石煤尾矿制备白炭黑的研究

白炭黑的制备及研究发展趋势

工程技术47科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.14.047白炭黑的制备及研究发展趋势①李志伟1 张羽熙2 韩威1 杨国华3 崔兆纯1 韩苗苗1 王玲1* 李存国4(1.华北理工大学矿业工程学院河北唐山 063000;2.华北理工大学机械工程学院河北唐山 063000;3. 河北省矾山磷矿有限公司河北张家口 075000;4.唐山学院河北唐山 063000)摘要：作为重要的化工添加剂，白炭黑在现代工业中需求巨大，且需求量逐年递增。

本文对当前白炭黑制备方法及其优缺点进行对比分析。

针对当前白炭黑研究现状，指出进一步降低气相法白炭黑生产成本，提高传统的沉淀法白炭黑产品质量是未来白炭黑生产的重要发展方向；非金属矿是丰富而廉价的Si原料来源，禾本科植物矿物杂质含量少，生产工艺简单，利用非金属矿与禾本科植物制备白炭黑产品的生产方法，原料廉价，生产成本低，未来具有极大的市场潜力。

关键词：白炭黑气相法沉淀法非金属矿稻壳灰中图分类号：TQ127 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)05(b)-0047-02①基金项目：河北省高等学校科学研究计划项目（项目编号：QN2015091）；唐山市科技局项目（项目编号：17110219a ）。

作者简介：李志伟（1996—）,男,汉族,河北保定人,本科在读，研究方向:矿物加工工程。

通讯作者：王玲（1977—）,女,汉族,河北张家口人,博士,副教授,主要从事材料及环境矿物学研究,E-mail:WangLings_@。

白炭黑，化学分子式为SiO 2·nH 2O，又称为水合二氧化硅，是一种白色无定形纳米二氧化硅物质。

白炭黑不溶于水和酸，化学性质稳定，具有多孔性、比表面积大、分散性高、耐高温、不燃烧及优良的电绝缘性等多种性能[1]，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、农药、饲料、化妆品、抗菌材料及其他化学工业等多领域。

【精品】白炭黑生产技术与发展综述

白炭黑生产技术与发展综述山东海化股份有限公司白炭黑厂二OO二年五月十八日白炭黑生产技术与发展综述一、概述白炭黑是合成的粉状无定型的硅酸产品之一。

同炭黑一样为橡胶补强剂，但二者色泽不同，性能也有一定区别。

；还指早期的含金属氧化物的硅酸产品，白炭黑不仅是指单纯的合成SiO2即分二氧化硅类白炭黑和硅酸盐类白炭黑。

二者都可使用这个名称，这一名称相当于英语中常用的术语“Silica”.早在1887年,文献中就曾提到过用石英砂和焦炭的电护法反应制硅酸产品，第一次世界大战时，已经有了合成硅酸产品。

当时，他们主要是用作防毒面具吸附剂，后来，合成硅酸产品由用作干燥凝胶。

但合成硅酸产品并未发展到进行大规模工业生产。

第一种沉淀法产品是橡胶工业用的一种粒度略为粗大的硅酸钙，于1939年以“Silene”的商品名出现于美国市场.一种较细的产品在其商品名称后附加“EF”,（即极细），从1942年起在市场上出售。

同年,第一种气溶胶类产品Santocelc问世。

1948年,在美国市场上出售的一种富含硅酸的硅酸盐，其商品名叫Hi-sil。

欧洲在几年以后才出现.德国也是从制造硅酸钙和硅酸铝开始,用VN作（Calsil,SiltegAS5）.第一种纯硅酸自1953年起定名为UltrasilVN3类名是为了纪念对发展此类产品有特殊贡献的H·费尔贝克（Verbeek)和P·瑙罗特（Nauroth）两人，这类产品,即使是现在也还是使用得最广泛、最有影响的一种硅酸产品。

第一种专门为分散染料部门研制的沉淀法硅酸铝P820于1962年问世。

但是，只有不断开发出一些新产品、新方法，硅酸产品才能迅速在一些新领域内获得应用，才能在近半个世纪内一直得以进行大规模工业生产。

气相法白炭黑是无定型合成硅酸类产品.在德国学者赫斯特·范兹（HorstFercn）对合成硅酸系统分类中，属高温热解法硅酸类产品。

由于它在制造工艺中,是四氯化碳在高温下汽化,通过氢气和氧气在燃烧条件下水解而成的产物因此而得名，也有人称之为燃烧法二氧化硅或干法二氧化硅.1940年德国迪高莎公司(Degussu）首创了高活性极细的粉末状物质，称之为爱罗硅(Aerosil）；1953年美国的道康宁公司（DowCorning）开始生产。

白炭黑制备及应用研究

白炭黑制备及应用研究文献：李素英,钱海燕.白炭黑的制备与应用现状[J].无机硅化合物,2008,（4）：12-15.1白炭黑制备方法1.1气相法气相法是目前发达国家工业化生产纳米级自炭黑的主要方法。

其工艺过程为：经气化的四氯化硅、氢和氧组成的均相气体混合在水解炉中燃烧，进行高温水解反应，烟雾状的自炭黑通过聚集器聚集，然后经分离器到脱酸炉中进行脱酸处理，即可得到超细白炭黑。

反应生成的H C I 气体经水洗塔水洗后成为低浓度的盐酸。

反应式为：S i Cl 4 + ( n + 2 ) H2 + ( n／2+1 ) O 2→S i O2·n H2 0+ 4 HCl 此法得到的产品纯度高，分散度好，粒子细而呈球形，表面羟基少，因而具有优异的补强性能。

但工艺复杂、对设备要求高、能耗大、生产成本高。

1.2沉淀法1.2.1硫酸沉淀法该方法是基于酸与硅酸钠发生凝胶化反应的原理。

反应经过两个步骤完成：缩合成溶胶，溶胶再转化成水凝胶。

反应式为：Na 2 0·mS i O2 + H2 S O4 +nH2 0→ Na 2 S 04 + mS i O2·(n+1)H20沉淀条件如酸度、温度、时间等因素对产品的性质影响很大。

质量不好的硅酸钠溶液中往往含有复杂的硅酸聚合体，在酸化过程中这些聚合体会迅速扩大，形成硅酸凝块，一些机械杂质如Fe3+，Al3+，Ca2+等电解质的存在会促进凝块的形成，影响产品的质量。

特别是铁含量高会致使白炭黑产品带红色，透明度低。

硅酸钠溶液的浓度会严重影响产品的分散性和结构。

提高酸化的温度(在95～97℃下熟化30min比较理想)会促进硅酸的凝聚．加速硅酸的脱水缩合，从而促进粒子的形成，有利于白炭黑质量的提高。

但是温度过高也会由于很快沉淀而形成粗大粒子，降低白炭黑的质量。

1.2.2盐酸沉淀法将硅酸钠和盐酸作用制造晶种，再将晶种、硅酸钠、盐酸一起加入反应锅内反应、熟化。

该方法制备高活性白炭黑，关键在于防止硅酸聚集成硅凝胶。

210977856_利用废弃物制备白炭黑的研究现状及发展趋势

【开发利用】利用废弃物制备白炭黑的研究现状及发展趋势王柏昆，丁浩（中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083）【摘　要】本文详细阐述了利用废弃物制备白炭黑的研究现状，重点介绍利用农业固体废物、矿山尾矿和工业废渣、废水等回收白炭黑，探讨了其发展趋势。

【关键字】废弃物；白炭黑；回收利用；研究现状；趋势【中图分类号】X754;TQ127.2 【文献标识码】A 【文章编号】1007-9386(2010)06-0013-04Present Situation and Trend of Preparing White Carbon Black From WastesWANG Bai-kun, DING Hao(School of Materials Science and Technology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China)Abstract: The present situation of preparing white carbon black from wastes was described in detail. That is white carbon black prepared with agricultural wastes, mineral tailings, and industrial waste residue and water, etc. The trend of recycling white carbon black from wastes was also analyzed.Key words: waste; white carbon black; recycling utilization; researching situation; trend白炭黑，又称无定形二氧化硅，化学式为SiO2·n H2O，是一种白色的无毒、质轻、多孔和高分散性的微细粉状物，具有分散性好，纯度高，形貌规则，比表面积大及电学和热学稳定性优异等优点，被广泛应用于橡胶、电子电器、有机硅材料、胶黏剂、化妆品、造纸、医学和农业等众多领域。

石煤钒浸出渣碱浸提取白炭黑研究

１试验方法
１１试验原料及试剂
某公司石煤钒矿采用空白焙烧—酸浸工艺产出
的浸出渣，对浸出渣主要成分进行分析，主要成分见
表１。
表１浸出渣主要成分分析
元素Ｖ２Ｏ５Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２
ＳＫ２ＯＣａＯＦｅ总
含量／％０１３０８７７２５０４５２０７１３３５０２３
基金项目：国家自然科学基金（５１６７４１７９）作者简介：张著（１９８６－），男，工程师，主要从事有色金属冶炼和废
石煤钒矿是我国重要的钒资源，且储量巨大，占我国Ｖ２Ｏ５总储量的８７％［１］。根据石煤中矿物杂质的主次，分为硅质石煤、钙质石煤等［２］，硅质石煤钒矿含二氧化硅高达４０％～９０％。石煤钒矿提取Ｖ２Ｏ５方法有拌酸熟化—水浸、直接酸浸、空白焙烧—酸浸／碱浸、钠法焙烧—水浸／酸浸等工艺，除采用空白焙烧—碱浸出能回收石煤钒矿中的部分硅外，其它提取Ｖ２Ｏ５工艺都无法回收石煤钒矿中的硅，导致资源的浪费，且提钒工艺浸出渣产量大。充分利用空白焙烧—酸浸法提取Ｖ２Ｏ５产生的浸出渣制备白炭黑产品，可提高资源综合利用率，大幅减少提取Ｖ２Ｏ５过程中的渣量。试验研究氢氧化钠用量、浸出温度、浸出时间、浸出液固比等条件对二氧化硅浸出率的影响，确定石煤钒浸出渣提取白炭黑的最佳工艺条件。
图４为ＮａＯＨ加入量为１１５ｇ、浸出温度为９８℃、浸出时间为４ｈ时，选择液固比为４∶１、６∶１、８∶１、１０∶１，考察不同液固比对ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３浸出率的影响。
图２浸出温度对浸出率的影响
试验结果表明，浸出温度由４０℃增长至９８℃ 时，ＳｉＯ２浸出率由２５％增长至９１％，Ａｌ２Ｏ３浸出率由１０％增长至３６％。因此，确定浸出温度为９８℃。２１３浸出时间对浸出率的影响

石棉尾矿盐浸渣制备超细白炭黑的工艺条件研究

硅酸钠浓度和温度对白炭黑的生成率有较大影响，醇洗能够有效控制和减少白炭黑样品的团聚现象，在最佳实验条件下制得的白炭黑样品化学结
构为无定形水合二氧化硅，比表面积（ＢＥＴ）为１０２．４３ｍ，白炭黑生成率达７５％以上。
ｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔａｎｔｐＨｖａｌｕｅｏｆ７．５．Ｔｈｅｓｏｄｉｕｍｍｅｔａｓｉｌｉｃａｔｅｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｓａｌｔｌｅａｃｈｉｎｇｒｅｓｉｄｕｅｏｆａｓｂｅｓｔｏｓｔａｉｌｉｎｇｓｖｉａａｌｋａｌｉｎｅｌｅａｃｈｉｎｇ．Ｉｎｌｆｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｕｌｔｒａｌｎｆｅｓｉｌｉｃａｐｏｗｄｅｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｅｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍｍｅｔａｓｉｌｉｃａｔｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｍｏｔｍｔｏｆｓｕｒｆａｃｔｎｔａｎｄａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅａｎｄｄｙｉｒｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｓｉｌｉｃａｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｘ— ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｉｎｆｒｒｅａｄｓｐｅｃｒｏｔｍｅｔｅｒｎｄａｌａｓｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎａｌｙｚｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｈｅｔｙｉｅｌｄｏｆｓｉｌｉｃａｉｓｇｒｅａｔｌｙｉｎｌｕｆｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍｍｅｔａｓｉｌｉｃａｔｅｎｄａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｅｔａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｔｈｅｓｉｌｉｃａｃｎａｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｗａｓｈｉｎｇｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔｔｍａｗｉｔｈｅｔｈａｎｏ１．Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｈｅｔｓｉｌｉｃａｉｓａｍｏｒｐｈｏｕｓｈｙｄｒａｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｏｘｉｄｅ，ｔｈｅｓｐｅｃｉｆｃｓｒｆｕａｃｅｒｅａａｉｓ１０２．４３ｍ／ｇｎｄａｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｔｈｅｓｉｌｉｃａｉｓ