本發(fā)明涉及一種利用谷殼制備無定形二氧化硅超微粉末的方法。

無定形或結(jié)晶二氧化硅在工業(yè)方面都有著廣泛的應(yīng)用。目前在工業(yè)無定形二氧化硅的制造工藝，所采用的原料都是來源于礦物界，比如石英砂，其制造成本是很高的。

在與本發(fā)明主題相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)方面，目前，農(nóng)業(yè)廢棄物，如谷殼、麥殼、稻草的再利用已引起人們的普遍關(guān)注。人們經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，谷殼、稻草、小麥殼、燕麥殼含有很高的二氧化硅。人們已經(jīng)利用谷殼、稻草制造建筑材料，例如英國的一項專利GB2050341公開了一種用稻殼或稻草制造水泥的方法。該發(fā)明是利用稻草燃燒后的灰與氧化鈣或氫氧化鈣等混合，添加一些附加物質(zhì)制造水泥。例如美國專利US4049464，為了獲得建筑用二氧化硅，先將谷殼放在200～450℃燃燒一次，第二次在450～550℃加入氧化劑燃燒，第三次在700～800℃燃燒，獲得建筑用結(jié)晶二氧化硅。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過長期對谷殼、稻草里無定形二氧化硅形態(tài)、結(jié)構(gòu)的探索研究，發(fā)現(xiàn)谷殼、稻草里含有無定形二氧化硅，且顆粒均一，直徑很小，呈球狀。根據(jù)產(chǎn)地不同，所含無定形二氧化硅有所差別，以中國南方水稻的稻殼為例，所含無定形二氧化硅顆粒直徑0.04～0.05微米，含量15～16%，形態(tài)球狀，有實心和空心兩種結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的在于：保留谷殼、稻草里二氧化硅的結(jié)構(gòu)，提取無定形二氧化硅超微粉末。

下面介紹本發(fā)明實現(xiàn)的詳細(xì)過程：

本發(fā)明實現(xiàn)的工藝過程主要有兩項：一是焙燒，二是清洗。

首先將谷殼分層放置在窯內(nèi)，并在每一層設(shè)有通氣管，通氣管管壁開有小孔。窯內(nèi)不需添加其他燃料，谷殼的焙燒完全是利用每公斤谷殼含有的3500～4000卡熱量逐層進(jìn)行引燃焙燒通過對通氣管排出進(jìn)入窯內(nèi)空氣量的控制，將窯內(nèi)溫度控制在600℃以下。焙燒完畢后，用稀鹽酸或稀硫酸處理60～90分鐘并用蒸餾水或離子交換水沖洗，去除產(chǎn)品中含有的氧化鎂、氧化鈉、氧化鈣、氧化鉀等雜質(zhì)，干燥后，用氣流粉碎機（Fluidenergymill）解碎，即可獲得含量為92～95%白色的無定形二氧化硅超微粉末。

用本發(fā)明所述的方法制取的無定形二氧化硅，經(jīng)日本日立公司H600型透射電鏡觀測，二氧化硅顆粒直徑為0.04～0.05微米，顆粒之間連結(jié)很松散，每一顆粒有上百以上的微孔，其中有一種內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，上述觀測結(jié)果證實，根據(jù)本發(fā)明制造無定形二氧化硅超微粉末保留了原來谷殼中二氧化硅的自然結(jié)構(gòu)。見圖2。

下面是本發(fā)明的具體實施例：

在本實施例中，磚窯內(nèi)的谷殼分四層放置，見圖1;在每一層谷殼（1）上覆蓋一層黑谷殼灰，每一層都通有通氣管（2），通氣管直徑為10～15公分，通氣管管壁四周開有直徑為2毫米的微孔。引火后，谷殼在窯內(nèi)焙燒，通過控制通氣管的進(jìn)氣量來將窯內(nèi)溫度控制在600℃以下，避免谷殼中二氧化硅結(jié)構(gòu)受到破壞。5萬公斤谷殼（中國南方品種）完全焙燒需要三十天。谷殼在窯內(nèi)焙燒完畢后取出產(chǎn)品，出窯后的產(chǎn)品含有鈣、鉀、鈉、鎂、鐵等氧化物，用2～10%的鹽酸處理60～70分鐘，然后用蒸餾水沖洗。在低溫烤干后，使用氣流粉碎機進(jìn)行解碎。即可得到含量為92～95%的特殊結(jié)構(gòu)的白色無定形二氧化硅粉末。

用本發(fā)明制取的無定形二氧化硅保留了谷殼中二氧化硅的特殊結(jié)構(gòu)。不僅利用谷殼，用稻草或麥殼也同樣可以制取無定形二氧化硅超微粉末。

用本發(fā)明所述的方法獲得的無定形二氧化硅與目前以礦物為原料制造出來的無定形二氧化硅相比，具有直徑大小均一，顆粒呈球狀，還有中空結(jié)構(gòu)的特征。這種無定形二氧化硅在工業(yè)上有著廣泛的用途，不含任何對人體有害物質(zhì)。

利用谷殼或稻草制造無定形二氧化硅超微粉末，方法簡單，成本低廉，原料來源極其豐富，可以大量生產(chǎn)。

附圖說明：圖1為窯的結(jié)構(gòu);

1-谷殼2-通氣管

3-黑谷殼灰4-窯體

圖2為無定形二氧化硅超微粉末形態(tài)結(jié)構(gòu)照片

照片是用H600A型透射電鏡獲得的，加速電壓100KV，放大倍數(shù)100，000倍。