Осажденный диоксид кремния — это синтетическая аморфная форма SiO2, которую получают химическим осаждением из растворов силикатов. Материал также называют осажденным кремнеземом или «белой сажей». Внешне он представляет собой светлый мелкодисперсный порошок без выраженного запаха.
Чем осажденный кремнезем отличается от природного
Природный кремнезем получают из минерального сырья. К таким формам относятся кварц, песок, кристобалит, тридимит и другие разновидности SiO2. Их состав и свойства могут различаться в зависимости от месторождения.
Осажденный кремнезем получают промышленным способом. Это позволяет задавать нужные параметры материала еще на этапе производства. Поэтому он востребован в рецептурах, где важны чистота, дисперсность, стабильность и предсказуемое поведение в составе готового продукта.
Если природный кремнезем чаще рассматривают как минеральное сырье, то осажденный диоксид кремния — это функциональный материал с управляемыми свойствами.
Основной способ получения осажденного диоксида кремния
Наиболее распространенный способ получения осажденного диоксида кремния — химическое осаждение из раствора силиката натрия. В промышленности часто применяется сернокислый метод, при котором силикат натрия обрабатывают серной кислотой.
В результате реакции образуется осадок аморфного диоксида кремния. Далее его отделяют, промывают, сушат и доводят до нужной товарной формы.
Процесс можно разделить на несколько этапов.
-
Подготовка раствора силиката
На первом этапе готовят водный раствор силиката натрия. Его концентрация, температура и другие параметры зависят от того, какие характеристики должен получить готовый кремнезем. -
Осаждение диоксида кремния
В раствор вводят кислоту. При изменении pH начинается образование аморфного кремнезема. На этом этапе формируются важные свойства будущего продукта: размер частиц, структура, пористость и удельная поверхность. -
Созревание осадка
Полученную суспензию выдерживают при заданных условиях. Это необходимо для стабилизации структуры частиц и получения нужных физико-химических характеристик материала. -
Фильтрация и промывка
Осадок отделяют от жидкой фазы, затем промывают для удаления побочных солей и остатков реагентов. От качества промывки зависит чистота готового продукта. -
Сушка
После промывки кремнезем сушат. На этом этапе важно сохранить заданную структуру материала и не ухудшить его технологические свойства. -
Измельчение или грануляция
Высушенный материал доводят до требуемой фракции. В зависимости от назначения он может выпускаться в виде порошка, гранул или другой товарной формы. После этого продукт проходит контроль качества.
Другие способы получения диоксида кремния
-
Осаждение с применением других кислот.
Вместо серной кислоты могут использоваться другие реагенты, например соляная кислота. Такой подход также позволяет получать аморфный кремнезем, но характеристики продукта зависят от режима реакции и состава сырья. -
Карбонизация.
При этом способе для осаждения используют диоксид углерода. Метод основан на изменении pH раствора силиката и образовании аморфного SiO2. -
Пирогенный метод.
Пирогенный диоксид кремния получают высокотемпературным способом. Это не осажденный, а отдельный вид синтетического кремнезема. Его свойства и области применения могут отличаться, поэтому эти материалы не стоит смешивать. -
Механическая переработка природного сырья.
Измельчение кварцевого песка, трепела или диатомита позволяет получать кремнеземные материалы, но такой способ не относится к классическому получению осажденного диоксида кремния. В этом случае свойства продукта сильнее зависят от исходного природного сырья.
От чего зависят свойства готового кремнезема
Характеристики осажденного диоксида кремния зависят от условий производства. На итоговые свойства влияют:
- концентрация раствора силиката;
- тип используемой кислоты;
- температура реакции;
- скорость подачи реагентов;
- уровень pH;
- время созревания осадка;
- качество промывки;
- режим сушки;
- способ измельчения или грануляции.
Изменяя эти параметры, производитель может получать разные марки кремнезема для конкретных задач: шинной промышленности, РТИ, лакокрасочных материалов, сухих смесей, кормов, косметики, фармацевтики и других отраслей.
Производство осажденного диоксида кремния EXTRASIL
Компания EXTRASIL производит осажденный высокодисперсный диоксид кремния сернокислым методом. Производственная площадка расположена на базе цеха белой сажи Тульского горнохимического завода.
Предприятие выпускает марки кремнезема для разных промышленных направлений. Контроль технологического процесса позволяет получать материал со стабильными характеристиками, что особенно важно для производств, где требуется повторяемость свойств сырья от партии к партии.
Вывод
Осажденный диоксид кремния — это синтетический аморфный SiO2, который получают методом химического осаждения из растворов силикатов. Наиболее распространенный вариант производства — сернокислый метод, при котором силикат натрия обрабатывают кислотой, а полученный осадок фильтруют, промывают, сушат и доводят до нужной фракции.
Главное преимущество осажденного кремнезема — возможность управлять его свойствами в процессе производства. Благодаря этому материал используют в отраслях, где важны стабильность, чистота, дисперсность и предсказуемое поведение сырья в составе готовой продукции.
Почему осажденный диоксид кремния нельзя полностью заменить природным кремнеземом?
Природный кремнезем имеет менее стабильные характеристики и может содержать примеси. Осажденный диоксид кремния получают промышленным способом, поэтому его параметры можно контролировать.
Какие параметры важны при выборе осажденного кремнезема?
При выборе учитывают удельную поверхность, дисперсность, влажность, чистоту, pH, насыпную плотность и назначение материала.
Как хранить осажденный диоксид кремния?
Материал хранят в сухом помещении, в закрытой упаковке, вдали от влаги и загрязнений. При нарушении условий хранения кремнезем может набрать влагу, потерять сыпучесть и изменить поведение в рецептуре.
