一种颗粒状饲料添加剂二氧化硅的制备方法

技术领域

本发明涉及二氧化硅制备技术领域，具体地说是指一种颗粒状饲料添加剂二氧化硅的制备方法。

背景技术

二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO

饲料添加剂是指在饲料生产加工、使用过程中添加的少量或微量物质，在饲料中用量很少但作用显著，饲料添加剂在提高动物生产性能，保证动物健康，节省饲料成本，改善畜产品品质等方面有明显的效果，添加剂生产过程中需要使用二氧化硅。以合成二氧化硅为例，现有制备工艺一般包括以硅酸钠为原料，控制加酸及硅酸钠的浓度，经过合成、水洗、精制、干燥等步骤便可得到产品。但现有制备方法制得二氧化硅的品质不高，特别是其吸油值的参数值和流动性不够理想，影响其产品的应用。

发明内容

本发明提供一种颗粒状饲料添加剂二氧化硅的制备方法，以克服现有制备方法制得二氧化硅的品质不高，应用饲料添加剂中难以发挥显著的效果等缺点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种颗粒状饲料添加剂二氧化硅的制备方法，它包括以下步骤：a)硅酸钠溶液纯化处理，在搅拌硅酸钠溶液的情况下，将配制浓度为0.1-0.2%的絮凝剂加入到配制浓度为0.4-2.0mol/L硅酸钠溶液内，在搅拌均匀0.5-2小时后，用板框过滤掉硅酸钠溶液中析出的杂质，得到高纯度的0.4-2.0mol/L硅酸钠溶液，以除去硅酸钠溶液中的杂质及重金属；b)第一次合成反应，将上述硅酸钠溶液和水混合加入反应釜中，并且配制浓度为0.05-0.5mol/L，将反应釜内的硅酸钠溶液快速升温至60℃-70℃后，在搅拌硅酸钠溶液的情况下，加入浓度为10%-50%的硫酸溶液，直至反应后的溶液pH值到5.0-8.0后，停止加入硫酸溶液，反应结束，得到第一浆料； c) 第一次老化处理，将第一浆料进行第一次老化处理，第一次老化时间控制在10-30分钟；e) 第二次合成反应，将反应釜内第一浆料打散均匀，并快速升温至70℃-80℃后，确保在搅拌第一浆料的情况下，加入浓度为0.4-2.0mol/L的硅酸钠溶液和浓度为10%-50%的硫酸溶液，同时加入一定量的改性剂，并且通过调节两者溶液的流量控制反应后的溶液pH值在8-11，待硅酸钠溶液达到预先设定的量，停止加入硅酸钠溶液和硫酸溶液，反应结束；f) 第二次降温静置处理，停止搅拌，将反应釜内的溶液快速降温至40℃-50℃，静置一段时间，使得反应釜内的溶液再次变成凝胶状后，得到第二浆料；g) 第二次老化处理，将第二浆料进行第二次老化处理，第二次老化时间控制在20-40分钟；h)第三合成反应，将反应釜内第二浆料打散均匀，并快速升温至70℃-90℃后，确保在搅拌第二浆料的情况下，加入浓度为10%-50%的硫酸溶液，同时加入一定量的改性剂，直至反应后的溶液pH值到3.0-6.0后，停止加入硫酸溶液，反应结束；i) 第三次降温静置处理，停止搅拌，将反应釜内的溶液快速降温至50℃-60℃，静置一段时间，使得反应釜内的溶液再次变成凝胶状后，得到第三浆料；j) 第三次老化处理，将第三浆料进行第三次老化处理，第三次老化时间控制在0.5-2.0小时；k）过滤洗涤处理，将第三浆料经过压榨板框压滤洗涤处理，使得压滤洗涤处理后的滤饼的可溶性解离盐（如硫酸盐）含量到4%以下，并且该滤饼的含固量为20%-40%；l) 打浆改性处理，对滤饼经过打浆机进行打浆处理制得第四浆料，并且该打浆处理过程中加入浓度为0.1-0.2%的水溶性高分子稳定剂，该第四浆料呈液体状；n)喷雾干燥造粒处理，对第四浆料通过喷雾干燥设备进行干燥造粒处理，利用干燥塔对第四浆料进行喷雾干燥制得颗粒状二氧化硅，然后再通过振动筛的筛网筛选出不同目数的二氧化硅成品。

进一步地说，所述步骤c) 第一次老化处理之前，还需要进行第一次降温静置处理，停止搅拌，将反应釜内的溶液快速降温至30℃-40℃，静置一段时间，使得反应釜内的溶液变成凝胶状后，得到第一浆料。

进一步地说，所述步骤k）打浆处理中，所述水溶性高分子稳定剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或其组合。

进一步地说，所述步骤k）打浆处理中，所述打浆处理为二级打浆处理，首先，将滤饼通过一级打浆机打成带有大颗粒团聚物的粗浆料；然后，再将粗浆料通过二级打浆机把粗浆料剪切成带有细颗粒团聚物的细浆料，该细浆料为所述第四浆料。

进一步地说，所述步骤l )喷雾干燥处理中本二氧化硅成品还需要进行强磁除铁处理后，流动性强的二氧化硅产品，再进行打包装袋；在打包机的出料口上装设有强磁棒，通过强磁棒对成品的强磁作用，使得成品中的磁性金属杂质得到有效地去除。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是:本制备方法制得二氧化硅的品质高，本产品二氧化硅的各项性能显著提升，大大地提高了其在使用过程中的分散性和颗粒强度，而且其抗结块能力强，流动性强，颗粒大小达到100目筛余物90%以上。特别适合在饲料添加剂领域上应用，如可以作为助流抗结剂使用，也可以作为载体使用。本产品二氧化硅的纯度含量可达到98%以上，而且重金属含量低（如As<0.5mg/kg、Pb <1.0mg/kg）。本产品二氧化硅的DBP吸收值可以达到2.3mL/g-3.5mL/g；比表面积170-300㎡/g。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

图2为本发明中喷雾干燥设备的示意图。

图3为本发明中干燥滚筒的示意图。

图4为本发明中干燥滚筒的剖面示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参考附图1。一种颗粒状饲料添加剂二氧化硅的制备方法，它包括以下步骤：a)硅酸钠溶液纯化处理，在搅拌硅酸钠溶液的情况下，将配制浓度为0.1-0.2%的絮凝剂加入到配制浓度为0.4-2.0mol/L硅酸钠溶液内，在搅拌均匀0.5-2小时后，用板框过滤掉硅酸钠溶液中析出的杂质，得到高纯度的0.4-2.0mol/L硅酸钠溶液，加入浓度为0.1-0.2%的絮凝剂的设计，目的是除去硅酸钠溶液中的杂质及重金属。所述絮凝剂可以为聚硫酸铝、聚硅酸或硅酸铝等无机盐絮凝剂。

b)第一次合成反应，将上述硅酸钠溶液和水混合加入反应釜中，并且配制浓度为0.05-0.5mol/L，将反应釜内的硅酸钠溶液快速升温至60℃-70℃后，在搅拌硅酸钠溶液的情况下，加入浓度为10%-50%的硫酸溶液，直至反应后的溶液pH值到5.0-8.0后，停止加入硫酸溶液，反应结束。

c) 第一次降温静置处理，停止搅拌，将反应釜内的溶液快速降温至30℃-40℃，静置一段时间，使得反应釜内的溶液变成凝胶状后，得到第一浆料；采用第一次降温静置处理，目的是将溶液静置形成凝胶状后再进行第一次老化处理，这样使得溶液没有流动性，溶液中的高分子（如二氧化硅颗粒）互相连接，形成空间网状结构，不仅提高了后序第二次老化效果的同时，而且还提高了后序第二次合成过程中改性剂的作用效果，使得消光剂的高吸油值性能得到大幅度提升。

d) 第一次老化处理，将第一浆料进行第一次老化处理，第一次老化时间控制在10-30分钟。

e) 第二次合成反应，将反应釜内第一浆料打散均匀，并快速升温至70℃-80℃后，确保在搅拌第一浆料的情况下，加入浓度为0.4-2.0mol/L的硅酸钠溶液和浓度为10%-50%的硫酸溶液，同时加入一定量的改性剂，并且通过调节两者溶液的流量控制反应后的溶液pH值在8-11，待硅酸钠溶液达到预先设定的量，停止加入硅酸钠溶液和硫酸溶液，反应结束。所述改性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。

f) 第二次降温静置处理，停止搅拌，将反应釜内的溶液快速降温至40℃-50℃，静置一段时间，使得反应釜内的溶液再次变成凝胶状后，得到第二浆料；采用第二次降温静置处理，目的是将溶液静置形成凝胶状后再进行第二次老化处理以及第二次合成，这样使得溶液没有流动性，溶液中的高分子（如二氧化硅颗粒）互相连接，形成空间网状结构，不仅提高了后序第三次老化效果的同时，而且还提高了后序第三次合成过程中改性剂的作用效果，使得消光剂的高吸油值的性能得到大幅度提升。

g) 第二次老化处理，将第二浆料进行第二次老化处理，第二次老化时间控制在20-40分钟。

h)第三次合成反应，将反应釜内第二浆料打散均匀，并快速升温至70℃-90℃后，确保在搅拌第二浆料的情况下，加入浓度为10%-50%的硫酸溶液，同时加入一定量的改性剂，直至反应后的溶液pH值到3.0-6.0后，停止加入硫酸溶液，反应结束。

i) 第三次降温静置处理，停止搅拌，将反应釜内的溶液快速降温至50℃-60℃，静置一段时间，使得反应釜内的溶液再次变成凝胶状后，得到第三浆料；采用第三次降温静置处理，目的是将溶液静置形成凝胶状后再进行第二次老化处理，这样使得溶液没有流动性，溶液中的高分子（如二氧化硅颗粒）互相连接，形成空间网状结构，大大地提高了后序第三次老化效果。

j) 第三次老化处理，将第三浆料进行第三次老化处理，第三次老化时间控制在0.5-2.0小时。

k）过滤洗涤处理，将第三浆料经过压榨板框压滤洗涤处理，使得压滤洗涤处理后的滤饼的可溶性解离盐（如硫酸盐）含量到4%以下，并且该滤饼的含固量为20%-40%；

l) 打浆改性处理，对滤饼经过打浆机进行打浆处理制得第四浆料，并且该打浆处理过程中加入浓度为0.1-0.2%的水溶性高分子稳定剂（所述水溶性高分子稳定剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或其组合等，增加浆料的粘度，以增强产品的颗粒强度），该第四浆料呈液体状；所述打浆处理为二级打浆处理，首先，将滤饼通过一级打浆机进行第一次打浆作业制得粗浆料，该一级打浆机的转速控制在60-100转/分钟；然后，再将粗浆料通过二级打浆机进行第二次打浆作业处理，把粗浆料剪切成带有细颗粒团聚物的细浆料，该二级打浆机的转速控制在80-120转/分钟；该细浆料为所述第四浆料。

n)喷雾干燥造粒处理，对第四浆料通过喷雾干燥设备进行干燥造粒处理，利用其上的干燥塔对第四浆料进行喷雾干燥制得颗粒状二氧化硅，然后再通过其上振动筛筛选出不同目数的二氧化硅。本二氧化硅还需要进行强磁除铁处理后，得到抗结块能力强和流动性强的二氧化硅成品，然后再进行打包装袋；所述强磁除铁处理的方法为：在打包机的出料口上装设有强磁棒，通过强磁棒对二氧化硅进行强磁作用，使得二氧化硅中的磁性金属杂质得到有效地去除。

参考附图2。所述喷雾干燥设备包括干燥塔1、用于收集二氧化硅细粉的布袋收集器2和用于收集二氧化硅颗粒的第一振动筛3，所述布袋收集器2的进料口与所述干燥塔1一侧壁的出口连接，该干燥塔1另一侧壁设有热空气进口10，该布袋收集器2的底部设有粉料出料口20，所述第一振动筛3设于所述干燥塔1底部的出口处。所述喷雾干燥设备还包括控制器4、尾气塔5、对第四浆料起到雾化处理的雾化器6、用于储存第四浆料的浓浆罐7、将浓浆罐7内第四浆料抽至雾化器6进入干燥塔1内的螺杆泵8以及将布袋收集器2所产生的尾气抽到尾气塔5内的引风机9，所述雾化器6装设在干燥塔1的顶部，所述螺杆泵8、雾化器6、引风机9和第一振动筛3均受控于所述控制器4。所述第一振动筛3内设有上层筛网31、中层筛网32和下层筛网33，该上层筛网31为60目筛网，并与水平成-15°夹角；所述中层筛网32为80目筛网，并与水平成15°夹角；所述下层筛网33为100目筛网，并与水平成-15°夹角。工作过程：启动后，将热空气从热空气进口10引入到干燥塔1内，分别打开螺杆泵、雾化器、引风机和第一振动筛，所述浓浆罐内的第四浆料经螺杆泵抽至雾化器进入干燥塔1内，经过热空气干燥作用，将细粉和干燥水分抽至布袋收集器2内，而较粗的颗粒料进入第一振动筛3内振动分级，大于60目的颗粒料经过上层筛网31收集； 60目-80目的颗粒料经过中层筛网32收集；80目-100目的颗粒料经过下层筛网33收集，而小于100目的颗粒料经过第一振动筛3下方收集。本喷雾干燥设备结构设计理想，自动化控制程度高，精细化操作，能分离出粉料以及不同粒度的颗粒料，生产操作方便，产品附加值高。

参考附图2、图3和图4。所述喷雾干燥设备还包括对干燥塔1内的物料进行再次干燥处理并呈倾斜布置的干燥滚筒11，所述干燥滚筒11的内筒内侧壁设有沿去长度方向的螺旋挡片110，所述干燥塔1的底部设有带有第一阀门12的第一出口和带有第二阀门13的第二出口，第一出口和所述第一振动筛3的进料口相连接，所述第二出口和所述干燥滚筒11的进料口相连接，所述干燥滚筒11由滚筒电机15带动其转动，该干燥滚筒11的出料口连接有第二振动筛14，该第二振动筛14和滚筒电机15也均受控于所述控制器4，所述第二振动筛14内设有上层筛网141和下层筛网142，该上层筛网141为60目筛网，并与水平成-15°夹角；所述下层筛网142为100目筛网，并与水平成15°夹角。采用干燥滚筒11的设计，使得干燥塔1内的物料进行再次干燥处理，干燥程度高，可以得到具有高干燥强度的二氧化硅成品。所述干燥塔1的第二出口物料进入干燥滚筒11的上端进口后，控制器启动电机15，使得电机15带动干燥滚筒11转动，物料在干燥滚筒11内不断向前移动，然后从干燥滚筒11下端的下方出口进入第二振动筛14。采用螺旋挡片110的设计，加长了物料在干燥滚筒11不断向前移动的路径，大大地提高了物料在干燥滚筒11内的待留时间，进一步地提高物料的干燥效果。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。