从金伯利岩尾矿制备非晶二氧化硅的方法

摘要

描述了一种从金伯利岩尾矿--一种金刚石采矿中的废物制备自由流动的水合非晶二氧化硅的新方法。该方法包括用酸处理金伯利岩，将它进一步与碱溶液反应，以获得可溶性的金属硅酸盐溶液，随后通过无机酸将该金属硅酸盐溶液中和，以将二氧化硅聚合成为不溶性沉淀。该产物可以用于橡胶、油漆中作为研磨剂等。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从金伯利岩尾矿制备非晶二氧化硅的方法，并且更特别地，本发明涉及利用金伯利岩中的二氧化硅，以制备可溶性碱金属硅酸盐，随后用酸化剂即稀释形式的无机酸中和它，以获得非晶的粉末。

背景技术

二氧化硅在加强弹性体例如橡胶和在改善橡胶对磨损的抵抗力中是特别有用的。它们还被用作用于牙齿活性物质的载体，该物质被储存于作用部位，然后在相当长的时间周期内释放该活性物质(沉积效应、受控释放)。因而该二氧化硅作为活性物质存储器，其含有吸收、吸附或化学吸附形式的活性物质。可以采用任何形式的二氧化硅，例如，沉淀二氧化硅或硅胶或热解二氧化硅。二氧化硅还特别用于催化、墨水和纸，在食品工业中使用。

在催化中，将二氧化硅用作催化剂载体，或作为涂布或浸渍在整体载体上的多孔层。由于它的光学白度和不透明性，二氧化硅在纸，而且在特种纸中用作无机填料。二氧化硅用于纸是因为它的有利于墨水吸收的多孔性。更特别地，在动物饲料领域中，二氧化硅由于它的吸收性质而用作饲料载体，特别是用于甲硫氨酸、维生素，特别是维生素A和E，用于蔗糖甘油酯(sucroglycerides)等的载体。

需要注意的是，这样宽泛不同的结构和性质的沉淀二氧化硅能够简单地通过在合适的时间和温度下，将酸和硅酸钠以不同的方式混合来制造。它需要在热溶液中的知识或反应条件，这导致了下列过程：

1.粒子成核；

2.粒子生长至需要的尺寸；

3.通过对pH和金属离子浓度的控制来凝结，以形成聚集体；

4.在不进一步成核的条件下，增强该聚集体结构至需要的程度。

美国专利4,243,428公开了一种方法，其中沉淀二氧化硅是通过在影响最终获得的二氧化硅的性质的条件下，用酸中和硅酸钠溶液而获得的。所获得的产物具有在100和600m²/g之间范围内的比表面积，由于强酸对碱性硅酸盐的作用，该比表面积不因干燥而变化。强酸向碱性硅酸盐中的加入中断一至三次。根据此现有技术的另一个实施方案，将强酸加入在两相中的硅酸盐溶液中，其中第二相的温度或多或少地高于第一相，并且两相都通过特别的时间因子而中断。同样根据此现有技术的另一个实施方案，在其中将强酸通过一次中断分开而相继地加入硅酸盐中的两相的期间，该反应介质的温度发生变化。此现有技术的另一个实施方案是加入酸时的速度。根据此在先发明获得具有小于约20μm粒子尺寸的二氧化硅的一个优选实施方案，将酸在依照这样的规律变化的速率加入硅酸盐中，使得余下的碱度和总二氧化硅的浓度作为反应时间的函数而按照下列方程式线性地减小，其中：