专利名称：由杭锦2号土提取高比表面积二氧化硅的方法
技术领域：
本发明涉及非金属矿产资源深加工和无机化工技术领域，特别涉及以 内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗开采出的杭锦2#土为主要原料的由杭锦2#土提 取高比表面积二氧化硅的方法。
背景技术：
杭锦2#土富储于内蒙古鄂尔多斯市西北部杭锦旗黄河东岸的巴拉贡境 内。2002年6月中国地质科学院矿产资源研究所提交了《杭锦2#土矿产资源 理化性能综合评估研究》报告，报告对杭锦2#土的评价结论为"杭锦2#土 为资源量极大的、易于开采的陆相湖盆沉积形成的巨厚层富含稀土元素的含 斜绿泥石的凹凸棒石、伊利石混合型粘土矿床，是一种新型的粘土矿床"。经 处理后的杭锦2#土，其比表面积、孔隙率、吸附性能等均能得到较大的提高， 可作为脱色剂、吸附剂、渗滤剂、除臭剂等，可大量用于动、植物油及原油 的精制、脱色、去异味，还可用于塑料、涂料添加剂以及工业催化剂农药载 体等，用途十分广泛。
超细二氧化硅是一种高新技术的无机精细化学品，由于其具有高比表 面积、蜂窝状结构、良好的化学性能等特点，近年来广泛应用于橡胶和涂 料填料、催化剂载体、吸附剂以及电子类产品的绝缘材料等领域。二氧化 硅的比表面积与其活性密切相关，它的大小直接影响其抗冲击、耐热等许 多性能，制备出高比表面积的轻质纳米二氧化硅对相关材料的研究和应用 有着重要意义。目前常用的合成二氧化硅的方法有以四氯化硅为原料的气 相法、以硅酸钠和无机酸为原料的沉淀法、以硅酸酯等为原料的溶胶-凝 胶法以及微乳液法，如石油大学学报(自然科学版)2001年第25期公开 的一种以硅酸钠为原料、乙酸乙酯为潜伏酸试剂，采用溶胶凝胶法制备高 比表面积超细二氧化硅粉体的方法，其所制得的二氧化硅粉体颗粒粒径为20-30mn，最大比表面积为503.38 m7g。中国专利CN1186044A公开了一 种在传统加酸沉淀法的基础上，添加按重量比为产物二氧化硅量的 30-120%的六亚甲基四胺，以及添加与水不相容的有机溶剂和阴离子表面 活性剂后灼烧制备超细二氧化硅的方法，所制得的粉体颗粒直径为 20-30nm，该方法由于需要加入较大量的六亚甲基四胺和有机溶剂，因此 生产成本相对较高。已有的一些制备方法，都很难得到比表面积超过600 m7g的二氧化硅粉体。而采用非金属矿为原料制备二氧化硅的报道已有不 少研究，但获得高比表面积的二氧化硅产品则少见报道，曾有利用硅灰石 制备多孔高比表面积二氧化硅的研究，其产品比表面积为400-600 m7g。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备比表面积大、纯度高、且成本低廉、制 备过程简单易控、对环境无污染的以内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗开采出的杭 锦2#土为主要原料的由杭锦2#土辑取高比表面积二氧化硅的方法。
本发明是以内蒙古自治区储量丰富的杭锦2#土为主要原料，根据杭 锦2#土本身的特性，经高温碱熔，酸溶除杂后得到高比表面积二氧化硅粉 体。
本发明的由杭锦2#土提取高比表面积二氧化硅的方法包括以下步骤
(1) 取粉碎后的杭锦2#土，经水法浮选，除去杭锦2^t中沙石杂质， 烘干，研磨成粉；
(2) 选择无机碱作为碱熔处理杭锦2#土的添加剂；将步骤(1)得到 的研磨成粉的杭锦2#土与无机碱按照杭锦2#土与无机碱的质量比为1: l 1: 6(优选质量比为1:1 1:3)混合均匀，在反应温度为600 1000t:(优 选反应温度为700 900'C)下进行高温焙烧1 4小时(优选高温焙烧l 3小时)，待反应产物冷却后，将反应产物粉碎研磨后用浓度为2 10mol/L 的盐酸(优选盐酸的浓度为2 6mol/L)溶解反应产物，把不溶杂质除去， 将清液静置(优选静置6 12小时，更优选静置6 9小时)后有凝胶析 出，经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，洗漆抽滤后得到的凝胶至 中性，烘干，得到高比表面积二氧化硅粉体。所述的杭锦2#土为内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗特产杭锦2#土。 所述的无机碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢纳、碳酸钾等常用无机碱
所组成的组中的至少一种。
通过本发明方法得到的二氧化硅粉体的纯度为99%以上，比表面积
为650 880m7g。
本发明的方法与其它方法相比，原料易得，工艺简单，生产成本低，产 品具有比表面积高，纯度高，分散性好等优点。
图1为本发明方法的工艺流程示意图。
图2为本发明实施例1制备的二氧化硅粉体的EDS能谱图。
具体实施例方式
实施例1
取杭锦2#土经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸钾为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2^土与100g碳酸钾混 合均匀后，高温焙烧，75(TC维持2小时，焙烧产物冷却后，将其粉碎， 用6mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置9小时后有凝胶析出， 经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到的凝胶至 中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度99.7%， 比表面积702 m7g。制备的二氧化硅粉体的EDS能谱图如图1所示。
实施例2
取杭锦2^土经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2#土与300g碳酸钠混 合均匀后，高温焙烧，85(TC维持3小时，焙烧产物冷却后，将其粉碎， 用5mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置8小时后有凝胶析出， 经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到的凝胶至 中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度99.6%， 比表面积880 m7g。实施例3
取杭锦2^fc经粉碎，水法浮选,除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸氢钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2#土与500g碳酸氢 钠混合均匀后，高温焙烧，700'C维持1小时，焙烧产物冷却后，将其粉 碎，用2mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置6小时后有凝胶 析出，经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到的 凝胶至中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度 99. 8%，比表面积650 m7g。
实施例4
取杭锦2#土经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择氢氧化钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2#土与600g氢氧化 钠混合均匀后，高温焙烧，600'C维持4小时，焙烧产物冷却后，将其粉 碎，用10mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置10小时后有凝 胶析出，经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到 的凝胶至中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度 99.4%，比表面积820m7g。
实施例5
取杭锦2#土经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2^土与150g碳酸钠混 合均匀后，高温焙烧，810'C维持2小时，焙烧产物冷却后，将其粉碎， 用7mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置12小时后有凝胶析出， 经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到的凝胶至 中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度99.0%， 比表面积680 m7g。
实施例6
取杭锦2^L经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2#土与200g碳酸钠混 合均匀后，高温焙烧，85(TC维持2小时，焙烧产物冷却后，将其粉碎，用9mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置6小时后有凝胶析出， 经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到的凝胶至 中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度99.8%， 比表面积780 m7g。
实施例7 ,
取杭锦2#土经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2#土与400g碳酸钠混 合均匀后，高温焙烧，900C维持2小时，焙烧产物冷却后，将其粉碎， 用6mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液静置IO小时后有凝胶析出， 经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用水洗涤抽滤后得到的凝胶至 中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二氧化硅粉体，纯度99.8%， 比表面积770 m7g。
实施例8
取杭锦2#土经粉碎，水法浮选，除去沙石杂质，烘干，研磨成粉。选 择碳酸钠与氢氧化钠为碱熔处理杭锦2#土的添加剂，100g杭锦2#土与200g 碳酸钠和100g氢氧化钠混合均匀后，高温焙烧，90(TC维持4小时，焙烧 产物冷却后，将其粉碎，用10mol/L盐酸溶解，把不溶杂质除去，将清液 静置12小时后有凝胶析出，经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，用 水洗涤抽滤后得到的凝胶至中性，烘干。通过以上步骤得到高比表面积二 氧化硅粉体，纯度99.5%，比表面积805 mVg。
权利要求
1.一种由杭锦2#土提取高比表面积二氧化硅的方法，其特征是，该方法包括以下步骤(1)取粉碎后的杭锦2#土，经水法浮选，除去杭锦2#土中的杂质，烘干，研磨成粉；(2)将步骤(1)得到的研磨成粉的杭锦2#土与无机碱按照杭锦2#土与无机碱的质量比为1∶1～1∶6混合均匀，在反应温度为600～1000℃下进行高温焙烧1～4小时，待反应产物冷却后，将反应产物粉碎研磨后用浓度为2～10mol/L的盐酸溶解反应产物，把不溶杂质除去，将清液静置后有凝胶析出，经对含有凝胶的溶液抽滤分离后得到凝胶，洗涤抽滤后得到的凝胶至中性，烘干，得到比表面积为650～880m2/g的二氧化硅粉体；所述的杭锦2#土为内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗特产杭锦2#土。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的杭锦2#土与无机碱 的质量比为1:1 1:3。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的反应温度为700 900 °C 。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的高温焙烧时间为l 3小时。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的盐酸的浓度为2 6 mol/L。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的静置时间为6 12 小时。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征是所述的静置时间为6 9 小时。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的无机碱为氢氧化钠、 碳酸钠、碳酸氢纳、碳酸钾所组成的组中的至少一种。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的二氧化硅粉体的纯 度为99%以上。
全文摘要
本发明涉及非金属矿产资源深加工和无机化工技术领域，特别涉及以内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗开采出的杭锦2<sup>#</sup>土为主要原料的由杭锦2<sup>#</sup>土提取高比表面积二氧化硅的方法。本发明是以内蒙古自治区储量丰富的杭锦2<sup>#</sup>土为主要原料，根据杭锦2<sup>#</sup>土本身的特性，通过对杭锦2<sup>#</sup>土进行除杂，经高温碱熔，再经酸溶解，除杂，静置沉淀最终可得到比表面积为650～880m<sup>2</sup>/g的二氧化硅粉体。本发明的方法与其它方法相比，原料易得，工艺简单，生产成本低，产品具有比表面积高，纯度高，分散性好等优点。
文档编号C01B33/12GK101618875SQ20091008671
公开日2010年1月6日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者宇 张, 照日格图, 赵进才 申请人:中国科学院化学研究所;内蒙古师范大学