一种有机硅废触体的回收方法技术

本发明专利技术涉及一种有机硅废触体的回收方法，所述方法包括如下步骤：(1)煅烧有机硅废触体，除去其表面积碳；(2)在含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中浸取步骤(1)处理后的有机硅废触体，浸取完毕，过滤，洗涤，干燥滤渣，得到含硅固体残渣；(3)向步骤(2)得到的含硅固体残渣中加入酸液进行浸泡，浸泡结束后，分离、洗涤、干燥后得到硅粉；(4)将步骤(3)得到的硅粉分散在水中，控温活化，得到悬浮液，之后加入催化剂，加热搅拌进行反应，静置后抽滤得到硅溶胶。该方法成本低，操作简单，物料易得，易于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅废触体的回收方法
本专利技术涉及有机硅废触体回收领域，尤其涉及一种回收处理有机硅废触体制备硅溶胶的方法。
技术介绍
甲基氯硅烷是制备有机硅聚合物最重要的单体。其中，以二甲基二氯硅烷[M2]的用量最大，约占甲基氯硅烷的90％。在生产M2的流化床反应器中，硅粉和铜催化剂混合形成活性触体，随着反应时间的延长，触体表面的沉积物会越来越多，使触体活性降低，导致M2选择性降低，此时，其中未反应的硅粉和催化剂的混合物需排出反应器，同时加入新的触体以利于反应连续稳定地进行。另外，反应中随着硅粉的不断消耗，硅颗粒不断变小，流化床的气固分离系统连续排出表面污染严重的细粉，这两部分废渣成为废触体。这些废触体的主要成份为：硅、铜、碳、锌等，它们在废触体中的重量含量分别为65％～80％，3％～20％，1％～10％，0.05％～2.0％。废触体由于颗粒细小，且铜粉的活性较高，遇空气容易发生氧化反应，使其中的有机物质和碳燃烧冒出刺鼻的白烟，不易储存，对环境污染严重，同时给安全生产带来很大的隐患。国外早在上世纪五十年代就已开展了有机硅废触体的回收利用研究，目前国内有机硅企业对废触体的处理方式一般是通过掩埋或低价售给小型企业。这不仅造成了严重的环境污染，对硅、铜资源也是浪费。重金属的存在会污染环境；而昂贵的单质硅的废弃造成有机硅产品成本很高。本领域现有技术对废触体的综合利用研究主要集中在硅粉和铜粉的回收(如CN1083418A、CN1844422A和CN1618840A)，并且开展了回收硅粉加工利用研究(CN1760124A和CN1465524A)，如加工成合格硅粉返回有机硅单体生产线，或通过冶炼加工成硅块而加以利用。但现有技术对有机硅废触体综合利用的工艺复杂，过程中生成有害气体，且硅的利用率不能达到100％，仍有废硅粉生成。解决废触体的“三废”问题，开展环保型和经济型的废触体无害化处理工艺回收研究，是当前有机硅领域必须解决的技术难题，它对有机硅企业降低成本、降低污染，推动我国有机硅工业的健康发展具有极其重要的意义。硅溶胶是纳米级二氧化硅颗粒分散于水中的胶体溶液，又名硅酸溶胶，或二氧化硅水溶胶。硅溶胶具有许多优良性质，在无机硅化合物中具有很大发展前途，由于它的耐腐蚀、耐高温、抗氧化、大比表面积、高吸附性、高分散度、高绝缘性等性能，以及原料来源广泛、便于生产、价格低廉、对人类和环境无毒害等优点，从二十世纪40年代以来，硅溶胶在机械制造、石油化工、轻纺、电子等工业部门中得到广泛应用，特别是无机高分子建筑涂料的兴起和电子工业迅速发展，硅溶胶的需求量快速增加。本领域有开发一种从有机硅废触体中回收硅粉制备硅溶胶的方法的需要，所述方法应当具有过程简单，原料易得，操作方便的特性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种利用有机硅废触体回收的硅粉制备硅溶胶的方法，具有显著的经济效益和环保效益。本专利技术具体通过如下方案实现：一种有机硅废触体的回收方法，所述方法包括如下步骤：(1)煅烧有机硅废触体，除去其表面积碳；(2)在含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中浸取步骤(1)处理后的有机硅废触体，浸取完毕，过滤，洗涤，干燥滤渣，得到含硅固体残渣；(3)向步骤(2)得到的含硅固体残渣中加入酸液进行浸泡，浸泡结束后，分离、洗涤、干燥后得到硅粉；(4)将步骤(3)得到的硅粉分散在水中，控温活化，得到悬浮液，之后加入催化剂，加热搅拌进行反应，静置后抽滤得到硅溶胶。有机硅废触体以硅、铜、碳为主，且含有少量的锡、锌等金属成分，经过本专利技术提供的煅烧、氨-铵盐浸取、酸液浸泡，可以得到纯净的硅粉；而硅在碱性条件下能与水生成硅酸单体和氢气，硅酸单体通过自身的聚合能形成硅溶胶。具体地，硅粉在催化剂的作用下和水发生水解反应生硅酸分子，如式(1)所示：Si+2OH-+H2O→SiO32-+2H2↑(1)生成的活性硅酸有强烈的自团聚趋势，故活性硅酸软团聚之后形成聚硅酸。当溶液中硅酸的浓度达到过饱和之后，发生相变反应，部分活性硅酸自行发生脱水缩合反应析出晶核，反应如式(2)所示：mH2SiO3+nH2SiO3→(n+m)SiO2+(n+m)H2O(2)当晶核形成后，活性硅酸就会在晶核表面吸附，使晶核不断长大，从而形成硅溶胶，反应如式(3)所示：nSiO2+H2SiO3→(n+1)SiO2+H2O(3)。本专利技术步骤(1)所述煅烧温度为300～800℃，例如320℃、350℃、370℃、450℃、480℃、562℃、650℃、730℃、775℃等；煅烧时间为0.5～4h，例如0.8h、1.2h、1.6h、2.3h、2.8h、3.3h、3.8h等。优选地，步骤(1)所述煅烧温度为500～600℃；煅烧时间为0.5～2h。优选地，步骤(1)所述煅烧在马弗炉、管式炉或箱式炉中进行。在有机硅单体合成过程中，硅粉表面会沉积碳层，形成积碳，影响后续的反应活性，因此本专利技术将废触体进行煅烧处理，可以除去废触体表面的积碳。本专利技术步骤(2)所述含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中的氧化剂为空气、氧气或双氧水中的任意1种或至少2种的组合。优选地，步骤(2)所述氨-铵盐为同时含有氨水和铵盐，所述铵盐为氯化铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的任意1种或至少2种的组合。优选地，步骤(2)所述含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中氨水与铵盐的摩尔比为1:1.5～5，例如1:1.6、1:1.9、1:2.3、1:2.6、1:3.5、1:4.2、1:4.8等。优选地，步骤(2)所述含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中，氨-铵盐与浸取的有机硅废触体的质量比为0.2～1:1，例如0.2:1、0.5:1、0.6:1、0.8:1等。本专利技术步骤(2)所述浸取温度为20～100℃，例如25℃、32℃、38℃、46℃、55℃、68℃、75℃、88℃、95℃等，浸取时间为1～8h。优选地，步骤(2)所述浸取温度为20～70℃，浸取时间为3～5h。本专利技术步骤(3)所述酸液选自硝酸、硫酸、盐酸或磷酸中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述酸液中H+的浓度为2～10mol/L，例如3mol/L、5mol/L、9mol/L等；优选地，所述酸液的加入量与含硅固体残渣的质量比为0.5～1:1。本专利技术步骤(3)所述浸泡温度为20～60℃，例如23℃、25℃、36℃、42℃、48℃、55℃等，浸泡时间为1～10h；优选所述浸泡温度为20～60℃，浸泡时间为3～5h。本专利技术步骤(4)所述硅粉与水的质量比为1:1～20，例如1:2、1:6、1:12、1:15、1:18、1:19等。本专利技术步骤(4)所述催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨水、硅酸钠或硅酸钾中的任意1种或至少2种的组合。优选地，步骤(4)所述催化剂和硅粉的质量比为0.02～0.1:1，例如0.04:1、0.06:1、0.12:1、0.15:1、0.18:1等。本专利技术步骤(4)所述加热搅拌的温度为30～100℃，例如40℃、50℃、68℃、85℃、92℃等，时间为3～10h；优选地，步骤(4)所述加热搅拌的温度为80～90℃，时间为8～10h；优选地，步骤(4)所述静置时间为5h以上，例如6h、8h、11h、16h、20h、23h、25h等，优选10h以上。硅粉表面含有一层惰性膜，主要为二氧化硅膜，它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅废触体的回收方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)煅烧有机硅废触体，除去其表面积碳；(2)在含氧化剂的氨‑铵盐混合溶液中浸取步骤(1)处理后的有机硅废触体，浸取完毕，过滤，洗涤，干燥滤渣，得到含硅固体残渣；(3)向步骤(2)得到的含硅固体残渣中加入酸液进行浸泡，浸泡结束后，分离、洗涤、干燥后得到硅粉；(4)将步骤(3)得到的硅粉分散在水中，控温活化，得到悬浮液，之后加入催化剂，加热搅拌进行反应，静置后抽滤得到硅溶胶。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅废触体的回收方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)煅烧有机硅废触体，除去其表面积碳；(2)在含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中浸取步骤(1)处理后的有机硅废触体，浸取完毕，过滤，洗涤，干燥滤渣，得到含硅固体残渣；(3)向步骤(2)得到的含硅固体残渣中加入酸液进行浸泡，浸泡结束后，分离、洗涤、干燥后得到硅粉；(4)将步骤(3)得到的硅粉分散在水中，控温活化，得到悬浮液，之后加入催化剂，加热搅拌进行反应，静置后抽滤得到硅溶胶。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述煅烧温度为300～800℃；煅烧时间为0.5～4h。3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述煅烧温度为500～600℃；煅烧时间为0.5～2h。4.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述煅烧在马弗炉、管式炉或箱式炉中进行。5.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中的氧化剂为空气、氧气或双氧水中的任意1种或至少2种的组合。6.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述氨-铵盐为同时含有氨水和铵盐，所述铵盐为氯化铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的任意1种或至少2种的组合。7.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中氨水与铵盐的摩尔比为1:1.5～5。8.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述含氧化剂的氨-铵盐混合溶液中，氨-铵盐与浸取的有机硅废触体的质量比为0.2～1:1。9.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏发兵，于静，王光娜，刘合之，朱永霞，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，南京合丰化工新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11