[发明专利]由焦亚硫酸钠或亚硫酸钠制备沉淀二氧化硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及焦亚硫酸钠或亚硫酸钠用于生产沉淀二氧化硅的用途。

本发明尤其涉及一方面使用沙子、另一方面使用焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)或亚硫酸钠(Na₂SO₃)作为原料制备沉淀二氧化硅的方法。

背景技术

沉淀二氧化硅可以用于多个领域。

因而，已知的是在聚合物、弹性体(例如二烯弹性体)中，尤其是在制成品例如鞋底、轮胎、地板饰面、阻燃材料、工业部件例如索道滚轮、密封圈、套管、电缆和传送带中，将沉淀二氧化硅用作增强用白色填料，通常与偶联剂组合使用。

它也可以用作活性材料吸收剂；它可以用作液体的载体，例如用于食品中，例如维生素(维生素E)、氯化胆碱。

它也用作催化剂载体，用作粘度调节剂、勾芡用料(texturant)或防结块剂，用作电池的分隔组件，用作牙膏、涂料或纸的添加剂，用作绝缘材料。

制备沉淀二氧化硅的已知方法通常通过硅酸钠与硫酸的沉淀反应而进行，获得沉淀二氧化硅的悬浮液，然后将获得的沉淀二氧化硅分离，特别是通过过滤(获得滤饼，然后可以将该滤饼洗涤和/或崩解)，最后干燥。

这些方法中使用的硅酸钠通过使沙子与大量碳酸钠(导致高成本)或者与硫酸钠反应而预先获得，这需要存在还原剂例如碳。

发明内容

本发明的目的是提出由沙子(石英砂)制备沉淀二氧化硅的已知方法的替代方法，该替代方法不需要使用碳酸钠、硫酸钠、硫酸、CO₂和还原剂例如碳来获得中间体硅酸钠。

因而，本发明首先在于焦亚硫酸钠或亚硫酸钠用于根据以下反应方案(R)((R)＝(1)+(2)+优选地(3))或者反应方案(R’)((R’)＝(1’)+(2’))生产沉淀二氧化硅的用途：

(R)(1)Na₂S₂O₅+nSiO₂(沙子)→Na₂O，nSiO₂+2SO₂

   (2)2SO₂+Na₂O，nSiO₂+H₂O→nSiO₂(二氧化硅)+2NaHSO₃

优选地，(3)2NaHSO₃→Na₂S₂O₅+H₂O

(R’)(1’)Na₂SO₃+nSiO₂(沙子)→Na₂O，nSiO₂+2SO₂

     (2’)SO₂+Na₂O，nSiO₂→nSiO₂(二氧化硅)+Na₂SO₃

具体实施方式

优选地，在反应方案(R)中，进行反应(3)(特别是通过提供热量(干燥/浓缩，根据蒸发-结晶型机理)并且将在该反应(3)中获得的焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)用作反应(1)中的原料，即将其在反应(1)中(至少部分地，通常完全地)再循环/再利用。

类似地，在反应方案(R’)中，优选地将反应(2’)中获得的亚硫酸钠(Na₂SO₃)用作反应(1’)中的原料，即将其在反应(1’)中(至少部分地，通常完全地)再循环/再利用。

焦亚硫酸钠的用途(反应方案(R))是本发明的优选方案。

本发明还提出了由沙子(石英砂)和焦亚硫酸钠制备沉淀二氧化硅的方法，其特征在于它包括下列步骤：

a)将沙子和焦亚硫酸钠混合，优选以以下质量比例混合：40至60％、特别是44至57％的沙子，以及60至40％、特别是56至43％的焦亚硫酸钠；

b)使获得的混合物达到1200至1600℃(熔融)、特别是1300至1500℃的温度，例如在空气中或者在氮气中，尤其是在炉中，以产生(玻璃状)固体硅酸钠和二氧化硫SO₂；