[发明专利]一种利用硅酸二钙直接合成硅酸钙的方法

说明书

本发明公开了一种利用硅酸二钙直接合成硅酸钙的方法，属于保温材料领域。方法包括以下步骤：S1、原料浆的配制：将破碎磨细的硅酸二钙与二氧化硅及水以液固比为10‑30:1混合配制原料浆，配制的原料浆中钙硅摩尔比为0.83‑1:1；S2、水热合成法制备硅酸钙材料浆料：将步骤S1的原料浆在密闭条件下180‑280℃搅拌反应6‑20h，获得硅酸钙材料浆料；S3、硅酸钙粉体材料的合成：将所述步骤S2获得的硅酸钙材料浆料在室温下冷却，通过分离获得固体产物和水，然后将分离后的固体产物干燥去除水分，获得雪硅钙石或/和硬硅钙石。与现有技术相比，本发明操作简单，工序少，成本低，制备效率高，产品纯度高。

技术领域

本发明属于保温材料领域，涉及一种利用硅酸二钙直接合成硅酸钙的方法。

背景技术

硅酸钙类材料是以雪硅钙石、硬硅钙石、硅灰石为主要组成的材料，因具有特殊的理化性质而被广泛应用，主要应用于冶金、建材、纺织、电力系统等暖通设备和管道的保温，以及船舶隔热保温等领域。

硅酸钙水化物结晶制品包括两种：一种是雪硅钙石型，又叫托贝莫来石(5CaO·6SiO₂·5H₂O)，最高使用温度为650℃，一般采用静态水热合成；另一种是硬硅钙石(6CaO·6SiO₂·H₂O)型，使用温度可达到1000℃，一般采用动态水热合成。影响硬硅钙石制备技术的关键因素是原料性质，其决定着原始组分的溶解度，影响CaO-SiO₂-H₂O水热反应体系的反应历程和产物，因此选择优良的硅质原料、钙质原料、添加剂尤为重要。传统工艺生产硅酸钙类材料，其硅质原料一般是使用硅藻土或石英砂和碱在熔融条件下生成工业水玻璃的，在原料的制备过程中，需要使用大量石英砂、硅藻土等优质硅矿石与纯碱或硫酸钠在熔化窑炉中共熔，然后冷却粉碎溶解后制得，这样使得硅质原料的选择需要开采和消耗石英和硅藻土等大量不可再生的硅矿物资源，同时钙质原料除电石渣外，还可以把石灰石用焦炭或白煤等优质燃料单独烧制石灰及精制石灰乳，生产能耗及成本大，对资源和环境影响大。

硅酸二钙是碱石灰烧结法赤泥的主要组分，含量可达到80％，其成分用氧化物可表示为：2CaO·SiO₂。目前对于硅酸二钙的应用主要集中于制备硅酸盐水泥，其利用价值较低。如果能够以硅酸二钙为钙源和硅源，通过水热合成技术制备硅酸钙材料，可为硅酸钙材料的生产提供新的原料和方法。

现有的一种利用硅钙渣制备硬硅钙石的方法，此方法具体为，首先将硅钙渣、硅质原料和添加剂混合制得混合料，然后将混合料与水混合进行动态水热合成反应，之后过滤、洗涤与干燥，得到硬硅钙石。在制备硬硅钙石的过程中，此方法的硅钙渣和添加剂中混合有很多杂质物质，如氧化铝、氧化钠、氯化物等，因此制得的硬硅钙石材料含有杂质物质，纯度低。

为提高最终硬硅钙石材料的纯度，后来，研究者提出一种仅采用硅酸二钙、硅酸钠溶液和水三种原料来制备硬硅钙石的方法，该方法具体为：首先，将硅酸二钙、硅酸钠溶液和水混合均匀，获得硬硅钙石前驱体原始浆料；然后，将硬硅钙石前驱体原始浆料用蒸汽套管预热器或列管预热器间接预热，进行水热合成反应，通过闪蒸降压、过滤分离获得固相和含硅氢氧化钠溶液，将固相洗涤，获得硬硅钙石前驱体；最后，将硬硅钙石前驱体与水混合制备浆料，再采用蒸汽套管预热器或列管预热器预热，进行水热合成反应，经多级闪蒸回收余热后降到常压，经压滤和烘干获得硬硅钙石产品。虽然此方法未引入过多的杂质物质，但是，整个制备过程必须先制备出硬硅钙石前驱体中间物，才能最终生产出硬硅钙石产品，且原料分多次添加完成，如此，制备工序多，生产效率低，且整个过程需要采用特殊结构的预热装置进行预热，并需要进行多级闪蒸回收余热后降到常压等处理，操作复杂，设备要求苛刻，成本高，进一步降低了生产效率。

综上所述，亟需寻求一种操作简单，工序少，成本低，制备效率高，产品纯度高的利用硅酸二钙直接合成硅酸钙的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题