流化床技術(shù)從石材加工的鋸泥中加工分離超細(xì)二氧化硅微粉的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用流化床原理從花崗石加工的工業(yè)廢料鋸泥中加工分離近納米級(jí)(平均粒徑2.6μm)超細(xì)二氧化硅微粉的技術(shù)。花崗石加工過(guò)程產(chǎn)生大量鋸泥，造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。本發(fā)明變廢為寶，加工分離過(guò)程完全采用物理方法，不耗水及任何酸堿化工原料，不產(chǎn)生任何污染。由于采用了流化床技術(shù)，固體微粉可以完全當(dāng)做流體來(lái)處理，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都在全封閉的管道及容器內(nèi)進(jìn)行，確保工人有個(gè)良好的工作環(huán)境，也便于實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化。產(chǎn)品為價(jià)格相對(duì)低廉的超細(xì)二氧化硅微粉，可在多個(gè)領(lǐng)域如玻璃鋼制品、防腐涂料、建筑物外墻涂料、防火涂料、PVC及PE塑料制品中作為填充劑得到廣泛的應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】流化床技術(shù)從石材加工的鋸泥中加工分離超細(xì)二氧化硅微粉
(—)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種用流化床原理從花崗石加工的鋸泥中加工分離近納米級(jí)超細(xì)(平均粒徑2.6 μ m5000目)二氧化硅微粉的技術(shù)。鋸泥是石材加工的工業(yè)廢料，回填至農(nóng)田會(huì)對(duì)土壤構(gòu)造造成極大的破壞，現(xiàn)已成為石材加工廠聚集地的嚴(yán)重污染源；平均粒徑2.6ym(5000目)近納米級(jí)超細(xì)二氧化硅微粉的化學(xué)組分及諸多理化性能與白炭黑相同，作為填充組分在橡膠制品、樹脂復(fù)合材料、涂料及玻璃鋼制品等許多領(lǐng)域能廣泛應(yīng)用。
(二)

【背景技術(shù)】
[0002]花崗石是一種由火山爆發(fā)的焙巖在地底下慢慢冷卻凝固后形成的構(gòu)造巖，其成分以二氧化硅為主，約占65% -75%。由于它鋼硬、防腐蝕性及鏡面反光效果、迷人的顏色、不易風(fēng)化、皿色澤可保持百年以上。作為一種優(yōu)質(zhì)的建筑材料除了用作高級(jí)建筑裝飾材料用于內(nèi)外墻大廳地面外，還是露天雕刻的首選之材。在花崗石加工的過(guò)程中，板材切割及表面磨光工序，花崗石碎硝與切割刀磨具冷卻水形成大量鋸泥。鋸泥因其化學(xué)穩(wěn)定抗風(fēng)化不吸水，回填至農(nóng)田會(huì)對(duì)土壤造成極大的破壞，已成為石材加工廠聚集地的嚴(yán)重的污染源。給鋸泥尋找一個(gè)出路，能變廢為寶從中回收到有用的資源，是發(fā)展綠色環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)中急需解決的課題。
[0003]白炭黑是白色粉末狀無(wú)定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑能溶于苛性堿和氫氟酸，不溶于水、溶劑和酸(氫氟酸除外)，耐高溫、不燃、無(wú)味、無(wú)嗅、具有很好的電絕緣性。由于白炭黑的一系列優(yōu)越性能，使它能夠作為填充組分廣泛應(yīng)用于橡膠制品、農(nóng)業(yè)化學(xué)制品、日用化工制品、樹脂復(fù)合材料、涂料及玻璃鋼制品等許多領(lǐng)域。
[0004]白炭黑主要的制備方法有氣相法和沉淀法兩種。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產(chǎn)品純度可達(dá)99%，粒徑可達(dá)10?20 μ m,但制備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統(tǒng)沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、C02與水玻璃為基本原料生產(chǎn)的二氧化硅，后者是指采用超重力技術(shù)、溶膠-凝膠法、化學(xué)晶體法、二次結(jié)晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產(chǎn)的二氧化硅。氣相法和沉淀法相對(duì)復(fù)雜的化學(xué)制備工藝使白炭黑價(jià)格相對(duì)昂貴，(氣相白炭黑市場(chǎng)價(jià)4.2?4.5萬(wàn)元/噸，沉淀法白炭黑市場(chǎng)價(jià)0.42?0.47萬(wàn)元/噸)。價(jià)格因素已成為白炭黑不能大面積應(yīng)用的主要障礙。特別是一些單位產(chǎn)值相對(duì)低廉的低端領(lǐng)域:如在玻璃鋼制品、鋼結(jié)構(gòu)及船舶防腐涂料、建筑物無(wú)機(jī)外墻涂料、防火涂料、PVC或PE塑料制品加工過(guò)程作為填充劑等。
[0005]本發(fā)明專利就是要解決以石材加工的廢棄物鋸泥為原料，能變廢為寶，生產(chǎn)出有廣泛用途、又價(jià)格相對(duì)低廉的白炭黑替代品一近納米級(jí)超細(xì)二氧化硅微粉這一課題。
(三)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]花崗石加工過(guò)程產(chǎn)生的廢物鋸泥主要成分是二氧化硅，其平均粒徑已達(dá)到46.5ym(325目)，而白炭黑就是分散度和純度達(dá)到一定要求的無(wú)定型二氧化硅微粉。本發(fā)明專利就是要從工藝和專用設(shè)備兩個(gè)方面解決這一課題，將‘鋸泥’變廢為寶加工轉(zhuǎn)化分離成具有多項(xiàng)白炭黑性能的超細(xì)二氧化硅微粉。
[0007]本發(fā)明專利的內(nèi)容包括:
[0008]I確定工藝路線為:鋸泥干燥-強(qiáng)磁場(chǎng)除鐵-超細(xì)磨粉-流化床篩分四個(gè)工藝單元;
[0009]2采用流化床篩分工藝；鋸泥經(jīng)干燥脫水、強(qiáng)磁除鐵、超細(xì)磨粉三個(gè)工藝單元完成后形成粒徑2?15 μ m的二氧化硅、硅酸鹽及少量雜質(zhì)的混合物，在本篩分工藝單元的流化器里，上述混合物與自下而上流動(dòng)的空氣充分混合形成流化床，固體顆粒按粒徑從小到大自上而下均勻分布，在硫化器的側(cè)壁選擇合適的高度加大空氣的流量，就能將某一粒徑的顆粒吹出，經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分離而得到某一粒徑的產(chǎn)品。
[0010]本發(fā)明專利用流化床原理從花崗石加工的鋸泥中加工分離近納米級(jí)超細(xì)二氧化硅微粉的技術(shù)有如下特點(diǎn):
[0011]I本發(fā)明專利是從造成環(huán)境污染的生產(chǎn)廢料經(jīng)特殊工藝處理得到在諸多領(lǐng)域能廣泛應(yīng)用的超細(xì)二氧化硅微粉，其生產(chǎn)路線消除污染、變廢為寶，完全符合國(guó)家大力提倡的綠色環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)政策；
[0012]2加工分離過(guò)程完全采用物理方法，不耗水及任何酸堿化工原料，加工過(guò)程低能耗低消耗不產(chǎn)生任何污染:
[0013]3由于采用流化床技術(shù)，固體微粉可以完全當(dāng)做流體來(lái)處理，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程包括固體物的儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移都可在全封閉的管道及容器內(nèi)進(jìn)行，避免生產(chǎn)環(huán)境的粉塵污染，確保工人有個(gè)良好的工作環(huán)境，也便于實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化；
[0014]4新工藝所得到的近納米級(jí)超細(xì)二氧化硅微粉的價(jià)格低廉，有利于在某些低端領(lǐng)域如玻璃鋼制品、鋼結(jié)構(gòu)及艦船防腐蝕涂料、建筑物無(wú)機(jī)外墻涂料、防火涂料、PVC或PE塑料制品使用本產(chǎn)品作為填充劑大面積得以應(yīng)用。平均粒徑5微米(2500目)?10微米(1250目)超細(xì)二氧化硅微粉可替代沉淀法白炭黑，而其價(jià)格只是后者的1/3 ;平均粒徑2.6微米(5000目)的超細(xì)二氧化硅微粉可在部分領(lǐng)域替代氣相法白炭黑，而其價(jià)格只是后者的1/12。
[0015]5整個(gè)裝置均在常溫常壓下運(yùn)行，生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)安全。
(四)

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖1流化床技術(shù)從石材加工的鋸泥中加工分離超細(xì)二氧化硅微粉工藝路線圖
[0017]本發(fā)明專利選擇的工藝路線為四個(gè)工藝單元:1鋸泥干燥2強(qiáng)磁場(chǎng)除鐵3超細(xì)磨粉4流化床篩分。
[0018]附圖2流化床篩分單元組成圖
[0019]I引風(fēng)機(jī)、2送風(fēng)機(jī)、3流化器、4 一級(jí)旋風(fēng)分離器、5 二級(jí)旋風(fēng)分離器、6尾塵分離器、7動(dòng)力配電柜、8自動(dòng)控制柜9半成品料倉(cāng)
(五)

【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明專利選擇的工藝路線為:1鋸泥干燥2強(qiáng)磁場(chǎng)除鐵3超細(xì)磨粉4流化床篩分共四個(gè)工藝單元。工藝路線見(jiàn)附圖1。
[0021]I鋸泥干燥單元。為使后面的三個(gè)工藝單元的操作能順利進(jìn)行，首先須將原料的含水率從12?15%降到3%以下，干燥單元采用遠(yuǎn)紅外強(qiáng)制排風(fēng)連續(xù)干燥設(shè)備；
[0022]2強(qiáng)磁場(chǎng)除鐵單元。在強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下除去原料中的少量金屬雜質(zhì)(大約2?3%主要來(lái)自刀具磨損)以滿足產(chǎn)品作為增強(qiáng)劑在橡膠、塑料、玻璃鋼等制品應(yīng)用時(shí)這些制品在電絕緣性能方面的要求；
[0023]3超細(xì)磨粉單元。使用微粉磨把原料平均粒徑從46 μ m(325目)根據(jù)需要降到
2.6 μ m(5000 目)?10 μ m(1250 目):
[0024]4流化床篩分單元。顆粒度達(dá)到一定范圍(2?15 μ m)的二氧化硅微粉混合物的篩分工藝本發(fā)明專利采用流化床方法。
[0025]按照流化床原理，密度比床層平均密度小的流體可以將固體顆粒懸浮在床層里；床面保持水平；床層服從流體靜力學(xué)關(guān)系:即高度差為L(zhǎng)的兩截面的壓差A(yù)p = P gL ;顆粒具有與液體類似的流動(dòng)性，達(dá)到一定分散度的固體顆粒與一定量的空氣充分混合形成流態(tài)化床層。流態(tài)化床層表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)。該性質(zhì)使得流化床內(nèi)顆粒物料的加工可以像流體一樣連續(xù)進(jìn)出料，并且由于顆粒充分混合，濃度均勻使床層具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得以廣泛的應(yīng)用。
[0026]在本專利技術(shù)中，鋸泥經(jīng)干燥脫水、強(qiáng)磁除鐵、超細(xì)磨粉形成粒徑2?15 μ m的二氧化硅、硅酸鹽及少量雜質(zhì)的混合物，在流化器里與自下而上流動(dòng)的空氣充分混合形成流化床，固體顆粒按粒徑從小到大自上而下均勻分布，流化器的側(cè)壁選擇合適的高度有噴嘴加大空氣的流量，就能將某一粒徑的顆粒吹出，經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分離而得到某一粒徑的女口廣叩ο
[0027]根據(jù)不同的處理量流化器有0 1000(3噸產(chǎn)品/小時(shí))0 1600(8噸產(chǎn)品/小時(shí))
兩種規(guī)格，引風(fēng)機(jī)送風(fēng)機(jī)均為變頻調(diào)節(jié)，可通過(guò)計(jì)算機(jī)連續(xù)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)至所需的風(fēng)量。尾塵分離器是多組并聯(lián)布袋除塵器，其功能是收集尾氣中經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器仍未能分離出的超細(xì)微粉，防止其進(jìn)入大氣造成污染。
【權(quán)利要求】
1.從花崗石加工的鋸泥中加工分離超細(xì)二氧化硅微粉的生產(chǎn)路線。
2.從花崗石加工的鋸泥中加工分離超細(xì)二氧化硅微粉的工藝組成:由I‘鋸泥’干燥2強(qiáng)磁場(chǎng)除鐵3超細(xì)磨粉4流化床篩分共四個(gè)工藝單元構(gòu)成。
3.采用流化床技術(shù)進(jìn)行篩分。顆粒度達(dá)到一定范圍(2?15μ m)的二氧化硅微粉混合物的篩分工藝本發(fā)明專利采用流化床方法。由引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、流化器、一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器、尾塵分離器、動(dòng)力配電柜、自動(dòng)控制柜、半成品料倉(cāng)組成的流化床篩分系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】C01B33/18GK104386701SQ201310359082
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】魏強(qiáng), 魏征 申請(qǐng)人:魏強(qiáng), 魏征