微細(xì)二氧化硅氣凝膠的開發(fā)

畢業(yè)論文題目：微細(xì)二氧化硅氣凝膠的開發(fā)目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 1\o"CurrentDocument"一、硅原料的概述 2\o"CurrentDocument"二、硅產(chǎn)品的應(yīng)用 3\o"CurrentDocument"三、微細(xì)二氧化硅氣凝膠市場分析 4\o"CurrentDocument"四、微細(xì)二氧化硅氣凝膠的生產(chǎn)過程 5\o"CurrentDocument"4.1生產(chǎn)原理 5\o"CurrentDocument"4.2生產(chǎn)過程 5\o"CurrentDocument"4.3生產(chǎn)工藝流程 5\o"CurrentDocument"4.4產(chǎn)品參照標(biāo)準(zhǔn) 5\o"CurrentDocument"4.5原料的標(biāo)準(zhǔn) 6\o"CurrentDocument"4.6設(shè)備的介紹 6\o"CurrentDocument"4.7原料的校算 7\o"CurrentDocument"4.8解決的問題 7五、總結(jié) 8\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 8微細(xì)二氧化硅氣凝膠的開發(fā)摘要:目前微細(xì)二氧化碳?xì)饽z的市場要求量大,我們只要從產(chǎn)品用途性能進(jìn)行市場考查和開發(fā),我們通過簡單的流酸法直接制備.只要將水玻璃和硫酸分別稀釋到一定的濃度后進(jìn)行中和反應(yīng)就形成了水凝膠,再經(jīng)過老化,洗條，均質(zhì)化、干燥、粉碎、過篩就可以制得高價(jià)值多用途的微細(xì)二氧硅氣凝膠。關(guān)鍵詞:水玻璃；硫酸；中和；水凝膠；微細(xì)、硅原料的概述目前我國硅原料的生產(chǎn)就達(dá)200多種，其中硅化合物及硅酸鹽最主要的原料及硅砂，也有少部分以白土為原料，在諸多硅化和物及硅酸鹽的制造中多以由硅砂為原料合成硅酸納——水玻璃為出發(fā)原料。其品種主要包括二氧化硅、硅膠、硅溶膠、硅酸鹽、硅鋁酸鹽、碳化硅、氮?dú)夤璧?由于制造工藝不同,制出性能功能各異的繁多硅系列產(chǎn)品。二氧化硅按照制法的不同可分為氣相二氧化硅和沉淀二氧化硅俗稱的白碳rqn黑。碳膠是用水玻璃經(jīng)無機(jī)酸及解,再經(jīng)一系列處理,達(dá)到適宜的孔結(jié)構(gòu)而得,被廣泛用于吸附劑，催化劑載體,干燥劑及分析中。硅溶膠是粒徑數(shù)納米至百納米的超微白二氧化硅顆粒分散在水中的硅體溶液,系采用硅酸鈉水溶液及離子交換除去電解質(zhì)的方法制成的,目前制硅溶膠以此法為主。同內(nèi)處均有采用電滲折法制硅溶膠的研究,未見工業(yè)化的報(bào)道.硅酸鹽品種較多，由二氧化硅與金屬氧化物摩爾比不同而有很多規(guī)格。工業(yè)化最早應(yīng)用最廣泛，產(chǎn)量最大的是水玻璃。硅鋁酸鹽包括結(jié)晶型硅鋁酸鹽和無定形硅鋁鹽酸鹽，沸石分子篩是近年來迅速發(fā)展起來的結(jié)晶型硅碳鋁酸鹽類.因處已開發(fā)合成沸石分之篩數(shù)十種，廣泛用于催化劑領(lǐng)域，尤其在石油化工方面催化應(yīng)用更為廣泛,另處合成沸石分子篩在合成洗滌劑中代替三聚磷酸鈉處已于普遍化，日本和西方國家已有90%以沸石代替三聚磷酸鈉,德國迪高沙公司開發(fā)的無定硅鋁酸鹽，是部分代替了鈦白的新型顏料。碳化硅和氮化硅是一類新型的結(jié)構(gòu)材料和功能材料，由于其相對密度均小于氧化鋁和氧化鈷,碳度，破壞性與氧化化鋁和氧氣鋯基本相等，熱傳導(dǎo)性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氧氣鋁和氧化鋯，耐熱沖擊去性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氧化鋁和氧化鋯,因此是高科技發(fā)展公司缺少的材料?，F(xiàn)在我國硅膠，硅溶膠，沸石分子都篩都已形成一定生產(chǎn)能力，白炭黑主要用作橡膠工業(yè)的填料。新研制并工業(yè)化的超細(xì)二氧化硅主要用于塑料薄膜開口劑，涂料增調(diào)劑等。硅溶膠用于制造內(nèi)處墻涂料收到好的效果，用于毛紡織行業(yè)可減少乙毛和斷頭率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。在啤酒行業(yè)應(yīng)用二氧化硅可改進(jìn)啤酒的穩(wěn)定性，我國硅膠生產(chǎn)發(fā)展較快。已開發(fā)生產(chǎn)出許多新的品種，主要用于食品，醫(yī)藥，石油化工等行業(yè)，并且大部分出口到西方國家，碳化硅氧化硅國內(nèi)也有少量生產(chǎn)。我國硅砂質(zhì)優(yōu)而豐富，是開發(fā)更新更高質(zhì)量硅化物產(chǎn)的有利條件。但我國的硅化物生產(chǎn)與發(fā)達(dá)國家相比，還有一定差距，在產(chǎn)品品種應(yīng)用領(lǐng)城方面還有待開拓，今后還應(yīng)朝著高附加值化高功能化拓深，以適應(yīng)我國高科技的發(fā)展。二、硅產(chǎn)品的應(yīng)用我們知道超細(xì)白炭黑屬于硅系白色補(bǔ)強(qiáng)型粉體材料。是合或水合硅酸和硅酸鹽的總稱，包括沉淀二氧化硅、硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁等。由于他們具有與炭黑并美的性能和外觀上為白色的特性，故統(tǒng)稱為不白炭黑，通常講的白炭黑太多是指SiO2由于生產(chǎn)方不同其產(chǎn)品性能和用途都不同。白炭黑又稱水合硅酸。輕質(zhì)二氧化硅表達(dá)式一般寫成mSiO2。nH2O。隨著條行業(yè)的發(fā)展人們對色彩的需要和能源的限制。我們生產(chǎn)的微細(xì)二氧化硅又叫亞超細(xì)二氧化硅，它的應(yīng)用不斷在發(fā)展。廣泛用作涂料工業(yè)的增調(diào)劑，消光劑，塑料薄膜的抗粘劑，是曬圖紙預(yù)涂液的主要成分以及食品醫(yī)藥的防結(jié)塊劑和液相載體。在涂料油黑中的應(yīng)用，微細(xì)二氧化硅具有觸交性能，在涂料中加入適量的微細(xì)二氧化硅能消除液滴的沉降現(xiàn)象，在不飽和聚酸涂料中加入一定量的微細(xì)二氧化硅，能使涂層重復(fù)疊加時(shí)不產(chǎn)生液滴沉降和琢皺，在顏料中加一定量的微向二氧化硅，能防止顏料沉淀，提高顏料的吸附性，在印刷油墨中加入一定量的微向二氧化硅印刷結(jié)果好?？上稚⒂湍珴B透的影響，及進(jìn)印刷材料的耐洗性增加顏色的光澤度。所以在涂料中也有消光粉之稱。在塑料中的應(yīng)用。微向二氧化硅在聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、環(huán)氧樹脂等塑料中都可以作填充材料，可以提高塑料的彈性強(qiáng)度和耐磨性以及硬度和熱穩(wěn)定新能。用于電纜可以提高電纜的電絕緣性。如加氣相微細(xì)二氧化硅的甲基乙烯硅橡膠就可以用作高壓線的材料。在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，用微向二氧化硅作為紙張的上膠劑，可以提高紙張的百度和不透明度，改進(jìn)印刷新，耐油性，手工感及光澤度。用于曬圖紙，可使紙表面質(zhì)量好。油黑穩(wěn)定背面無裂紋；用以疊氮紙，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藍(lán)圖紙，用以銅版紙，可以代替鈦白，特別是用于新聞紙，可塊紙張減輕10%左右，這樣不僅紙薄而且提高了強(qiáng)度，防止油黑滲透，使印刷文字清晰還可以增加透明度。在橡膠中的應(yīng)用，氣相微細(xì)二氧化硅屬于高補(bǔ)強(qiáng)填充材料，由于其成本較高除特殊場合如硅橡膠補(bǔ)及呈處，一般不采用。在醫(yī)藥方面的戶用。增加的微細(xì)二氧化硅的材材料穩(wěn)定、堅(jiān)硬、無毒有一定潤滑功能。是人體的人造骨格的工能性首先材料具有很高的價(jià)值。三、微細(xì)二氧化硅氣凝膠市場分析硅元素是地殼中含量排第二位的,在我國資源方面含量豐富易得的,可目前利用部分還不到3%.所以對于硅原料的品種繁多的形勢，也是要科學(xué)地開發(fā)和利用。目前我們的硅只要是用在玻璃和陶瓷的應(yīng)用,這是最普偏的，用量大概就占了成品的質(zhì)量70%~80%,這是資源的需求表現(xiàn).對于高科技領(lǐng)域，硅功能性才材料正在開拓發(fā)展中，所以對于硅的新產(chǎn)品的旦生和應(yīng)用試在必行的了.而我們對生產(chǎn)微細(xì)二氧化硅氣凝膠的生產(chǎn)也是高科技的產(chǎn)業(yè)。具有關(guān)人事透露微細(xì)二氧化硅只要是用在涂料，其他方面有軍事，催化劑，醫(yī)藥，陶瓷，玻璃等方面的應(yīng)用。就涂料就占有主要地位.因?yàn)楸井a(chǎn)品無毒,對漆面有光滑平整,細(xì)膩，無皺的現(xiàn)象，能很好地消除漆面的慢反謝現(xiàn)象。很好地滿足當(dāng)今人們的迫求，所以對于微細(xì)二氧化硅的開發(fā)生產(chǎn)利用是充滿活力的,會(huì)有較好市場前境。在涂料應(yīng)用方面來說我國涂料行業(yè)發(fā)展水已平達(dá)到國際領(lǐng)先水平，對于涂料原料要求要有更好的產(chǎn)品,其中微細(xì)二氧化硅就是較好的選擇,本產(chǎn)品的的生產(chǎn)全過程是有綠色之稱，產(chǎn)品從原料到生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都是無毒的，而原料價(jià)格低，工藝污染少,產(chǎn)品價(jià)值高,操作簡單等特點(diǎn)。對高投入項(xiàng)目的資本就節(jié)省了開資，預(yù)計(jì)會(huì)有很好的市場效果?，F(xiàn)在生產(chǎn)微細(xì)二氧化硅這個(gè)產(chǎn)品的企業(yè)并不多。一般企業(yè)的生產(chǎn)都是自己用，很少出售的，其中單涂料應(yīng)用就占涂料成品5%—20%的質(zhì)量分，在軍事方面用在炸藥的就占了1%—2%的質(zhì)量。用在催化劑的應(yīng)用就更大了?？梢娔壳暗钠髽I(yè)供應(yīng)微細(xì)二氧化硅回有穩(wěn)固的市場狀態(tài)。未來微細(xì)二氧化硅氣凝膠的要求將會(huì)在更多產(chǎn)品上得到證實(shí)。目前我國化工行業(yè)的快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，涂料工業(yè)就是較好的例子。在我國一家民營企業(yè)看來，生產(chǎn)銷量就達(dá)到150噸/月的供求量。其中自主消耗就達(dá)到三分只一，而投入的原料99%水玻璃價(jià)格在800/噸98%硫酸價(jià)格就在600元/噸2%0氨水價(jià)格在650元/噸。其最后要到微細(xì)二氧化硅產(chǎn)品就在2000元/噸的價(jià)格出售。這是在當(dāng)今市場竟?fàn)幹汹A得利潤的效果，也證明了我們的微細(xì)二氧化硅產(chǎn)品的市場這益是驚人直得推廣的產(chǎn)品。我生產(chǎn)微細(xì)二氧化硅氣凝膠用到主要原料就是水玻璃和硫酸，這都工業(yè)中易得的原料，為了更能體現(xiàn)我們市場的效果。我們可以從生產(chǎn)水玻璃這里開始就能獲得我們要得硫酸原料。因?yàn)樯a(chǎn)水玻璃的方法有硫酸鈉，法天然堿法都有生產(chǎn)成有SO2和S這些物質(zhì)，只要再加以利用就能達(dá)到我們想要的濃度的硫酸。應(yīng)用到我們生產(chǎn)微細(xì)二氧化硅氣凝膠的產(chǎn)品中，這是我們生產(chǎn)微細(xì)二氧化硅氣凝膠的保貴原料，這樣不僅降低里原料成本，有增加了生產(chǎn)的產(chǎn)品，同時(shí)又保護(hù)環(huán)境是我們當(dāng)今社會(huì)努力推廣的綠色精細(xì)化工特點(diǎn)具有更大的發(fā)展空間。就國內(nèi)的市場要求正在不斷的擴(kuò)大。而且國外市場的要求也在增多，生產(chǎn)微細(xì)的二氧化硅氣凝膠的市場未來會(huì)更加大，原料的利潤會(huì)更加大，所以相信未來市場前境，要有雄厚實(shí)力企業(yè)才能支撐著整個(gè)市場供求的要求。才能平衡市場供求價(jià)格。四、微細(xì)二氧化硅氣凝膠的生產(chǎn)過程生產(chǎn)原理將硅酸鈉與流酸按一定的比例用水稀釋發(fā)生酸堿中和反應(yīng)得到硅的水凝膠,再加入緩沖溶液控制老化過程,就得到二氧化硅氣凝膠,再在高溫下經(jīng)過干燥和粉碎就能的到微細(xì)二氧化硅氣凝膠.生產(chǎn)過程我將水玻璃與水按照1：1.4的比例混合加搪瓷反應(yīng)釜中，用200目的濾布過濾，攪拌升溫在30c左右向反按應(yīng)釜內(nèi)滴加30%硫酸直到有較多的凝膠出現(xiàn)繼續(xù)滴加流酸直到PH=2升溫到60C時(shí)，保溫1小時(shí)訊速加入20%氨水調(diào)節(jié)PH=8,再升溫度90c停止攪拌保溫1小時(shí)，最后開動(dòng)攪拌再加30%流酸調(diào)節(jié)PH=2,冷卻到室溫進(jìn)行壓濾得到的微細(xì)二氧化硅氣凝膠的粗產(chǎn)品。再洗滌直到產(chǎn)品PH=7。將得到的粗產(chǎn)品與分散劑和水按照35:1:5的比例混合，進(jìn)行快速分散均勻，再抽到壓濾機(jī)中進(jìn)行壓濾，到餅狀的物料送到干燥器中控溫在125c的溫度進(jìn)行攪拌干燥，氣流粉碎到2—5微米的粒徑之間為合格的產(chǎn)品進(jìn)行包裝并，檢測產(chǎn)品存在干燥避光處保存。生產(chǎn)工藝流程原料——反應(yīng)——壓濾——洗滌——壓濾——均質(zhì)化——壓濾——干燥——粉碎——過篩——包裝產(chǎn)品參照標(biāo)準(zhǔn)

表4.1產(chǎn)品參照標(biāo)準(zhǔn)f■產(chǎn)品原數(shù)指標(biāo)項(xiàng)目、TMS-100TMS-100PTMS-110TMS-120TMS-200TMS-210TMS-220二氧化硅(干基)/%99.4099.4099.4099.4099.4099.4099.40平均粒位/微米1--21--22--32--31--31--31--2此表面積伽/g)350-400200-250250-300200-250300-350300-350300.-350孔容(m/g)1.600.501.000.401.601.401.60吸油值/(m?/mg)300280250200300270300白度(Hunter)92929292929292PH值(5%水空液6---76---76---76---76---76---76---7揮發(fā)損失105C2h)3---53---52---42---43--53---53---5烤損失(950c.2h)441414334原料的標(biāo)準(zhǔn)鐵(Fe)含量1%<0.02<0.05水不容物含量1%<0.02<0.04<0.50容度(20c)/(g/cm)1.368---1.394氧化鈉含量/%8.2二氧氣硅含量/%26.0模數(shù)(M)3.1-3.4表4.3硫酸與氨水的指標(biāo)指品名標(biāo)含量灰分/%還原高溫酸鉀物質(zhì)/%透明度/mm硫酸30%<0.01<0.0004350氨水20%<0.01<0.0004340設(shè)備的介紹

表4.4保證每月生產(chǎn)150噸的的產(chǎn)量所用的設(shè)備設(shè)備茗、規(guī)格數(shù)里/臺容量工作壓力規(guī)格塘瓷反應(yīng)備215000L帶攪拌換熱夾套搪瓷材質(zhì)板式壓機(jī)6700kg13~15MPa工作在13~15MPa簡體式干燥器1500kg30MPa塔式通風(fēng)可控溫粉碎包裝機(jī)2100kg30MPa氣流粉碎包裝隔膜泵60.2~0.7MP工作壓力0.2~0.7MP空壓機(jī)113013~15MPa工作壓力加15MP原料的校算目前一般民營企業(yè)的能達(dá)到96%的收率,我們安原料產(chǎn)品每噸來計(jì)算如表4.5。表4.5原料的校算原料規(guī)格投入數(shù)據(jù)密度與含量市場價(jià)格水玻璃99%41Kg1.132800元/tH2SO498%7.6kg30%600元/t氧水22%1kg20%650元/t二氧化硅94%1t99.4%2400元t/解決的問題由于以上數(shù)據(jù)的考證微細(xì)二氧化硅的市場是個(gè)很好的開發(fā)項(xiàng)目，會(huì)有很高的利潤價(jià)值，但我們要解決的問題也很多。目前的生產(chǎn)自動(dòng)化情況并不理想，面對這種粉體的生產(chǎn)難有高的連貫性自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，我們都是用間歇的操作生產(chǎn)，缺點(diǎn)就在對沒反應(yīng)的資源做不到回收于利用，對于操作的浪費(fèi)很多這都是不好把握的因素，我們要改這一狀況的生產(chǎn)就是要提高工藝流程的自動(dòng)化程度。才跟得上當(dāng)今市場前進(jìn)的步伐才會(huì)有更好的利潤。這種生產(chǎn)工藝對于工業(yè)用水是很大的，平均每生產(chǎn)一噸的產(chǎn)品要用15噸的水。這樣對于工業(yè)的廢水污染來說就加大了，這也會(huì)使用的產(chǎn)品成本和人工的升高，為生產(chǎn)帶來很多的不便，和浪費(fèi)，造成價(jià)格的不穩(wěn)定大打折扣，可以考慮回收處理廢水資源，來改善生產(chǎn)的工藝，從中增加收入。其次對于產(chǎn)品質(zhì)量的把關(guān)要達(dá)到微細(xì)的等級，是要有較高的技術(shù)，產(chǎn)品達(dá)到不到就大大將底了產(chǎn)品的價(jià)值和使用的范圍，對于粒徑我們都把關(guān)在5微米以下的基礎(chǔ)的范圍才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品性能。為了讓微細(xì)二氧化硅產(chǎn)品有更好的發(fā)展空間，我們從原料設(shè)備投入的基礎(chǔ)來