二氧化硅怎么制取

沙子和炭高溫

如何從硅石中提取出二氧化硅？

硅石大量用作建筑材料的原料，也是無機鹽工業(yè)的重要原料。用化學(xué)方法可將硅石加工成一系列硅化合物。硅石一般指純度較高的天然石英砂即二氧化硅，在自然界中分布廣，儲藏量大，很多國家都有大型優(yōu)質(zhì)礦，開采量大。

加工方法 硅石經(jīng)化學(xué)加工，除還原生產(chǎn)單質(zhì)硅外，首先得到硅化合物的母體產(chǎn)品硅酸鈉(俗稱水玻璃)，主要有堿法和硫酸鈉法兩種。

堿法 硅石不溶于水和酸，但易與堿反應(yīng)生成硅酸鈉，所以堿法是硅石化學(xué)加工的主要方法。堿法又分為干法（純堿法）和濕法（燒堿法）。

①干法(純堿法) 將含二氧化硅99％以上的硅石粉碎到50～80目,與純堿按一定比例配合,在1100～1350℃的高溫下焙燒4～6h，生成熔融態(tài)物料，反應(yīng)式為：

xSiO2＋nNa2CO3—→nNa2O·xSiO2＋nCO2

式中x和n的摩爾比稱為硅酸鈉的模數(shù)，工業(yè)用硅酸鈉的模數(shù)一般為1.0～3.8。選擇不同的配料比可得到不同模數(shù)的產(chǎn)品。在高溫生產(chǎn)中堿易損失，故配堿量往往要稍高于模數(shù)要求的理論量。

得到的熔融物料除含硅酸鈉外，還含有未反應(yīng)的硅石等水不溶物，用水溶解分離掉熔融體中不溶物，得到無色透明的粘稠液體即硅酸鈉產(chǎn)品。

干法易于制造高模數(shù)的硅酸鈉產(chǎn)品，生產(chǎn)條件要求不太苛刻，易于工業(yè)生產(chǎn)。但能耗大，操作條件差。

②濕法（燒堿法） 將粉碎至120目以上的硅石粉（SiO2)含量高于99％）,與燒堿按一定比例（由產(chǎn)品模數(shù)而定）配合，放入帶攪拌的加壓反應(yīng)釜中，通蒸汽加熱到175℃以上,壓力控制在811kPa以上，反應(yīng)4～6h,冷卻后過濾，除去未反應(yīng)的二氧化硅，即可得到液體硅酸鈉產(chǎn)品，反應(yīng)式為：

xSiO2＋2nNaOH—→nNa2O·xSiO2＋nH2O

濕法能耗低，操作環(huán)境較好，但不易得高模數(shù)產(chǎn)品。

硫酸鈉法 將含二氧化硅達98％的硅石粉碎到80目，與硫酸鈉（其配比按產(chǎn)品的模數(shù)定）和煤粉按一定比例配合，在反射爐內(nèi)反應(yīng)。首先硫酸鈉還原成硫化鈉，后者與硅石反應(yīng)得硅酸鈉，同時放出二氧化硫。反應(yīng)式為：

Na2SO4＋4C—→Na2S＋4CO

nNa2S＋xSiO2＋3/2nO2—→nNa2O·xSiO2＋nSO2

在反應(yīng)中硫酸鈉往往還原不完全，在高溫下呈熔融態(tài)浮于硅酸鈉熔體表面，稱為硝水，硝水的腐蝕性極強，易腐蝕爐襯，同時遇水易爆炸。并且該反應(yīng)中產(chǎn)生二氧化硫，污染環(huán)境，故工業(yè)上很少采用。

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