ซิลิกาฟูมมักใช้เป็นซีเมนต์หรือ น้ำยาผสมคอนกรีต ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง, ซึ่งสามารถเติมเต็มรูพรุนระหว่างอนุภาคซีเมนต์และปรับปรุงคุณสมบัติการรับแรงอัดและการกักเก็บน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ. ส่วนประกอบหลักของซิลิกาฟูมคือซิลิกอนไดออกไซด์, แต่มีธาตุเหล็กด้วย, อลูมิเนียมและสิ่งเจือปนออกไซด์อื่น ๆ, เพื่อเพิ่มปริมาณซิลิกอนไดออกไซด์ในซิลิกาฟูม, จำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์, ดังนั้นวิธีการทำให้บริสุทธิ์ด้วยซิลิกาฟูมคืออะไร?
วิธีการชะล้างด้วยกรด (การทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรด)
การทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรดหมายถึงการใช้ซิลิกาที่ไม่ละลายน้ำในลักษณะที่เป็นกรด, การใช้กรดชะล้างหรือล้างด้วยกรดและวิธีอื่น ๆ เพื่อละลายสิ่งเจือปนของโลหะออกไซด์ในซิลิกาฟูมเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการทำให้บริสุทธิ์.
วิธีการชะล้างด้วยกรดจะขจัดสิ่งเจือปนออกไซด์ของโลหะในไมโครซิลิกาฟูมเป็นส่วนใหญ่, โดยเฉพาะการใช้กรดทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะเจือปนในไมโครซิลิกาฟูมภายใต้สภาวะการเกิดปฏิกิริยาบางอย่าง. ในกระบวนการชะล้างกรด, สมการเคมีหลักที่เกิดขึ้นมีดังนี้.
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O
MgO+2HCl→MgCl2+H2O
CaO+2HCl→CaCl2+H2O
Na2O+2HCl→2NaCl+H2O
K2O+2HCl→2KCl+H2O
การทดลองมุมฉากทำตามเงื่อนไขของการทำให้บริสุทธิ์ ไมโครซิลิกาฟูม โดยกรดไฮโดรคลอริกแสดงให้เห็นว่าซิลิกาตัวอย่างที่ได้มีความบริสุทธิ์ถึง 92.79% โดยมีอนุภาคขนาด 96.6 นาโนเมตรและพื้นที่ผิวเฉพาะของ 23.81 m2/g ที่อัตราส่วนของแข็งต่อของเหลว (กรัม/มล) ของ 3:200, การเติมกรดไฮโดรคลอริกด้วยเศษส่วนมวลของ 20% และกวนปฏิกิริยาที่ 300 รอบ/นาที สำหรับ 3 ชั่วโมง, และขนาดอนุภาคของตัวอย่างบริสุทธิ์จะสม่ำเสมอกว่า. การศึกษาการกำจัดสิ่งเจือปนโลหะออกไซด์ในไมโครซิลิกาฟูมด้วยกระบวนการชะล้างด้วยกรด พบว่า อัตราการขจัดสิ่งเจือปนโลหะแคลเซียมด้วยกรดไนตริกสูงถึง 93.82%, และอัตราการขจัดสิ่งเจือปนโลหะแมกนีเซียมด้วยกรดกำมะถันคือ 70.38%, แต่ผลการกำจัดกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกต่อโพแทสเซียมและแคลเซียมไม่ดี, ในขณะที่ผลการกำจัดกรดไฮโดรคลอริกต่อโพแทสเซียม, แคลเซียมและแมกนีเซียมอยู่ตรงกลาง, ดังนั้นจึงเหมาะสมกว่าที่จะเลือกใช้กรดไฮโดรคลอริกเป็นตัวละลายกรด.
กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรดนั้นมีประสิทธิภาพสูงและสามารถปรับปรุงคุณภาพของซิลิกาฟูมได้ในระดับมาก, แต่กรดที่ใช้ในปริมาณมากจะก่อให้เกิดมลพิษร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม, และวิธีการนี้จะช่วยปรับปรุงความต้านทานกรดของอุปกรณ์กระบวนการ, ความต้านทานการกัดกร่อนและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพอื่นๆ, ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการดำเนินงานขององค์กรทางอ้อมและลดประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ.
วิธีการเผาที่อุณหภูมิสูง
วิธีการเผาที่อุณหภูมิสูงคือ Silica Fume สำหรับการเผาที่อุณหภูมิสูง, ดังนั้นคาร์บอน, กำมะถัน, เถ้า, สารระเหยและสิ่งเจือปนอื่น ๆ ที่ไม่ใช่โลหะออกไซด์ในรูปของสถานะก๊าซเพื่อกำจัด, โดยที่เถ้าและสารระเหยส่วนใหญ่เป็นซิลิกาฟูมในกระบวนการรวบรวมหรือขนส่ง การดูดซับเส้นใยหรืออนุภาคละเอียดในอากาศ, ซึ่งจะถูกกำจัดออกไปด้วยการเผาซิลิกาฟูมที่อุณหภูมิสูง.
การทำให้บริสุทธิ์แบบเปียก
การทำให้บริสุทธิ์แบบเปียกหมายถึงการเตรียมซิลิกาฟูมด้วยน้ำให้เป็นสารละลายสารละลายแร่, การปรับค่า pH ของสารละลายสารละลายแร่ด้วยกรดไฮโดรคลอริกเพื่อเปลี่ยนประจุที่พื้นผิวของซิลิกาฟูม, เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวและการดูดซับน้ำของซิลิกาฟูม, ลดปรากฏการณ์การรวมตัวของ Silica Fume, และทำให้สิ่งเจือปนแยกออกจากกันได้ง่าย, การไหลของกระบวนการมีดังนี้.
ไมโครซิลิกาฟูม → สารละลาย → การดัดแปลง (ฝนสิ่งเจือปน) → การรวบรวม → การทำให้แห้ง → ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์
การทดลองแสดงให้เห็นว่าหากใช้วิธีสองขั้นตอนในการทำให้บริสุทธิ์และขจัดสิ่งเจือปน, เมื่ออุณหภูมิ 80 ℃, เวลาตกตะกอนคือ 4 ชั่วโมง, และความเร็วในการกวนคือ 160r/min, อัตราการกำจัดสิ่งเจือปนของเหล็กถึง 99.1% และอัตราการกำจัดสิ่งเจือปนของอลูมิเนียมถึง 82.3%. การปรับพื้นผิวของไมโครซิลิกาฟูมด้วยกรดไฮโดรคลอริก, จากนั้นจึงทำการชะล้างด้วยกรดสองขั้นตอนโดยใช้กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก, ตามลำดับ, สามารถเตรียมนาโนซิลิกาทรงกลมได้ด้วย 98.3% ความบริสุทธิ์.
การทำให้บริสุทธิ์แบบเปียกนั้นใช้งานง่าย, อุปกรณ์ง่ายๆ, ต้นทุนการผลิตต่ำ, และมีกรดน้อยกว่า, และการรวมเข้ากับการทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรดสามารถปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไมโครซิลิกาฟูมให้ดียิ่งขึ้น.
วิธีการทำให้บริสุทธิ์ตกตะกอน
วิธีการตกตะกอนคือการใช้ความสามารถในการเปียกน้ำที่แตกต่างกันของพื้นผิวของอนุภาคแต่ละส่วนประกอบในเยื่อกระดาษ (เช่น., ความแตกต่างของความแข็งแรงของปรากฏการณ์อินเทอร์เฟเชียลของอันตรกิริยาระหว่างพื้นผิวของแข็งกับน้ำ), การเติมสารตกตะกอนที่เหมาะสมเพื่อแยกส่วนประกอบต่างๆ ของอนุภาค, เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการแยกซิลิกาออกจากสิ่งเจือปน, ในสาระสำคัญ, เป็นวิธีการลอยน้ำ, การไหลของกระบวนการมีดังนี้.
ซิลิกาฟูม → สารละลาย → การผสม, การตกตะกอน → การตกตะกอนและการแยกตัว → การทำให้แห้ง → ผลิตภัณฑ์ทำให้บริสุทธิ์
โดยศึกษาผลของสารตกตะกอนชนิด, ปริมาณ, ค่า pH และเวลาในการตกตะกอนต่อผลการทำให้บริสุทธิ์, ผลการวิจัยพบว่าเศษส่วนมวลซิลิกาในไมโครซิลิกาฟูมเพิ่มขึ้นจาก 74% ถึง 91% เมื่อเติมสารช่วยกระจายตัวโพลีไวนิลไพร์โรลิโดนที่ 80 ก./ตัน, ค่า pH ของสารละลายคือ 5.3, เติมโซเดียมโอเลตตกตะกอนที่ 1824 กรัม/ตัน และเวลาตกตะกอนคือ 50 นาที.
ในปัจจุบัน, การศึกษาเกี่ยวกับวิธีจับตะกอนมีค่อนข้างน้อย. เป็นกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ใหม่, วิธีการตกตะกอนไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ในกระบวนการมากเท่ากับวิธีการล้างด้วยกรด, และความต้องการกรดมีไม่มาก. อย่างไรก็ตาม, วิธีการมีปัญหา เช่น ผลการทำให้บริสุทธิ์ไม่เพียงพอ, อัตราการใช้สารปรับสภาพต่ำและผลพลอยได้เสียจำนวนมาก, ซึ่งจะต้องมีการศึกษาและแก้ไขต่อไป.
ในความเป็นจริง, ในการผลิตซิลิกาฟูมตามปกติ, นอกเหนือจากกระบวนการทำให้บริสุทธิ์, บางครั้งเพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานของ การเข้ารหัสซิลิกาฟูม กระบวนการ, หมายความว่าเป็นการปรับปรุงความหนาแน่น.
