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沉淀法白炭黑的制备流程

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liaojh-hgxcl 发表于 2018-11-13 10:08:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。
白炭黑是多孔性物质,其组成可用SiO2•nH2O表示,其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。其聚集体形态和微观结构与炭黑相似。

白炭黑的用途十分广泛,可作为橡胶制品、医药、农药、固体消防材料、涂料及油墨中,还可以作为载体或流动助剂应用在饲料、农药中,用在牙膏中作为中增稠剂或摩擦剂,在涂料中作为消光剂和沉降剂,在纸中作为填充剂等。

常用白炭黑的制备方法

白炭黑按照生产方法的不同可分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑两大类。

沉淀法白炭黑又可以分为传统沉淀法白炭黑的制备和其它制备白炭黑的方法。

这两种方法都是用盐酸、硫酸、二氧化碳与水玻璃为基本原料。

传统沉淀法生产白炭黑方法的工艺较多,其基本原理几乎相同,即将一定浓度硅酸钠溶液与酸进行反应,生成硅酸微粒,再进行脱水、干燥、粉碎、筛分则得到成品。

硅酸钠与硫酸反应制备白炭黑
化学反应式
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工艺流程图

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硫酸法沉淀法制备白炭黑工艺流程图简图

硫酸沉淀法制备白炭黑,在反应过程中需要引入一种晶型控制剂,控制白炭黑粒子的微观结构,这样可提高白炭黑在橡胶中的补强作用。

此工艺可以实现,操作条件非常稳定。

优点:此方法与气相法相比投资少、设备简单、成本低;与硝酸、盐酸沉淀法相比原料成本低;与碳化法相比白炭黑的质量好、工艺相对简单。

缺点:该法的控制过程相对复杂,很难得到高性能稳定的高端白炭黑产品。

硅酸钠与盐酸反应制备白炭黑

化学方程式如下:
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硅酸钠与盐酸反应制备白炭黑工艺流程简图

优点:盐酸沉淀法生产白炭黑工艺具有工艺简单,流程短,操作条件便于控制;

缺点:生产成本较硫酸法高。

硅酸钠与二氧化碳气体反应制备白炭黑

化学反应式如下:
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工艺流程图如下

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二氧化碳沉淀法制备白炭黑工艺流程图

该工艺流程开辟了一条以各类含CO2的废气为原料新的原料生产具有高补强性能的白炭黑产品。

优点:生产成本低、产品补强性能好、经济性合理、社会效益与环境效益显著。

碳酸氢铵法制备白炭黑

反应分成两步
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工艺流程



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碳酸氢铵沉淀法制备白炭黑工艺流程图

此碳酸氢铵法生产白炭黑,可副产纯碱和氨气,氨气可加工成氨水和液氨。

优点:很大程度上降低了生产成本并可生产以氨水为原料的副产品,以此增加工厂效益。

尿素沉淀法制备白炭黑
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当反应温度在80~90℃范围内,上述反应速度很快。故,水玻璃溶液同尿素在较高温度下按下式进行反应:

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尿素沉淀法制备白炭黑工艺流程图

采用酸性硅溶胶两步法制备白炭黑工艺
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酸性硅溶胶两步法制高补强性白炭黑工艺流程简图

优点:酸性硅溶胶两步法制高补强性白炭黑的技术路线是可行的,实验重复性良好,此工艺能得到补强性能和物化性能与VN3相当的白炭黑产品。

磷酸沉淀法制备白炭黑绿色工艺

工艺流程
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磷酸沉淀法制备白炭黑工艺流程简图

优点:磷酸沉淀法生产白炭黑的同时能够副产磷肥,大大提高了工厂的经济效益,减少了废液的排放。

总结

上面是目前阶段常用的沉淀法制备白炭黑的方法,每种方法都有其各自的优点与缺点。各个企业可以根据本企业的需求及本企业的自然情况选择适合的生产方法进行生产白炭黑。






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