Các phương pháp sản xuất SIO2 tổng hợp

1) Phương pháp điều chế bởi phản ứng của dung dịch silicat natri với axit sunfuric, axit clohydric hoặc hỗn hợp của cacbondixyt đậm đặc.

Ngày nay silica tổng hợp làm chất độn tăng cường cho cao su được sản xuất bằng phương pháp điều chế bởi phản ứng của dung dịch silicat natri với axit sunfuric, axit clohydric hoặc hỗn hợp của cacbondixyt đậm đặc. Nguyên liệu ban đầu để tạo ra muối silicat gồm có cát, soda ash (Na2CO3 99,2%), caustic soda( NaOH 99%) và nước.

Silicat có thể được sản xuất trong bể chứa hoặc lò nung, trong cả hai trường hợp tỷ lệ SiO2: Na2O thường ở trong khoảng 2,5-3,5:1. Sản phẩm tạo thành được hòa với nước cho nồng độ muối tương đối thấp, cùng với lượng axit trung hòa vừa phải tạo ra silica kết tủa dạng hạt chứ không tạo thành khối liên kết lớn (gel agglomerates) vẫn xuất hiện một lượng nhỏ gel. Nhiệt độ phản ứng là yếu tố chính quyết định đến kích thước hạt.

Quá trình kết tủa tạo ra sản phẩm silica kèm theo một lượng nhỏ natri hidroxyt, natri sulphat natri clorua hoặc natri cacbonat. Những sản phẩm phụ này được loại bỏ bằng cách rửa bởi hệ thống khử từ hoặc bằng máy lọc. Quá trình rửa làm giảm nồng độ xuống 1-2%.

Bước cuối cùng của quá trình sản xuất là sấy, có thể dùng các thiết bị sấy như máy quay, khay, băng tải hay máy sấy phun, quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Do chi phí đầu tư vận hành thấp nên máy sấy phun hay được sử dụng.

Sản phẩm cuối cùng chưa khoảng 6% hàm lượng nước tự do, hàm lượng nước tự do cân bằng ở hàm lượng ẩm 50%. Sau đó, silica được qua quá trình xay, đầm để tạo hạt và bột mịn.

Trong quá trình kết tủa, nếu bổ sung quá nhiều axit đậm đặc sẽ tạo ra một lượng nhỏ silica gel, silica gel này tạo ra những hạt không phân tán và có thể nhìn thấy trong vật liệu đàn hồi.

Các giai đoạn sản xuất silica có thể ảnh hưởng đến quá trình chế biến cao su và các đặc tính hợp chất. Khả năng gia cường phụ thuộc hoàn toàn vào kích thước hạt cơ bản, được quyết định chính trong giai đoạn đầu của sự trung hòa bằng axit. Các thông số kết tủa liên quan đến việc tạo nên kích thước hạt bao gồm nhiệt độ, tỷ lệ silicat, tỷ lệ phản ứng, nồng độ chất phản ứng và sự có mặt của các chất phụ gia.

2) Phương pháp thổi sương mù hoặc pyrogenic dựa trên cơ sở phản ứng thủy phân SiCl4 trong hơi nước cao áp ở nhiệt độ 1000oC

Phương pháp thổi sương mù hoặc pyrogenic dựa trên cơ sở phản ứng thủy phân SiCl4 trong hơi nước cao áp ở nhiệt độ 1000oC. Phản ứng này tạo ra sản phẩm có mức độ phân tán lớn, kích thước hạt SiO2 cực nhỏ, diện tích bề mặt có thể đạt tới 400 m2/g và hàm lượng silica lên đến 99,8% do không lẫn sản phẩm phụ(hàm lượng silanol và nước cực thấp). Tuy nhiên một nhược điểm là phương pháp này đòi chi phí sản xuất cao nên ít được sử dụng.

3) Phương pháp nữa là silica được hình thành như một sản phẩm phụ trong suốt quá trình sản xuất hợp kim ferro-silicon hoặc silic kim loại (những hợp chất ứng dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim)

Silica được tạo ra bởi phương pháp này có kích thước hạt lớn còn gọi là microsilica do vậy cũng ít được sử dụng, chúng chỉ được dùng làm chất độn tăng thể tích.