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白炭黑概述及其生产工艺(一)

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freeman 发表于 2008-4-29 13:48:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
2008/4/28/09:22  


    硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的状态存在,一切植物皆含有少量的二氧化硅,动物体内的结缔组织中亦含有二氧化硅。硅在地壳中的含量是绝对丰富的,硅在地壳中的重量百分数为27.6%,仅次于氧(47.2%)为第二位。无机硅化合物在八十年代是无机化学品中发展较快的系列产品,尤其是近些年来发展更为迅速。在德温特中心专利索引的无机化学品类中,硅化合物的专利文摘量占了绝对的优势。由此可以看出,无机硅化合物,在众多的无机化学品中是有明显的竞争力的。

    纵观世界情况,硅化合物的新品种近些年来增加并不多,而对于无机硅化合物用途的开发则较为重视。例如硅化合物中最老的品种硅酸钠,目前也在向高性能、高附加价值化发展;美国莫比尔公司对于ZSM沸石研制了多种规格,几乎可用于石油化工的各个催化过程;氮化硅陶瓷发动机正在向实用化进军。因此,从目前开发趋势看,无机硅化合物将会大量进入到轻工、食品、医药、建筑、电子、冶金、机械工业等许多领域,一定大有发展前途。

    我国的硅化合物产品主要是解放后才逐步发展起来,至今才有几十个品种,因此差距还较大。我国具有优质而丰富的资源,为研究开发更多的硅化合物提供了物质基础。近十多年来,不仅得到了化工部的重视,并委托科研单位出版了“硅铝化合物”资料。可以预料,我国的硅化合物的发展速度必将越来越快,与世界发达国家的差距必将越来越小。

    白炭黑是硅化合物中较老的一个品种,三十年代中叶,德、苏、美等国就开始研制,到四十年代末就进入了工业生产,八十年代总生产能力达70~80万吨/年。我国六十年代开始起步,八十年代千吨级的厂有两家,年产量总共仅5000~6000吨,而且品种少,质量差,能耗高,未形成系列化。因此,研制新产品和开发应用领域的任务十分艰巨。

    1.物理化学性质

    外观为白色高度分散的无定形粉末或絮状粉末,也有加工成颗粒状作为商品的。比重为2.319~2.653,熔点为1750℃。不溶于水及绝大多数酸,在空气中吸收水分后会成为聚集的细粒。能溶于苛性钠和氢氟酸。对其它化学药品稳定,耐高温不分解,不燃烧。具有很高的电绝缘性,多孔性。内表面积大,在生胶中有较大的分散力。经表面改性处理的憎水性白炭黑易溶于油内,用于橡胶和塑料等作为补强填充剂,都会使其产品的机械强度和抗撕指标显著提高。由于制造方法不同,白炭黑的物化性质、微观结构均会有一定差异,故其应用领域和应用效果也不同。

    2.用途。

    白炭黑的用途很广,且不同产品具有不同的用途,现再概述如下:用作合成橡胶的良好补强剂,其补强性能仅次于炭黑,若经超细化和恰当的表面处理后,甚至优于炭黑。特别是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时更为适用。用作稠化剂或增稠剂,合成油类、绝缘漆的调合剂,油漆的退光剂,电子元件包封材料的触变剂,荧光屏涂覆时荧光粉的沉淀剂,彩印胶板填充剂,铸造的脱模剂。加入树脂内,可提高树脂防潮和绝缘性能。填充在塑料制品内,可增加抗滑性和防油性。填充在硅树脂中,可制成耐200℃以上的塑料。在造纸工业中用作填充剂和纸的表面配料。还有用作杀虫剂及农药的载体或分散剂,防结块剂以及液体吸附剂和润滑剂等。

    3.生产方法概述

    白炭黑的生产方法,根据国内外的资料表明,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。现将有关方法简介如下:

    一、沉淀法

    沉淀法又称湿法,主要原材料为石英砂、纯碱、工业盐酸或硫酸或硝酸或二氧化碳。其工艺路线大体上是:先采用燃油或优质煤在高温下将石英砂与纯碱反应制得工业水玻璃,工业水玻璃用水配制成一定浓度的稀溶液,然后在一定条件下加入某种酸,使二氧化硅沉淀出来,再经清洗、过滤、干燥(烘干或喷雾)、粉碎、制得产品白炭黑。沉淀法又分酸法、溶胶法、碳化法等许多不同的具体方法。

    (1)酸法

    一般说来,酸法是将可溶性硅酸盐与硫酸(或其它酸)一起反应,当反应液到达某一pH值时停止加酸反应,进行陈化,然后过滤并用水多次反复清洗,脱除Na2SO4后,送干燥、粉碎后得到产品。  

    工艺流程示意图为:



    该方法所得产品的性能与制备过程的条件控制有十分重要的关系。这是因为在反应的过程中,溶液中可溶性的硅酸盐首先转变成为单体硅酸(可溶性)。由反应体系的条件所决定,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,并且用同样的原材料,其具体的操作过程和条件控制有不少差别,现举两例为证:

    例一配制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的反应釜中,边加酸边搅拌边升温,最后的反应产物的pH值控制在4~4.5之间,然后升温,在搅拌下老化一定时间,再冷却后送去分离。

    例二配制好的稀硫酸,以一定的速度加入到盛有一定量稀释了的水玻璃的反应釜中,边加酸边搅拌边升温,最后控制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。

    以上两例,在对原材料成份要求,稀释程度以及加酸速度、搅拌速度和温度等都有不同的指标。此外,在对滤并的处理与干燥的方法上也有不同的过程和要求。可见差别之存在。

[ 本帖最后由 freeman 于 2008-4-29 13:51 编辑 ]

该用户从未签到

src@slk 发表于 2009-3-24 23:46:39 | 显示全部楼层
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    creolophus 发表于 2009-3-25 22:34:45 | 显示全部楼层
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    zxywx2008 发表于 2009-3-27 18:23:13 | 显示全部楼层
    谢谢楼主的无私奉献

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    fjzz115 发表于 2012-3-5 22:00:14 | 显示全部楼层
    谢谢楼主了,呵呵

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    bean 发表于 2012-10-31 19:18:22 | 显示全部楼层
    加油,好资料

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    阳光~King 发表于 2012-10-31 20:11:06 | 显示全部楼层
    为了看图我才回帖的。

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    sunzeyu082 发表于 2013-12-28 10:07:01 | 显示全部楼层
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    ☆黑马☆ 发表于 2014-3-3 15:56:01 | 显示全部楼层
          谢谢楼主!

    匿名  发表于 2019-1-8 11:28:29
    1山东分公司分管还是觉得
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