白炭黑的生产工艺简介

三，白炭黑的生产工艺简介来源:世界化工网全文请访问:/睡过站了根据国内外现有资料表明，白炭黑的生产方法主要是沉淀法和气相法两大类型.由于沉淀法所用原料便宜，易得，生产工艺和设备较为简单产品售价低，因而目前占主导地位1.沉淀法沉淀法又称湿法，主要原料为石英砂，纯碱,工业盐酸或硫酸或硝酸或二氧化碳.其工艺路线是:先采用燃油或优质煤在高温下将石英砂于纯碱反应的得到工业水玻璃,工业水玻璃用水配置成一定浓度的稀释液，然后在一定条件下加入某种酸，使二氧化硅沉淀出来，即得产品白炭黑.沉淀法又称酸法,溶胶法，碳化法等许多不同的具体方法.酸法酸法是将可溶性硅酸盐于硫酸(或其他酸)一起反应，当反应液到达一定ph值时停止加酸反应，进行陈化，然后过滤并用水反复清洗，脱除硫酸钠后,经干燥，粉碎后得到产品.反应式为：NaO・SiO+HSO—SiO•HO+NaSO2m2 24m2n2 2 4SiO・HO-SiO•’HO+(,)HOfmn2m2n2n-n2工业流程图如图所示稀琥酸水I稀硅酸I稀硅酸S2-1沉沈法生产白斐焦工艺通点示意图,该方法所得产品的性能与制备过程的条件控制有重要的关系.这是因为在反应的过程中，容易中可溶性的硅酸盐首先转变为单体硅酸（可溶性）.根据反应体系的条件不同，单体硅酸有可能生成疏松的絮状物（聚集作用），也有可能生成致密的胶粒（凝胶作用），从而造成最终产品的很大差异。为了得到所需性能的白炭黑，反应过程的有关条件必须严格控制。在实际制备过程中，同样是酸法，并且用同样额原材料，其具体的操作过程和条件空指有不少差别，现举两例说明；例一配置好的稀硫酸以一定的速度，分三次加入到盛有一定量的稀释了的水玻璃反应釜中,边加酸，边搅拌,边升温，控制最终反应物的ph值在4~4.5之间，然后升温，在搅拌下老化一定时间，在冷却后送去分离.例二配置好的稀硫酸以一定的速度加入到盛有一定量稀硫酸的水玻璃的反应釜中,边加酸，边搅拌,边升温，控制最终反应物的ph值在2~3之间,加氨水调节至ph在8~9之间，然后升温，在搅拌下老化一定时间,再降温，酸化后送去分离.上述两例中在对原料的成分要求，稀释程度，加酸速度，搅拌速度和温度等都有不用的指标.此外，在对滤饼的处理与干燥的方法上也有不同的过程和要求，可见存在着差别.溶胶法这是一种认为较好的工艺路线，但过程比酸法较复杂,条件控制要求更高.先将盐酸于硅酸钠反应生成一定浓度的稀溶胶，在喂喂加入和搅拌下，将硅酸钠稀溶液加入到配好的溶胶这种，同时键入一定量的NaCl溶液,反应至ph=7~8，并用碱性调节液保持此ph值，保温陈化.然后漂洗除氯离子，在过滤，干燥,粉碎，包装如下图：碎酸钠溶液氧化钠溶液H□(稀)［「hcu稀r困2-2澹谶注生产白最黑工£流楞示意图该方法的生产过程中，溶胶的制备是关键.成品白炭黑透明度的好坏和用于橡胶物理性能的优劣在很大程度上取决于溶胶的质量，而溶胶的浓度,ph值，成胶温度,放置时间等对溶胶的稳定性又有很大的影响,所以溶胶的制备必须特别严格.如果溶胶析出絮状物或凝胶，生产则无法进行下去.如果各种工艺条件控制适当，可以制的超微细的活性白炭黑，粒径一般小于0.05佝，为国内普通沉淀白炭黑的1/10,比表面积为普通把炭黑的4~5倍.碳化法该法死采用二氧化碳气体通过可溶性硅酸盐溶液进行碳化操作，生成沉淀的SiO2和碳酸钠.反应完毕后先进行预过滤，并用酸性水溶液去除产品中的Na2CO3,在进行过滤,干燥,粉碎，包装反应式为：主反应：N电O*mSiO¥ 4+N电CQ§^SiO£,nlUO^mSiO2•WHzO+S—副反应：N如CO]+COj+HQ—2NaHCO3工艺流程兄图2-3・硅酸愀稀酸液CQ硅酸愀稀酸液CQ2-3殡化法文产白矣黑工艺展枢乐意函此工艺的特点是可得副产品纯碱，以致成本可以降低，但是一般情况，硅酸钠的转化率很低(70%左右)，若要继续提高转化率，将需要花费很长的时间，因此硅酸钠的损耗较大，有必要提高转化率.但必须注意由于转化率的提高,有可能生成碳酸氢钠,必须在水洗时提高水温，否则对产品的质量有影响.

2.气相法气象法又称热解法或干法.原料为硅氮烷,六乙基硅氧烷，四氯化硅等，一般采用SiCl4气体在清漆和氧气（或空气）的混合气流中，在燃烧室里进行高温水解.反应后SiO2的气溶胶进入凝聚室停留一段时间，带形成絮状SiO2后进行旋风分离，成品进行脱酸，使产品中的HCl含量降至指标以下，最后包装.气相法生产白炭黑毕竟是一种代价高昂的制备方法，原料SiCl4的生产就是一个复杂的过程.实际生产中SiCL4应从制备SiHCl4过程的副产物中来选择..反应式为：2H2+O2—2HQSiCl4+2H?O—+Si(&+4HCI总反应式为，1800—2000C、SiCU+2H2+O2——-—+4HC1工艺流程见示意图2-L四氯化硅-顾jf四氯化硅-顾jff卸|«

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国费田成I尾气水洗后放空困2-4气和法合成白麦黑工之流罹示意圈处于气相和水和盐酸对硅一氧四面体的顶点有保护作用，及阻碍硅一氧键的发展，这种阻碍是通过形成-0-H键,从而达到电中性如图

所示该工艺生产的白炭黑物理化学性能都很好，其粒子大小、比表面积,表面活性等重要性质同三种气体