药用二氧化硅用作润滑剂、抗粘剂、助流剂;食品饮料用二氧化硅作流动助剂、抗结块剂;橡胶用二氧化硅消除内张力、分层和开裂;油漆涂料用二氧化硅控制流变、防亮光、抗流挂等;造纸用二氧化硅提升吸墨性、白度;模具用二氧化硅具备优异分散性等;还用作石油/食用油脱色剂、牙膏研磨剂、皮革消光剂、催化剂载体、精密铸造材料、耐火材料胶黏剂、水处理吸附剂、半导体制造蚀刻材料等,在多个工业领域作为填充剂、助剂使用。
医药; 食品; 橡胶; 油漆涂料; 造纸; 模具; 石油化工; 化妆品; 农药; 半导体制造; 玻璃制造; 陶瓷制造; 精密铸造; 耐火材料; 水处理; 研磨材料
路线1:离子交换法
- 步骤: 将稀释的水玻璃过滤除杂质后经阳离子交换、阴离子交换,调节pH值,经蒸发或超滤浓缩,制得硅溶胶。
路线2:硅粉法
- 步骤: 将蒸馏水及氢氧化钠(试剂级)加到反应槽中,升温至65℃,加入一定量的氨水调整碱度,搅拌下分批加入硅粉,控制温度在83℃以下,硅粉加完后继续搅拌2~3h,待pH值降至9~10时,取样分析,反应完成后搅拌下冷却至50℃,经自然过滤,制得硅溶胶产品,未反应的硅粉可回收再用。
路线3:硫酸法
- 步骤: 将稀释的水玻璃与稀硫酸混合于20~30℃反应制得硅凝胶,老化4h,用2%~2.5%的稀硫酸浸泡1h,用40~50℃的水洗涤,在转筒烘干器中脱水至含水量≤80%,经烘干至水分含量≤10%,置于500~550℃活化炉中活化,经筛选制得粗孔微球硅胶。
路线4:湿法(制备无定形二氧化硅)
- 步骤: 以碱金属硅酸盐溶液为原料,通过酸中和沉淀无定形二氧化硅颗粒,可使用硫酸、二氧化碳或盐酸作为酸源;根据溶液最终pH值,可制得沉淀二氧化硅(中性或碱性条件下)或硅胶(酸性条件下),主要步骤包括沉淀、过滤、洗涤、干燥、研磨。
路线5:气相法(制备热解二氧化硅)
- 步骤: 以挥发性硅烷(主要为四氯化硅)为原料,在氢氧焰中燃烧,生成粒径7~50nm的无定形二氧化硅初级颗粒,在高温火焰中熔合形成100~500nm的稳定聚集体,进而形成微米级团聚体,从含盐酸的尾气中分离出细分散的二氧化硅,通过流化床反应器用空气脱除盐酸,使产品中盐酸含量降至100ppm以下,产物为蓬松白色粉末。
路线6:硅藻土制备
- 步骤: 硅藻土(硅藻化石沉积)采用露天开采,部分在欧洲、非洲等地区采用地下开采;粗料加工流程为:初步破碎、干燥、研磨得到细硅藻土,在800~1000℃炉中煅烧、研磨得到煅烧硅藻土,用碱性熔剂在1000~1200℃处理后研磨得到熔剂煅烧硅藻土,煅烧及熔剂煅烧可使最多65%的二氧化硅转化为方石英。
路线7:石英制备
- 步骤: 天然石英加工:处理天然石英砂和石英岩;水热合成:在密封钢制高压釜中,高温高压水溶液中进行晶体生长或反应,合成石英晶体,主要生产国为日本、俄罗斯、美国等。
路线8:硅砖制备
- 步骤: 由磨细的石英砂岩和石英石混合制成,在1450~1600℃下烧制,为批量生产,用于耐火材料的二氧化硅含量需>93%(重量),石英在矿化剂(主要为CaO)作用下大部分转化为方石英,也形成鳞石英,产物包含近等量的方石英、鳞石英、残留石英及玻璃相。