1.一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)硅烷合成;
2)气相二氧化硅合成;
3)消光涂料用气相二氧化硅的制备:
先用氮气置换反应釜中的空气,再将步骤2)制得的气相二氧化硅输送至反应釜,同时将质量为气相二氧化硅4-6%的、浓度为24-26wt%的氨水通入反应釜,加热至175-185℃后保温,待反应釜中氨水蒸发干燥后,得到半成品;将半成品泵入1#半成品储罐,经分选器分选后进行粉碎,粉碎后的物料进入2#半成品储罐,经分选器分选后,将粒径在1-2微米范围外的物料再次进入粉碎机粉碎后回到2#半成品储罐;对粒径在1-2微米范围的物料经过固气分离后,制得消光气相二氧化硅。
2.如权利要求1所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于:步骤1)的硅烷合成方法为:
将金属硅、HCl添加至反应器中进行反应,在反应过程中通入氢气,反应结束后,将反应器中的气体通过过滤器水洗除去未发生反应的金属硅,除尘后气体经热交换器冷却分离后,被分成三部分:副产物氢气,中间体SiHCl3、SiCl4及固气分离废气;
其中,所述副产物氢气分别回用于硅烷合成及后续气相二氧化硅合成;所述中间体SiHCl3、SiCl4经蒸馏分离,分别送至储存区暂存;
冷却分离产生的固气分离废气,蒸馏分离产生的未冷凝废气、SiHCl3、SiCl4及CH3SiCl3储罐大小呼吸产生的储罐呼吸废气;过滤器产生的卸尘废水、蒸馏分离产生的蒸馏残液均被送入废气、废液除害工段。
3.如权利要求2所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于,步骤2)气相二氧化硅合成方法为:
将步骤1)蒸馏分离后的SiCl4、SiHCl3或另行添加的CH3SiCl3用蒸汽加热进行气化,与加入的氢气、过量空气充分反应,形成气相二氧化硅及副产品HCl;
其中,反应过程中氢气部分来源于步骤1)的副产物氢气;反应结束后,将含气相二氧化硅的气体通过凝聚器凝聚,再通过固气分离得到气相二氧化硅;然后对气相二氧化硅用蒸汽进行脱酸处理,脱酸后再进行电热干燥、冷却;最后采用体积机进行堆积密度调整;步骤2)中固气分离、脱酸、干燥产生的混合废气被送入盐酸回收工段。
4.如权利要求3所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于,在步骤2)所述的盐酸回收工段中,步骤2)中固气分离、脱酸及干燥产生的混合废气先经过滤器水洗除去夹带的少量SiO2,除尘后气体中HCl经浓度21wt%的盐酸溶液三级水洗吸收,形成浓度为31wt%的盐酸溶液;部分回收所得的31wt%的盐酸溶液装入储罐外销,其余盐酸溶液进行脱析,得到的HCl经98wt%浓硫酸脱水后用于步骤1)的硅烷合成;脱析后31wt%的盐酸溶液浓度降回至21wt%,全部回用于HCl吸收;
经过过滤器水洗除尘、三级水系吸收后的混合废气再依次经过水洗、二级碱洗净化后,经25m高排气筒高空排放,确保经吸收净化后HCl排放浓度不高于5ppm;盐酸储罐大小呼吸产生的储罐呼吸废气经水洗净化,再送入碱洗塔碱洗净化后排放;
其中上述水洗后的废水用作上述过滤器水洗的水源。
5.如权利要求4所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于,所述的98wt%浓硫酸对脱析得到的HCl进行干燥后,得到90wt%的硫酸,将其调配成20wt%的稀硫酸后,作为无机絮凝剂的原料使用:将硅酸钠和20wt%的硫酸混合反应后,加入硫酸铝,制成铝盐无机絮凝剂。
6.如权利要求1所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于,步骤3)制得的消光气相二氧化硅还经过改性处理:
A)称取消光气相二氧化硅并将其配制成浓度为8-12wt%的悬浮液,另行分别配制浓度为8-12wt%的硝酸银溶液、硝酸镁溶液和硝酸铜溶液;依次将硝酸银溶液、硝酸镁溶液和硝酸铜溶液滴加到悬浮液中并分散均匀,得到混合液A;其中硝酸银溶液、硝酸镁溶液和硝酸铜溶液的用量分别为悬浮液体积的8-12%、5-7%、3-5%;
B)将正硅酸乙酯、无水乙醇和水按体积比1:4-6:2-3混合,搅拌均匀后,用浓度为0.1mol/L的硝酸溶液调节pH为4-6,得到混合液B;将混合液A转移至50-55℃水浴中,在搅拌条件下将混合液B滴加到混合液A中,其中混合液B的质量为混合液A的4-8%;
C)混合液B滴加完后,将反应产物在60-65℃下静置陈化1-3h;得到改性二氧化硅溶胶;将改性二氧化硅溶胶在100-110℃下干燥,然后研磨成粉,在400-600℃下焙烧1-2h取出,再次研磨后得到改性消光气相二氧化硅。
7.如权利要求6所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于,步骤B)中,混合液B的滴加速率为2-4mL/min。
8.如权利要求1所述的一种消光涂料用气相二氧化硅的制备方法,其特征在于,步骤3)中,最后得到的消光气相二氧化硅的比表面积为150±20m2/g。