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CN1362935A - 从米糠中制备二氧化硅(SiO2)的方法 - Google Patents

从米糠中制备二氧化硅(SiO2)的方法 Download PDF

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CN1362935A CN01800168A CN01800168A CN1362935A CN 1362935 A CN1362935 A CN 1362935A CN 01800168 A CN01800168 A CN 01800168A CN 01800168 A CN01800168 A CN 01800168A CN 1362935 A CN1362935 A CN 1362935A
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Abstract

一种从米糠中提取纯度达99.99%以上的二氧化硅的方法,该方法包括以下步骤:在水中洗涤米糠并且除去飘浮在水上的杂质;在酸性溶液和水中顺序洗涤米糠两次以上;将经洗涤的米糠加压脱水;将脱水后的米糠干燥;在350至400℃下焙烧干燥的米糠,同时搅动和粉化;在700至1000℃下焙烧米糠10至60分钟,同时通过提供氧气或空气进行搅动。该方法可以有效去除二氧化硅提取工艺中焙烧米糠过程中产生的对环境有害的副产物烟灰。

Description

从米糠中制备二氧化硅(SiO2)的方法
技术领域
本发明涉及从米糠中提取二氧化硅，更具体说，本发明涉及从对环境无害的米糠中提取高纯度无定形二氧化硅或固体二氧化硅的方法，从而可以利用米糠中的副产物。
背景技术
一项涉及无定形二氧化硅提取方法的发明已在中国提出申请(中国专利申请号86-104705)，并且在印度获得专利权(注册号为159017)，而且还被公告为俄罗斯专利2061656。
通过使用上述发明生产的二氧化硅的纯度约为82-99.9％，然而这个纯度的二氧化硅不适合在半导体领域中使用的要求。
就通过上述方法生产的二氧化硅而言，由于米糠经焙烧后剩余的焦炭含量较高，从而不可能获得高纯度的二氧化硅。
此外，当焙烧米糠时，排放出烟灰，并且焙烧米糠时产生的烟中含有约32％的CO和CO2，因而对环境有害。
同时，韩国专利申请97-5090公开了一种用酶处理米糠或稻草提取二氧化硅的方法，该方法不会使在稻米生长期间所形成的二氧化硅的结构变形。该申请还公开了通过控制酶的量和反应时间来调节二氧化硅/碳之比的方法。
然而，所公开的这些方法主要涉及二氧化硅的结构，并且残余的碳量大于14％，非常之高，没有本发明中所要求的提取高纯度二氧化硅的任何方法的描述。
此外，韩国专利申请97-5090揭示出在中国专利(CN 1,039,568)和俄罗斯专利(SU 1,699,918)中公开了在700-900℃酸中处理以便破坏纤维素结晶之后焙烧米糠的方法，但没有提及如本发明的将米糠用酸溶液洗涤、加压脱水然后第二次焙烧来制造高纯度二氧化硅的任何方法。
另外，俄罗斯专利申请94031518 A1(1996.7.10公开)、德国专利申请1532398 A(1978.11.15公开)、法国专利申请2356595 A1(1978.3.3公开)中也公开了将米糠过筛除去杂质、用水洗涤、在酸性溶液中洗涤、干燥、焙烧并且粉碎的方法。通过此方法获得的二氧化硅的纯度为99.0-99.5％，但从烟灰中产生如植酸钙镁(phytine)、植酸(C6H6[OPO(OH)6])和木糖醇(CH2OH(CHOH)3CH2OH)副产物。
因此，强烈需要一种生产高纯度二氧化硅的方法，该方法能够容易获得99.99％纯度的二氧化硅，通过使用风扇排放米糠焙烧期间产生的烟灰副产物来增加二氧化硅产品的纯度，分离滤去烟灰的储存槽上清液中包含的植酸和木糖醇，通过利用沉积在储存槽底部的烟灰副产物作为抗菌溶液而解决了环境污染问题并且获得有用的产品。
因此，本发明的目的是提供一种从米糠中提取纯度达99.99％的二氧化硅的方法，该方法能够除去对环境有害的烟灰副产物，增加硅产品的纯度并且从烟灰中生产有用的产品。
发明公开
为实现上述目的，本发明提供一种从米糠中提取纯度高于99.99％以上的二氧化硅的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过洗涤米糠并且除去飘浮在水上的杂质，对米糠进行预处理；(b)在酸性溶液和水中顺序洗涤米糠至少两次；(c)将经洗涤的米糠加压脱水；(d)将脱水后的米糠干燥；(e)在350至400℃下初步焙烧干燥过的米糠，同时搅动和粉化；并且(f)在700至1000℃下二次焙烧米糠10至60分钟，同时通过提供氧气或空气进行搅动。
本发明的最佳实施方式
本发明提供一种提取99.99％纯度二氧化硅的方法，该方法能够有效地去除烟灰副产物并且从这种副产物中获得有用的化学产品。
具体说，该提取99.99％纯度二氧化硅的方法包括预处理步骤(a)其中将米糠过筛去除杂质并且在水中洗涤去除飘浮在水上的杂质；洗涤步骤(b)其中将米糠在用蒸馏水稀释的酸性溶液中、然后在蒸馏水中顺序洗涤至少两次；步骤(c)其中将经洗涤的米糠加压脱水；步骤(d)其中将脱水后的米糠干燥；第一次焙烧步骤(e)其中将干燥的米糠在350至400℃下焙烧，同时搅动和粉化；第二次焙烧步骤(f)其中将米糠在700至1000℃下焙烧10至60分钟，同时通过提供氧气或空气进行搅动。
下面将更详细描述从米糠中提取高纯度二氧化硅的过程。(a)预处理步骤：
将一定量的米糠过筛，以筛出废物料，然后在水中洗涤。此时，除去飘浮在水上的杂质。在洗涤过程中，大部分杂质都被去除。此时除去的这些杂质即使在将米糠于700至1000℃高温下处理的第二次焙烧步骤中也很难除去，留在二氧化硅中。因此，在洗涤过程中去除杂质是非常关键的。在洗涤过程中，如果没有去除飘浮在水上的杂质，之后当提取二氧化硅时又去除了水分，则最终获得的二氧化硅将具有低纯度。
在洗涤过程中，可以在冷水中洗涤米糠。但当在85至95℃热水中洗涤时，可更有效去除杂质。在使用85至95℃热水的情况中，通过连续搅动来洗涤米糠。使用热水的不利之处是导致生产成本较高。由此，结合经济效益和所需的纯度方面考虑，可以结合使用冷水和热水。所用的水可以是普通水，但鉴于所得二氧化硅的纯度和接下来的过程，优选蒸馏水。
在本发明的一个实施方案中，如果在沸水(即100℃的水)中洗涤米糠30至120分钟，则由于水沸腾时产生的气泡搅动米糠，因而可以使米糠得到有利地洗涤，同时不必使用附加的搅动器。因此，随着时间期限从120分钟减少至30分钟，二氧化硅的纯度得到提高。此外，在沸水中洗涤米糠时，洗涤米糠后获得的水中含有很多植酸和木糖醇组分，同时洗涤后的米糠中含有较少的有机物质。而且，减少了烟灰，并且当排放气体时，其中含有较少的有害气体(CO、NO2)。
米糠在酸性溶液中洗涤之前，可以任选增加一个改变米糠结构以有助于除去有机物质的过程。也就是说，如果将洗涤后的米糠在-10至-140℃下放置10至300分钟，则可以提高二氧化硅的最终纯度。
随着米糠中包含的液体被冷冻，米糠的结构被破坏，变成容易破碎的结构。由此，在冷冻过程之后，当将米糠在酸性溶液中洗涤时，米糠中包含的有机物质可以更容易和更快地被去除。
为冷冻米糠，可以使用本领域技术人员已知的冷冻方法。
米糠在酸性溶液中洗涤之前，当将米糠置于低压下，例如放置在0.5至200Pa、优选0.5至100Pa的密闭室中时，米糠中包含的液体被蒸发，造成米糠中压力过大。
正是在过量压力的帮助下，米糠的结构被破坏，从而在酸性溶液中洗涤时米糠中的有机物质可以更容易和更快地被去除。
如果密闭室中的压力小于0.5Pa，则最终获得产品的纯度不会进一步提高，而如果压力超过200Pa时，真空效果已不再会对产品的纯度产生影响。(b)酸性溶液中洗涤米糠的过程
将米糠在酸性溶液中洗涤，以消毒米糠并且溶出杂质。例如，可以使用硫酸、硝酸或乙酸的溶液作为酸性溶液使用，并且与所用的酸的类型没有关系。
酸性溶液的酸浓度越高，最终获得的二氧化硅的纯度越高。
通过在蒸馏水的酸性溶液中搅动以除去杂质，然后再在蒸馏水中洗涤来洗涤米糠。为获得最终较高纯度的二氧化硅，优选尽可能地重复洗涤，更优选进行两次以上的洗涤。
为获得高纯度二氧化硅，优选使用蒸馏水，并且所用的酸性溶液和水的温度优选为85至95℃，即，使用热水。
在本发明的一个不同实施方案中，当使用85至95℃的酸性溶液时，由于洗涤米糠同时搅动，因而需要附加的设备，这是因为酸性溶液的温度太低以致无法在高速下洗涤。
然而，在100℃沸腾酸性溶液中洗涤米糠时，由于米糠和溶液随着溶液沸腾而不断移动，因而米糠中包含的有机物质即使不用搅动也可以很快且有效地被除去。(c)加压脱水过程
本发明的一个特点是通过加压对米糠施压，以便通过脱水过程脱水，此不同于常规的二氧化硅制备方法。
由于水分在恒定的压力下去除，因而可以使接下来的过程即干燥过程在短时间内完成，并且可以除去在洗涤过程中没有去除的残留杂质。
当在低于0.005MPa压力下将米糠脱水时，米糠中包含的杂质增加，并且不可能获得纯度超过99.99％的二氧化硅。
因此，脱水时施加的压力为0.01至15MPa是适宜的，并且更优选0.1至10MPa。任选地，可以在加压脱水过程之后附加进行洗涤过程。
此外，就洗涤过程(a)而言，在洗涤米糠之后，可以进行脱水过程以除去杂质。(d)干燥过程
可以使用典型的干燥工艺。例如，可以在约110℃下进行热空气干燥，或可以通过使用微波炉进行干燥。
将经洗涤和脱水的米糠在微波炉中干燥优选15至400秒，更优选30至300秒。
如果在微波炉中的干燥时间少于15秒，则由于碳杂质而使最终获得的产品纯度低，而如果在微波炉中的干燥时间超过400秒，则最终获得的产品的纯度也低。(e)第一次焙烧过程
将经过上述过程的米糠在300至500℃下搅动和粉化，并且同时焙烧直至烟消失为止。在经过焙烧过程之后，米糠的体积减少1.6至1.8倍，
在第一次步骤过程期间，米糠变得易碎，以致于它们容易被粉化。如果在此过程中不搅动米糠，则二氧化硅的纯度变低并且NO2含量最终增加。
同时进行焙烧和粉化，以便通过使米糠颗粒变小来增加焙烧速度并且完全去除米糠中可能残留的杂质。
在此过程中，通过使用泵或风扇抽提加热室中产生的烟，以便分离烟灰。如果不采用通过使用泵等除去加热室中产生的烟以分离烟灰这个附加步骤的话，烟中将会含有较多的有害组分，如CO和NO2，这对环境没有好处。分离的烟灰可以利用来作不同的用途，并且在这个意义上来说利用了对环境有害的副产物，本发明是非常有用的。
另外，除去烟的原因是为了收集烟灰，并且没有被过滤的烟灰最终沉落到用水填充的水槽底部。
沉落到水槽底部的烟灰的量为约2.8至3.2％。
从水槽的上清液中可以分离有用的组分，如植酸钙镁(phytine)、植酸(C6H6[OPO(OH)6])和木糖醇(CH2OH(CHOH)3CH2OH)，它们可以用作播种用种子的消毒水。下表3显示了对烟灰中所含组分的分析。(f)第二次焙烧过程
将经过上述过程的米糠在700至1000℃的加热设备中焙烧，同时提供空气或氧气。
通过使用风扇或泵除去第二次焙烧过程产生的烟，并且按第一次焙烧过程相同的方式进行烟灰加工处理。
进行两步米糠焙烧的原因如下。如果在第二次焙烧过程中将焙烧与搅动和粉化一起进行，由于优选的加热设备的内壁由石英制成，则石英内壁可能会由于搅拌器和破碎机而受到破坏。而且，在经过第一次焙烧过程之后，米糠的体积可减少1.6至1.8倍，从而减少了进行第二次焙烧所用的由高价格石英制造的加热设备中的必要的构造截面积，以便达到节约。此外，由于米糠经过第一次焙烧过程，它们的杂质被大量去除，并且由此让具有高二氧化硅纯度的米糠在单独的过程中经过第二次氧化焙烧，从而可以获得高纯度的二氧化硅。
本发明中，根据第二次焙烧的温度来获得固态二氧化硅或无定形二氧化硅。也就是说，在不高于950℃下可获得固态二氧化硅，并且在低于950℃下可获得无定形二氧化硅。
焙烧温度优选为700至1000℃，并且对典型用于半导体的无定形二氧化硅来说，焙烧温度更优选为700至800℃。
第二次焙烧过程中的焙烧时间优选为10至60分钟，并且更优选10至40分钟。
本发明示例性实施方案的具体反应条件和所得的结果数值示于下表1和表3中。表1：二氧化硅制备方法的示例性反应条件
实施例序号 脱水压力 洗涤中去除飘浮物   第一次焙烧350至400℃     第二次焙烧
  温度(℃) 时间(分钟)
    1     0.1     O       -   700-800     30
    2     0.01     O       -   700-800     30
    3     0.005     O       -   700-800     30
    4     10     O       -   700-800     30
    5     15     O       -   700-800     30
    6     10     X       -   700-800     30
    7     10     O       -   700-1000     10
    8     10     O       -   700-800     40
    9     10     O       -   700-800     5
    10     10     O       -   700-800     60
    11     10     O   混合物X   700-1000     10
12 10 O 没有去除烟灰的过程 700-800 30
表2：二氧化硅制备方法的示例性反应条件
实施例序号     洗涤     酸洗     冷冻 真空度-酸洗涤压力(Pa) 在微波炉中的干燥时间(分钟)
温度(℃) 时间(分钟) 温度(℃) 时间(分钟) 温度(℃) 时间(分钟)
  13  100   15   85-95   120  -  -  -  -
  14  100   30   85-95   120  -  -  -  -
  15  100   60   85-95   120  -  -  -  -
  16  100   90   85-95   120  -  -  -  -
  17  85-90   30-120   100   10  -  -  -  -
  18  85-90   30-120   100   20  -  -  -  -
  19  85-90   30-120   100   60  -  -  -  -
  20  85-90   30-120   100   120  -  -  -  -
  21  85-90   30-120   100   240  -  -  -  -
  22  85-90   30-120  85-95   120  -10  300  -  -
  23  85-90   30-120  85-95   120  -70  40  -  -
  24  85-90   30-120  85-95   120  -140  10  -  -
  25  85-90   30-120  85-95   120  -5  400  -  -
  26  85-90   30-120  85-95   120  -170  10  -  -
  27  85-90   30-120  85-95   120  -  -  100  -
  28  85-90   30-120  85-95   120  -  -  10  -
  29  85-90   30-120  85-95   120  -  -  1  -
  30  85-90   30-120  85-95   120  -  -  200  -
  31  85-90   30-120  85-95   120  -  -  0.5  -
  32  85-90   30-120  85-95   120  -  -  -  13
  33  85-90   30-120  85-95   120  -  -  -  100
  34  85-90   30-120  85-95   120  -  -  -  300
  35  85-90   30-120  85-95   120  -  -  -  15
  36  85-90   30-120  85-95   120  -  -  -  400
表3：本发明二氧化硅提取工艺中所得的组分分析结果
    实施例     1     2     3     4     5     6     7
洗涤后米糠中包含的有机物质的量 0.025 0.5 0.2 0.005 0.005 0.6 0.005
  烟中包含的烟灰的量(米糠400g) 1.2 2.5 10.0 0.25 0.25 30.0 0.25
  烟灰的最终量     -     -    -     -     -    -    -
焙烧时产生的气体组  分(Mr/M3)   CO   0.015   0.015   0.015   0.005   0.005   0.020   0.005
  CO2   0.01   0.010   0.010   0.005   0.005   0.020   0.005
NO2 0.005 0.005 0.005 0.001 0.001 0.01 0.001
  SiO2组分(％)    S   0.0004   0.0004   0.0004   0.0004   0.0004   0.001   0.0004
  MgO   0.001   0.001   0.001   0.0015   0.0005   0.015   0.001
  CaO   0.003   0.003   0.006   0.001   0.001   0.008   0.003
  Fe2O3   0.002   0.002   0.003   0.0005   0.0005   0.004   0.002
   C   0.001   0.003   0.01   0.0005   0.0005   0.10   0.0035
  SiO2   99.993   99.991   99.980   99.997   99.997   99.860   99.990
  烟灰组分(％)   NO3   0.08   0.08   0.08   0.06   0.06   0.15   0.08
  灰分   0.04   0.04   0.04   0.02   0.02   0.08   0.05
减少量(105℃) 0.3 0.3 0.3 0.25 0.25 0.65 0.4
 Fe2O3   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.03   0.02
   S   0.05   0.05   0.05   0.02   0.02   0.07   0.08
   C   99.51   99.51   99.51   99.63   99.63   99.02   99.37
  水中包含的量(g/L) 植酸钙镁 5 2.2 2.5 1.5 1.5 2.0 2.0
木糖醇   1.3   1.1   1.5   0.8   0.8   1.0   1.0
    实施例     8     9     10     11     12     13     14
洗涤后米糠中包含的有机物质的量 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.028 0.025
  烟中包含的烟灰的量(米糠400g) 0.25 0.25 0.25 0.18 0.25 1.3 1.2
    烟灰的最终量     -     -     -     -   0.25     -      -
焙烧时产生的气体组分(Mr/M3)   CO   0.005   0.005   0.005   0.005   0.35   0.015   0.015
  CO2   0.005   0.005   0.005   0.005   0.38   0.01   0.01
NO2 0.001 0.001 0.001 0.01 0.2 0.005 0.005
  SiO2组分(％)    S   0.0003   0.0005   0.0003   0.004   0.002   0.0004   0.0004
  MgO   0.0005   0.002   0.0005   0.001   0.003   0.002   0.001
  CaO   0.001   0.005   0.001   0.04   0.02   0.004   0.003
  Fe2O3   0.0005   0.002   0.0005   0.001   0.003   0.002   0.002
   C   0.0004   0.0105   0.0004   0.1   0.001   0.002   0.001
  SiO2   99.998   99.990   99.998   99.815   99.964   99.990   99.993
烟灰组分(％)   NO3   0.08   0.08   0.08   0.08   0.15   0.08   0.08
  灰分   0.03   0.08   0.05   0.1    -   0.04   0.04
减少量(105℃) 0.2 0.8 0.5 1.2 - 0.3 0.3
  Fe2O3   0.02   0.02   0.02   0.0003    -   0.02   0.02
   S   0.04   0.09   0.09   1.0    -   0.05   0.05
   C   99.63   98.93   99.26   97.55    -   99.51   99.51
  水中包含的量(g/L) 植酸钙镁 2.0 2.0 2.0 1.5 - 4.8 5.2
木糖醇   1.0   1.0   1.0   0.5    -   1.1   1.4
    实施例     15     16     17     18     19     20     21
洗涤后米糠中包含的有机物质的量 0.023 0.21 0.025 0.023 0.020 0.018 0.018
  烟中包含的烟灰的量(米糠400g) 1.0 0.9 1.2 1.0 0.9 0.8 0.8
  烟灰的最终量    -     -    -     -     -     -      -
焙烧时产生的气体组分(Mr/M3)   CO   0.012   0.012   0.015   0.012   0.012   0.01   0.010
  CO2   0.008   0.008   0.01   0.0008   0.008   0.008   0.008
NO2 0.004 0.004 0.005 0.004 0.004 0.003 0.003
  SiO2组分(％)     S   0.0003   0.0003   0.0004   0.0003   0.0003   0.0002   0.0002
  MgO   0.0007   0.0007   0.001   0.0007   0.0007   0.0005   0.0005
  CaO   0.001   0.001   0.003   0.002   0.001   0.0005   0.0005
  Fe2O3   0.002   0.002   0.002   0.0002   0.001   0.0006   0.0006
    C   0.001   0.001   0.001   0.001   0.001   0.0002   0.0002
  SiO2   99.995   99.995   99.993   99.994   99.996   99.998   99.998
  烟灰组分(％)   NO3   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08   0.06   0.06
  灰分   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.03   0.03
减少量(105℃) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.26 0.26
  Fe2O3   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02
    S   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.04   0.04
    C   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51   99.59   99.59
  水中包含的量(g/L) 植酸钙镁 5.2 5.3 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
木糖醇   1.4   1.5   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3
    实施例     22     23     24     25     26     27     28
洗涤后米糠中包含的有机物质的量 0.020 0.018 0.019 0.025 0.018 0.019
烟中包含的烟灰的量(米糠400g) 1.0 0.9 1.0 1.2 0.9 1.0
    烟灰的最终量     -     -     -     -     -     -
焙烧时产生的气体组分(Mr/M3)   CO   0.015   0.014   0.014   0.015   0.014   0.014
  CO2   0.1   0.01   0.01   0.01   0.01   0.01
  NO2   0.005   0.004   0.004   0.005   0.004   0.004
  SiO2组分(％)    S   0.0003   0.0002   0.0002   0.0004   0.0002   0.0003   0.0002
  MgO   0.0008   0.0006   0.0006   0.001   0.0006   0.0008   0.0006
  CaO  0.0011   0.0008  0.0008   0.003   0.0008   0.0011   0.0008
  Fe2O3   0.002   0.0007   0.0017   0.002   0.0007   0.002   0.0017
   C   0.0008   0.0007   0.0007   0.001   0.0007   0.0008   0.0007
  SiO2   99.995   99.997   99.996   99.993   99.997   99.995   99.996
  烟灰组分(％)   NO3   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08
  灰分   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04
减少量(105℃) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
  Fe2O3   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02
    S   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05
    C   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51
  水中包含的量(g/L) 植酸钙镁 5.0 5.0 5.0 5 5.0 5.0 5.0
木糖醇   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3
    实施例     29     30     31     32     33     34     35     36
洗涤后米糠中包含的有机物质的量 0.018 0.025 0.018 0.025 0.023 0.020 0.025 0.020
烟中包含的烟灰的量(米糠400g) 0.9 1.2 0.9 1.2 1.1 1.0 1.2 1.0
    烟灰的最终量    -    -     -     -     -      -     -      -
焙烧时产生的气体组分(Mr/M3)     CO   0.014   0.015   0.014   0.015   0.015   0.015   0.015   0.015
    CO2   0.01   0.01   0.01   0.01   0.01   0.01   0.01   0.01
    NO2   0.004   0.005   0.004   0.005   0.005   0.005   0.005   0.005
  SiO2组分(％)     S   0.0002   0.0004   0.0002   0.0004   0.0003   0.0003   0.0004   0.0003
    MgO   0.0006   0.001   0.0006   0.001   0.001   0.0008   0.001   0.0008
    CaO   0.0008   0.003   0.0008   0.003   0.003   0.0011   0.003   0.0011
  Fe2O3   0.0007   0.002   0.0007   0.002   0.0016   0.002   0.002   0.002
    C   0.0007   0.001   0.0007   0.001   0.0001   0.0008   0.004   0.0008
   SiO2   99.997   99.993   99.997   99.993   99.994   99.995   99.990   99.995
烟灰组分(％)    NO3   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08   0.08
   灰分   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04
减少量(105℃) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
  Fe2O3   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02   0.02
    S   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05
    C   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51   99.51
    水中包含的量(g/L) 植酸钙镁 5.0 5 5.0 5 5 5 5 5
木糖醇   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3   1.3
下面通过以下实施例对本发明作进一步说明。对于本领域技术人员来说都明白这些实施例的给出仅是为了更清楚地解释本发明，但本发明不限于所给出的实施例。实施例1
通过使用电动筛将米糠过筛，滤出废物料，之后在冷水中洗涤，然后边搅拌边在85至90℃热水中洗涤30分钟至2小时。滤出飘浮在水上的杂质。
接下来，将米糠边搅拌边在85至95℃的10％酸性溶液中洗涤2小时，以除去杂质。
在酸性溶液中洗涤之后，将米糠在85至90℃热水中洗涤10至15分钟，以滤出废物料。
将米糠再在冷水中洗涤，然后在0.1MPa压力下脱水。
将米糠再在水中洗涤10至15分钟，在85至95℃的5％酸性溶液中洗涤30分钟至2小时，在85至90℃蒸馏水中洗涤20至30分钟，然后在冷蒸馏水中清洗四次10至15分钟。
然后，使米糠与80至100℃的热空气均匀混合而被干燥，然后均匀混合以便在350至400℃瓷釉包漆的烧窑中焙烧。
同时抽提所产生的烟，从中过滤烟灰并且将最终残留的烟储存在水槽中。
之后，将米糠放入其下部装有筛子的石英玻璃管中并且在700至800℃下焙烧30分钟，同时向其中适宜地提供氧气。
然后，所产生的烟中产生很少的烟灰，并且CO和NO2低于标准允许值。
通过本方法，获得了纯度为99.993％的SiO2。在这方面，第一次焙烧期间产生纯度为99.51％的烟灰。
通过使用通用化学物质的组分分析方法对本发明获得的二氧化硅和烟灰进行组分分析，并且所得的组分分析结果示于表3中。实施例2
应用与实施例1相同的提取方法，不同之处是脱水压力为0.01MPa。在此情形中，米糠中包含的杂质相比于实施例1增加了约0.005％，并且获得纯度为99.991％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例3
应用与实施例1相同的提取方法，不同之处是脱水压力为0.005MPa。在此情形中，米糠中包含的杂质相比于实施例1增加了约0.02％，并且获得纯度为99.98％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例4
应用与实施例1相同的提取方法，不同之处是脱水压力为10MPa。在此情形中，米糠中包含的杂质相比于实施例1增加了约0.005％，并且获得纯度为99.997％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例5
应用与实施例1相同的提取方法，不同之处是脱水压力为15MPa。在此情形中，获得纯度为99.9971％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例6
应用与实施例1相同的提取方法，不同之处是不去除洗涤过程中飘浮在水上的废物料并且脱水压力为10MPa。在此情形中，米糠中包含的杂质为0.6％，C含量为0.1％并且获得纯度为99.86％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例7
应用与实施例1相同的提取方法，不同之处是脱水压力为10MPa并且第二次焙烧过程在700至1000℃下进行10分钟。在此情形中，获得纯度为99.99％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例8
应用与实施例7相同的提取方法，不同之处是第二次焙烧过程在700至800℃下进行40分钟。在此情形中，获得纯度为99.998％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例9
应用与实施例7相同的提取方法，不同之处是第二次焙烧过程在700至800℃下进行5分钟。在此情形中，获得纯度为99.998％的SiO2。按实施例1的相同方式进行组分分析，具体组分的分析结果见表3。实施例10
应用与实施例4相同的提取方法，不同之处是第一次焙烧过程按实施例1的相同方式进行并且第二次焙烧过程在700至800℃下进行60分钟。在此情形中，第二次焙烧过程尽管进行了60分钟，但它得到与焙烧40分钟的情形相同的效果。实施例11
应用与实施例7相同的提取方法，不同之处是第一次焙烧过程在350至400℃下进行但同时不搅动。在此情形中，获得纯度为99.815％的SiO2，并且NO2的量最终增加。实施例12
应用与实施例4相同的提取方法，不同之处是省略去除第一次焙烧过程中当米糠在350至400℃下焙烧时产生的气体的过程和接下来的烟灰处理过程。含有大量诸如CO或NO2的有害组分，其对环境不利。实施例13
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是将米糠在100℃热水中洗涤15分钟之后，在10MPa压力下进行加压脱水过程。在此情形中，获得纯度为99.990％的SiO2。当将米糠第一次焙烧时，产生纯度为99.51％的烟灰。实施例14
实行与实施例13相同的提取方法，不同之处是在洗涤过程中米糠在100℃热水中被洗涤30分钟。在此情形中，获得纯度为99.993％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例15
实行与实施例13相同的提取方法，不同之处是在洗涤过程中米糠在100℃热水中被洗涤60分钟。在此情形中，获得纯度为99.995％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例16
实行与实施例13相同的提取方法，不同之处是在洗涤过程中米糠在100℃热水中被洗涤90分钟。在此情形中，获得纯度为99.995％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例17
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在酸性溶液洗涤过程中将米糠在100℃的10％硫酸溶液中洗涤10分钟然后在100℃水中洗涤20分钟。在此情形中，获得纯度为99.993％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例18
实行与实施例17相同的提取方法，不同之处是在酸性溶液洗涤过程中将米糠在100℃的10％硫酸溶液中洗涤20分钟。在此情形中，获得纯度为99.994％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例19
实行与实施例17相同的提取方法，不同之处是在酸性溶液洗涤过程中将米糠在100℃的10％硫酸溶液中洗涤60分钟。在此情形中，获得纯度为99.996％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例20
实行与实施例17相同的提取方法，不同之处是在酸性溶液洗涤过程中将米糠在100℃的10％硫酸溶液中洗涤120分钟。在此情形中，获得纯度为99.998％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例21
实行与实施例17相同的提取方法，不同之处是在酸性溶液洗涤过程中将米糠在100℃的10％硫酸溶液中洗涤240分钟。在此情形中，获得纯度为99.998％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例22
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠在-10℃下保持40分钟。在此情形中，获得纯度为99.995％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例23
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠在-70℃下保持40分钟。在此情形中，获得纯度为99.997％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例24
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠在-140℃下保持10分钟。在此情形中，获得纯度为99.996％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例25
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠在-5℃下保持400分钟。在此情形中，获得纯度为99.993％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例26
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠在-170℃下冷冻并保持10分钟。在此情形中，获得纯度为99.997％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例27
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠放置在压力为100Pa的密闭室中。在此情形中，获得纯度为99.995％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例28
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠放置在压力为10Pa的密闭室中。在此情形中，获得纯度为99.996％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例29
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠放置在压力为1Pa的密闭室中。在此情形中，获得纯度为99.997％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例30
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠放置在压力为200Pa的密闭室中。在此情形中，获得纯度为99.993％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例31
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在用水洗涤之后且在用酸性溶液洗涤之前，将米糠放置在压力为0.5Pa的密闭室中。在此情形中，获得纯度为99.997％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例32
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在干燥过程中将米糠在微波炉中加工30秒。在此情形中，获得纯度为99.993％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例33
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在干燥过程中将米糠在微波炉中加工100秒。在此情形中，获得纯度为99.994％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例34
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在干燥过程中将米糠在微波炉中加工300秒。在此情形中，获得纯度为99.995％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例35
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在干燥过程中将米糠在微波炉中加工15秒。在此情形中，获得纯度为99.990％的SiO2。具体组分分析结果见表3。实施例36
实行与实施例1相同的提取方法，不同之处是在干燥过程中将米糠在微波炉中加工400秒。在此情形中，获得纯度为99.995％的SiO2。具体组分分析结果见表3。
工业实用性
如前所述，本发明提供提取纯度超过99.99％的高纯度无定形二氧化硅或固态二氧化硅的方法，该方法适合工业领域，例如需要严格纯度的半导体。
此外，可以有效去除在二氧化硅提取工艺中焙烧米糠过程中产生的对环境有害的副产物烟灰。该烟灰可以利用制造植酸钙镁(phytine)、植酸和木糖醇或者橡胶或抗菌产品。因此，可以从低成本物料米糠中提取高纯度的二氧化硅，并且提供对环境无害的二氧化硅提取方法。

Claims (12)

1、一种从米糠中提取纯度达99.99％以上的二氧化硅的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在水中洗涤米糠并且除去飘浮在水上的杂质；
(b)在酸性溶液和水中顺序洗涤米糠至少两次；
(c)将经洗涤的米糠加压脱水；
(d)将脱水后的米糠干燥；
(e)在350至400℃下初级焙烧干燥的米糠，同时搅动和粉化；并且
(f)在700至1000℃下二次焙烧米糠10至60分钟，同时通过提供氧气或空气进行搅动。
2、权利要求1的方法，其中提取的二氧化硅是无定形的或固态的。
3、权利要求1的方法，其中在洗涤步骤(a)和(b)中，通过使用85至95℃的热蒸馏水来搅动和洗涤米糠。
4、权利要求1的方法，其中在洗涤步骤(a)和(b)中，通过使用100℃的沸水将米糠洗涤0.5至2小时。
5、权利要求1或4的方法，其中在将米糠用酸性溶液中洗涤的步骤(b)中，将米糠在100℃酸性溶液中洗涤10至30分钟。
6、权利要求1的方法，其中在将米糠用酸性溶液洗涤之前，将米糠在-10至-170℃下冷冻10至300分钟。
7、权利要求1的方法，其中在将米糠用酸性溶液洗涤之前，将洗涤后的米糠在1至100Pa压力下进行减压处理。
8、权利要求1的方法，其中在脱水步骤(c)中，压力为0.01至15MPa。
9、权利要求1的方法，其中在干燥步骤(d)中，将米糠在电微波炉中或通过热空气干燥处理30至300秒。
10、权利要求1的方法，其中在焙烧步骤(e)和(f)中，去除烟灰。
11、权利要求10的方法，还进一步包括从烟灰经过的水的上清液中提取植酸钙镁、植酸或木糖醇的步骤。
12、权利要求1的方法，其中在氧化和焙烧步骤(f)中，焙烧温度为700至800℃并且焙烧时间为10至60分钟。
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