二步法分离精制硅藻土的方法

来源：张信哲欧宝    发布时间：2026-07-05 11:01:16

  本发明针对传统酸洗法处理中低品位硅藻土存在成本高、污染大、得率低的问题，提出水洗-酸洗二步法。通过先物理水洗去除大部分杂质（SiO₂提升至82%），再用硫酸酸洗进一步去除残留杂质，使Al₂O₃＜3.5%、Fe₂O₃＜0.5%，满足催化剂载体要求。该方法降低酸耗64%，废水排放减少64%，得率提升至86-89%，同时避免氟离子污染。

  本发明属于硅藻土分离精制技术领域，涉及一种适用于各种品位硅藻土通过水洗-酸洗分步精制成高品位产品的新方法，特别涉及一种适合于含粘土等杂质较高的中低品位硅藻土分离精制成高品位产品的二步法分离精制硅藻土的方法。

  直链藻为主的中低品位硅藻土必需通过精制，才能得到高品位的硅藻土，用作催化剂载体。由于这种精制硅藻土用作催化剂载体时一般要求Al2O3＜3.5％和Fe2O3＜0.5％，为此，通常只有通过酸洗才能满足这一要求。酸洗法精制硅藻土是我国50年代以来一直采用的方法，其是在中低品位的硅藻土中加入等量的硫酸(浓度38％)后加热12-16小时，经洗涤干燥后得到精制硅藻土。这种方法在90年代初进行了改进，即中国专利公开号为CN 1053912A的专利申请公开说明书中公开了一种“硅藻土的提纯方法”，就是在酸洗加酸时不仅仅加入硫酸，而是加入硫酸与氢氟酸按一定比例配制的混合酸，通过加热使混杂在硅藻土中的粘土和铁铝氧化物转化成可溶性的离子状态，然后与硅藻土分离。用硫酸酸洗精制硅藻土不但存在酸耗量大，酸洗废液含有大量的可溶性铁和铝离子，且不易回收，环境污染严重；精制硅藻土的得率低，一般在50％以下，精制成本很高。用硫酸与氢氟酸的混合酸进行酸洗，虽然酸的用量可以减少，但同样存在硫酸酸洗过程中出现的那些问题，而且有氟离子进入水土环境，如废水处理不当，会造成严重的环境污染，精制的成本也高。

  以直链藻为主的中低品位硅藻土分离精制过程中，利用上述方法虽然能生产出高品位的精制硅藻土，满足生产催化剂的需求，但其生产成本过高，环境污染严重。

  本发明的目的是通过下述方式完成的一种二步法分离精制硅藻土的方法，含有以下工艺过程A.首先把原土打成矿浆，添加分散剂，分离除去大于200目的重砂，B.其次将≤200目的矿浆进行沉降分离，将粒径小于1微米的杂质分离除去，关键在于，C.然后用酸进行酸洗去除粘土和铁铝氧化物等杂质，D.最后将由工艺过程C获得的物质经干燥后即得精制硅藻土成品。

  上述工艺过程C的酸洗中所用的酸最好为硫酸，其浓度一般可以为30-38％，酸∶土的重量比可以为2∶1至4∶1，通蒸汽加热温度可以为90-110℃，加热时间可以为8-12小时。

  本方法在酸洗过程之前增加一个水洗过程，采用水洗-酸洗联合分步进行，即就是二步法。第一步是通过水洗把大部分粘土和铁铝氧化物等杂质分离除去，使硅藻土的SiO2含量从67％提高到82％，有害元素Al2O3和Fe2O3分别下降至少9％和2.1％，以总土重为基数的去除率分别达到50％和57％。根据生产催化剂对硅藻土的要求，即Al2O3＜3.5％和Fe2O3＜0.5％，“第一步”水洗后的害元素去除率已分别达61.9％和65.2％，平均为64％。由于这是用物理方法实现去除的，所以成本低，对环境的不利影响很小。然后进行第二步，即用第一步水洗法得到的精土进行酸洗，这样酸洗所需要的酸可以大大减少，与硫酸酸洗的一步法相比，硫酸用量可以减少64％，同时向环境排放的可溶性铁铝也可以减少64％，加热时间可以从12-16小时缩短至9小时左右，精制硅藻土的得率可以从不到50％提高到86-89％，效率至少提高74％。与硫酸与氢氟酸的混合酸酸洗相比，向环境排放的可溶性铁铝同样可以减少64％，没有氟离子进入水土的环境问题，精制硅藻土的得率可以从66％提高到86-89％，其得率至少提高20％，效率提高40％。另一方面，由于用硫酸与氢氟酸的混合酸酸洗时腐蚀性过强，这样精制后虽然硅藻土的SiO2含量提高了，但其表面活性可能受到了影响，对生产催化剂不利。

  精制时根据硅藻原土中粘土等杂质含量高低，其矿浆重量百分浓度可以控制在5-32％，以利于将粒径小于1微米的杂质分离除去。

  为了能使分离精制的工艺过程更为有效地进行，可以对加入分散剂之后的矿浆增加一个经强力搅拌或经热煮或经超声波进行分散的工艺过程。

  上述工艺过程A中所说的分散剂可以是磷酸盐，例如磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠等，也可以是草酸盐，例如草酸铵或草酸钠等。需要说明的是，利用草酸铵作为分散剂时，其耦合分散只适用于与超声波一起进行的耦合分散。

  强力搅拌或热煮或超声波分散时的土水重量比最好控制在1.0-3.8，根据硅藻原土中粘土等杂质含量高低，强力搅拌时间可以为3-15分钟，或搅拌均匀后，先通蒸汽加热至100-110℃，热煮时间可以为5-120分钟，或者超声波分散时间可以为30-60分钟。

  取5000毫升的烧杯，在1000克硅藻原土中加入2900毫升水，把硅藻土打成矿浆；加入15％的六偏磷酸钠溶液100毫升，搅拌均匀。置于电炉中加热至微沸，并保持45分钟，待矿浆冷却后，分离除去大于200目的重砂，剩余矿浆在水位高120厘米的桶内，沉降分离4次，除去小于1微米的尾矿。然后用30％的硫酸，按酸∶土为4∶1进行酸洗，加热时间为8小时，样品经干燥后得到精制硅藻土，其化学成分和酸洗得率如下表1酸洗精制硅藻土的元素组成(％)和酸洗得率样品烧失量 SiO2Fe2O3Al2O3TiO2酸洗得率(％)原土6.69 66.66 3.75 18.200.71酸洗精土2.18 90.51 0.27 3.49 0.4489.2酸洗的酸∶土为4∶1，酸洗时间为8小时，酸洗温度为110℃。

  实施例二取5000毫升的烧杯，在1000克硅藻原土中加入2900毫升水，把硅藻土打成矿浆；加入15％的草酸钠溶液100毫升，搅拌均匀，用超声波分散30分钟；分离除去大于200目的重砂，剩余矿浆在水位高120厘米的桶内，沉降分离2次，除去小于1微米的尾矿。然后用38％的硫酸，按酸∶土为2∶1进行酸洗，加热时间为12小时，样品经干燥后得到精制硅藻土，其化学成分和酸洗得率如下表2酸洗精制硅藻土的元素组成(％)和酸洗得率样品烧失量SiO2Fe2O3Al2O3TiO2酸洗得率(％)原土6.6966.663.75 18.20 0.71酸洗精土2.1190.810.25 3.240.41 86.3酸洗的酸∶土为2∶1，酸洗时间为12小时，酸洗温度为110℃。

  利用本发明提供的方法，其分离精制产品的Al2O3≤3.5％，Fe2O3≤0.5％，达到用作催化剂载体的要求，可用于生产催化剂等高附加值的产品。它生产工艺简单，产品品质好而稳定，成品得率高，生产成本低，特别是相对于其他酸洗方法，其废水排放少，废水中可溶性铁铝含量低，处理方便，对环境影响小，是一种用中低品位硅藻土生产高品位精制土的好方法。

  1.一种二步法分离精制硅藻土的方法，含有以下工艺过程A.首先把原土打成矿浆，添加分散剂，分离除去大于200目的重砂，B.其次将≤200目的矿浆进行沉降分离，将粒径小于1微米的杂质分离除去，特征在于，C.然后用酸进行酸洗去除粘土和铁铝氧化物等杂质，D.最后将由工艺过程C获得的物质经干燥后即得精制硅藻土成品。

  2.如权利要求1规定的二步法分离精制硅藻土的方法，其特征是上述工艺过程C的酸洗中所用的酸为硫酸，其浓度为30-38％，酸∶土的重量比为2∶1至4∶1，通蒸汽加热温度为90-110℃，加热时间为8-12小时。

  3.如权利要求1或2规定的二步法分离精制硅藻土的方法，其特征是沉降分离的矿浆重量百分浓度为5-32％。

  4.如权利要求3规定的二步法分离精制硅藻土的方法，其特征是对加入分散剂之后的矿浆增加一个经强力搅拌或经热煮或经超声波进行耦合分散的工艺过程。

  5.如权利要求4规定的二步法分离精制硅藻土的方法，其特征是所说的分散剂为草酸盐。

  6.如权利要求5规定的二步法分离精制硅藻土的方法，其特征是分散剂用量为硅藻土风干土重的0.5-30‰。

  7.如权利要求3-6中任意一项规定的二步法分离精制硅藻土的方法，其特征是强力搅拌或热煮或超声波分散时的土水重量比为1.0-3.8，强力搅拌时间为3-15分钟，或搅拌均匀后，先通蒸汽加热至100-110℃，热煮时间为5-120分钟，或者超声波分散时间为30-60分钟。

  本发明公开了一种适用于各种品位硅藻土通过水洗－酸洗分步精制成高品位产品的新方法，特别适合于含粘土等杂质较高的中低品位硅藻土分离精制。其特征在于加入还原性分散剂草酸盐或磷酸盐，并与强力搅拌或热煮或超声波耦合分散，使硅藻躯壳与粘土充分分散后完全脱离，然后先采用高水位沉降把粘土等杂质有效分离除去，再用硫酸进行酸洗，使水洗法尚未除去的粘土和铁铝氧化物等杂质转化为可溶物加以分离去除，最终其产品的SiO

  发明者史学正, 于东升, 陆长青, 孙维侠, 王洪杰 申请人:中国科学院南京土壤研究所

  针对一步法硅烷交联料生产架空绝缘电缆时热收缩性能不稳定的问题，通过优化挤塑螺杆参数（进料段与均化段螺槽容积比调整为5.5）、提高熔融温度至230℃及三段式梯度冷却工艺，有效提升硅烷接枝率与热收...

  针对一步法硅钙合金冶炼中钙硅回收率低、电耗高及炉渣难分离等问题，提出通过制备碳质还原剂与石灰复合炉料的解决方案。该方法将碳质还原剂与石灰粉混合造球后进行碳酸化处理，形成以碳酸钙为骨架的复合炉料...

  针对腈纶废水生化性差、常规处理COD去除率低的问题，提出紫外光协同臭氧微纳米气泡的处理系统。通过微纳米气泡增强臭氧传质效率，结合紫外光生成强氧化剂·OH和·O，协同降解有机污染物，提升COD去...

  针对二步法三聚氰胺装置因成本高面临停产的问题，提出利用低压一步法尾气作为二步法工艺载气的联产方案。通过将一步法尾气（含NH3和CO2）经加热后直接输送至二步法流化床，替代传统氨气压缩循环系统，...

  1.探索新型氧化还原酶结构-功能关系，电催化反应机制 2.酶电催化导向的酶分子改造 3.纳米材料、生物功能多肽对酶-电极体系的影响4. 生物电化学传感和生物电合成体系的设计与应用。

  1.高分子材料的共混与复合 2.涉及材料功能化及结构与性能的研究； 高分子热稳定剂的研发

  高分子生物材料与生物传感器，包括抗菌/抗污高分子材料、生物基高分子材料、超分子水凝胶、蛋白质材料的合成与自组装、等离子体聚合功能薄膜、表面等离子体共振光谱（SPR）、表面增强拉曼散射（SERS）生物传感器等。

  1. 晶面可控氧化铝、碳基载体及催化剂等高性能、新结构催化材料研究 2. 乙烯环氧化催化剂的研究与开发 3. 低碳不饱和烯烃的选择性氧化催化剂及工业技术开发

  1. 加氢精制 2. 选择加氢 3. 加氢脱氧 4. 介孔及介微孔分子筛合成及催化应用