粉体百科沉淀法白炭黑的制备流程

粉体百科沉淀法⽩炭⿊的制备流程
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,不溶于⽔、溶剂和酸(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
⼯艺流程图
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。
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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:
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:
⼯艺流程图如下
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。
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碳酸氢铵法制备⽩炭⿊
反应分成两步
⼯艺流程
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。自锁器
尿素沉淀法制备⽩炭⿊
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:
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
酸性硅溶胶两步法制⾼补强性⽩炭⿊⼯艺流程简图
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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
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。
参考⽂献:盛强,姜岩,李东胜,李晓鸥.制备⽩炭⿊研究进展2014年1⽉第43卷第1期
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