naoh进料口101和含硅废弃物进料口102，混合反应箱1内设电动搅拌器ⅰ103；电动搅拌器ⅰ103将naoh碱液与含硅废弃物快速混合，二者混合后生成硅酸钠溶液，同时设有可调控转速装置，通过控制电动搅拌器ⅰ103的转速，有效控制含硅废弃物的提取速率；由于含硅废弃物中含有一些无法与naoh碱液反应的成分，在混合反应箱1反应后其最终会以固体废渣的形式存在，为了便于清理，混合反应箱1的末端设置废渣排出口105，混合反应箱1内设有自动推渣器104，当混合反应箱1内反应完成且硅酸钠溶液排入后续混合搅拌箱2中后，自动推渣器104启动将固体废渣推至废渣排出口105后排出，排出的废渣可作为水泥等工业原料使用。自动推渣器104采用本领域常用的自动除渣装置，如摆动式往复运动+自动平推技术结合，采用常规结构，在此不再赘述。

混合搅拌箱2的顶部与混合反应箱1相连，混合搅拌箱2设有模板剂投加口201，混合搅拌箱2内设电动搅拌器ⅱ202、ph测定器203和hcl投加杆204，电动搅拌器ⅱ202用于将混合反应箱1反应生成的硅酸钠溶液与模板剂混合均匀，通过hcl投加杆204添加hcl以调控到适宜ph，同时ph测定器203对混合搅拌箱2内的ph进行实时监控，hcl投加杆204上设有hcl投加速率调节器205，用于调节hcl投加量、添加速率等；hcl投加杆204的添加量、添加速率与ph测定器203监控的数值进行关联，以减少hcl的消耗。

控温反应箱3的顶部与混合搅拌箱2相连，在控温反应箱3内模板剂与提取硅源反应生成介孔二氧化硅材料；控温反应箱3内壁安装电热板302，用于确保水热反应正常进行，调节控温反应箱3内反应温度，控温反应箱3内设安装温度计301，用于监控控温反应箱3内反应温度，控温反应箱3底部设有出水口303和出料口304，出水口303将反应完成后的废液排出，出料口304将反应沉淀物收集，最后将反应沉淀物置于马弗炉4中加热煅烧去除模板剂，最终得到介孔二氧化硅。马弗炉4采用市场上通用的加热设备，具体不详细阐述。

本实用新型装置的工作过程如下：

含硅废弃物和naoh碱液以1:2比例的投加量分别通过含硅废弃物进料口10和naoh进料口101进入混合反应箱1中，电动搅拌器ⅰ103在1000rpm的转速下搅拌6h后静置，na2sio3溶液被提取出，剩余硅渣通过自动推渣器104推至废渣排出口105排放；

打开混合反应箱1与混合搅拌箱2之间的阀门，混合反应箱1中提取na2sio3溶液经过阀门进入混合搅拌箱2，按照一定比例的ctab模板剂通过模板剂投加口201投放至混合搅拌箱2内，通过全自动的hcl投加速率调节器205、hcl投加杆204投放一定比例的hcl溶液至ph为7，ph测定器203对混合搅拌箱2ph值进行监测，电动搅拌器ⅱ202在1000rpm的转速下搅拌2h，将上述溶液搅拌均匀；

打开控温反应箱中3与混合搅拌箱2之间的阀门，将搅拌均匀的溶液通过阀门进入控温反应箱中3，电热板302加热，温度计301实时监测温反应箱中3内温度，控制温度在120℃下反应12h,反应后常温下陈化48h,出水口303将废液排出，出料口304将沉淀物收集，于马弗炉4中加热煅烧去除模板剂。

在具体实施中，本实用新型还包括各个单元的控制系统，如自动推渣器104的驱动控制系统、电热板302的控温装置、hcl投加速率调节器205的控制系统等等，用于关联各构件的启停、调节等等，采用常规的自控系统即可，本实用新型不详细描述。

以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。