[发明专利]一种利用硅藻土制备二氧化硅的方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及制备二氧化硅的方法，特别涉及一种由长白二级硅藻土为原料，利用氟化工行业副产氟化氢和氯化氢溶液制备高纯度二氧化硅的方法。

（二）背景技术

硅藻土是由含氧化硅很高的硅藻、放射虫类或海绵的遗骸组成，是以硅藻遗骸(壳体)为主的一种生物沉积岩，具有轻质、化学稳定性好、孔隙度高、隔音、耐磨、耐酸、耐热、吸附性强、熔点高等特点,已广泛应用于各工业部门作为助滤剂、充填剂、催化剂载体、磨料增强剂和动物饲料补充剂等。我国硅藻土的开发历史较短,且产品多为初级产品。吉林长白山南麓和鸭绿江源头的长白朝鲜族自治县硅藻土储量是亚洲最大，品位最高的硅藻土资源基地，地质储量约2亿吨。其中一级品矿约占可采储量的三分之一。但是，将低品位的二级硅藻土提纯到一级土指标，操作难度大，收率低，周期长。为了充分利用资源，提高二级硅藻土的利用率，有必要在产品转型升级上进行技术开发研究。

二氧化硅又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，密度2.2～2.66，熔点1670℃（鳞石英）、1710℃（方石英），沸点2230℃，相对介电常数为3.9。不溶于水，微溶于一般的酸，但溶于氢氟酸及热浓磷酸，能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅。在晶体管和集成电路中作杂质扩散的掩蔽膜和保护层，制成二氧化硅膜作集成电路器件。

随着氟化工行业的高速发展，在氟化工企业含氟盐酸是氟化工企业都面临的大吨位副产物。含氟盐酸中氟离子的存在直接影响到其使用范围和使用安全性，另外也容易造成周边环境的氟污染。面对含氟盐酸的市场日益趋于饱和的严峻形势，如何拓展含氟盐酸的适用范围已成为氟化工企业发展面临的首要问题。因此，利用含氟盐酸处理二级硅藻土，制备高纯度的二氧化硅，是产品转型升级的一项重要绿色合成技术和发展方向。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种利用氟化工行业的副产物含氟盐酸和长白的二级硅藻土为原料，经酸化过滤和碱化分解反应技术制备高纯度二氧化硅的方法，该方法具有所使用的反应原料价廉易得，是发挥资源优势，变废为宝，产品转型升级的可持续发展的一项创新性生产技术。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种利用硅藻土制备二氧化硅的方法，所述方法为：在搅拌下将含氟盐酸滴加到硅藻土中，在30～50℃下进行酸化反应，酸化反应完全后，将酸化反应液抽滤，获得滤液即氟硅酸的盐酸溶液，再将氟硅酸的盐酸溶液减压蒸馏至无液体流出以除去盐酸，获得浓缩液；然后向浓缩液中加入饱和碳酸氢铵水溶液，在10～90℃下进行氨化反应，氨化反应完全后，将氨化反应液过滤，滤饼用水洗涤后干燥，获得所述二氧化硅；所述硅藻土质量用量以SiO₂物质的量计，所述含氟盐酸质量用量以HF物质的量计，所述硅藻土中的SiO₂与含氟盐酸中HF投料物质的量之比为1:6～7，所述硅藻土中的SiO₂与饱和碳酸氢铵水溶液中碳酸氢铵物质的量之比为1:6～7。

进一步，所述硅藻土中SiO₂质量含量为40～55%，优选吉林省长白县八道沟镇的二级硅藻土。

进一步，所述含氟盐酸中HF质量含量为10～15%，优选氟化工行业副产氟化氢和氯化氢溶液混合液。

进一步，所述酸化反应是在30～50℃下反应1～5h。

进一步，所述氨化反应按如下步骤进行：首先向浓缩液中加入饱和碳酸氢铵水溶液a在15～20℃氨化反应3～4h，获得氨化反应液a，将氨化反应液a过滤，向滤液中加入饱和碳酸氢铵水溶液b在80～85℃氨化反应1～2h，获得氨化反应液b，将氨化反应液b过滤，滤饼用水洗涤后干燥，获得所述二氧化硅；所述饱和碳酸氢铵水溶液a与饱和碳酸氢铵水溶液b中碳酸氢铵总物质的量与SiO₂物质的量之比为6～7：1，饱和碳酸氢铵水溶液a，饱和碳酸氢铵水溶液b各自的用量对本发明没有影响。