利用低品鋁土礦制取白炭黑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種白炭黑的制備方法，尤其是設(shè)及一種利用低品侶±礦制取白炭黑 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前制備白炭黑的方法主要有氣相法和沉淀法兩種。
[0003] 氣相法又稱熱解法、干法或燃燒法，主要為化學(xué)氣相沉淀法（CAV)。1941年德 國(guó)迪高沙公司成功開(kāi)發(fā)出由娃或有機(jī)娃的氯化物氨氧焰水解法制造白炭黑的技術(shù)，稱為 "Aerosil"法。此法是目前發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化生產(chǎn)納米級(jí)氧化物的主要方法。其反應(yīng)式為： 采用四氯化娃氣體在氨一氧氣流高溫下水解制得煙霧狀的二氧化娃。反應(yīng)式為： SiCl* + 2? + 〇2 -Si〇2 + 4HC1 空氣和氨氣分別經(jīng)過(guò)加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過(guò)濾后送入合成水解爐。 將四氯化娃原料送至精饋塔精饋之后，在蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)，并W干燥、過(guò)濾后的空氣為載 體，送至合成水解爐。四氯化娃在高溫下氣化(火焰溫度1000~ISO(TC)后，與一定量的氨 和氧(或空氣）在1800°C左右的高溫下進(jìn)行氣相水解；此時(shí)生成的氣相二氧化娃顆粒極細(xì)， 與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然后經(jīng)旋風(fēng)分離器收 集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化娃至抑值為4~6即為成品。
[0004] 氣相法的優(yōu)點(diǎn)在于易控制反應(yīng)條件，產(chǎn)品純度高、分散度高、粒子細(xì)而形成球形， 表面徑基少，因而具有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)、增稠和觸變性能及粒子的納米效應(yīng)，其缺點(diǎn)是成本偏 高，實(shí)際上也正是運(yùn)一點(diǎn)限制了它的廣泛應(yīng)用，因此，目前如橡膠行業(yè)，仍在大量使用傳統(tǒng) 的沉淀法制取白炭黑。
[0005] 沉淀法，即采用可溶娃酸鹽與無(wú)機(jī)酸中和沉淀反應(yīng)的方法來(lái)制取白炭黑。在沉淀 法生產(chǎn)過(guò)程中可根據(jù)成品要求，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程中物料的比例、流量及反應(yīng)的溫度、時(shí)間 W及干燥條件，得到不同比表面積，不同粒徑、純度、形態(tài)、結(jié)構(gòu)度、孔隙度的制品。生產(chǎn)工藝 不同，其物理化學(xué)特性也各不相同，正好可滿足不同用途和性能的要求。
[0006] 沉淀法白炭黑的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備簡(jiǎn)單，分散劑和原料易得，流程簡(jiǎn)單，投資規(guī)模不 大，但能耗高，對(duì)環(huán)境要求較高，產(chǎn)品活性不高，顆粒不易控制，親和力差，補(bǔ)強(qiáng)性能低，顆粒 表面親水鍵合嚴(yán)重，削弱了產(chǎn)品的結(jié)合力。隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高，社會(huì)資源的大量損 耗，提出一種節(jié)能、環(huán)保、成本低的白炭黑制備方法，愈發(fā)顯得具有重要的積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，確有必要提供一種利用低品侶±礦制取白炭黑的方法，W解決上述問(wèn) 題。
[000引本發(fā)明提供一種利用低品侶±礦制取白炭黑的方法，包括W下步驟： 酸浸除鐵：向低品侶±礦顆粒中加入鹽酸，反應(yīng)形成酸浸漿液；過(guò)濾所述酸浸漿液，得 到浸取含鐵液和除鐵濾渣；干燥所述除鐵濾渣得到除鐵侶上礦； 攬拌捏球：磨碎所述除鐵侶±礦，然后加入氣化錠固體進(jìn)行混合，并捏成顆粒狀，得到 多個(gè)混渣顆粒； 賠燒脫娃：在300~700°C對(duì)多個(gè)所述混渣顆粒進(jìn)行賠燒處理，W除去所述混渣顆粒中 的娃元素，得到含有氣化娃的氣體生成物； 氣體吸收氨解制白炭黑：采用乙醇水溶液吸收所述氣體生成物，得到含有二氧化娃的 水解產(chǎn)物；在60~80°C向所述水解產(chǎn)物中加入氨水直至抑值為6~8 ;然后在60~80°C 陳化1~2小時(shí)，得到渾濁液；對(duì)所述渾濁液依次進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理得到白炭黑。
[0009] 其中，所述低品侶±礦中的侶娃比小于等于7。所述低品侶±礦的原礦中W氧化 侶、二氧化娃等為主要成分，并含有氧化鐘、氧化鐵、氧化鐵等雜質(zhì)，而且所述低品侶±礦中 的各元素基本上是W氧化物形式存在的，其中的氧化侶具體地主要可分為一水硬侶石、= 水侶石和一水軟侶石。因此，本文中的"娃的脫除率"是指二氧化娃的脫除率，"娃含量"是 指氧化娃的含量，"鐵含量"是指氧化鐵含量，"鐵的去除率"是指氧化鐵的去除率，"侶的回 收率"是指氧化侶的回收率，"鐵含量"是指氧化鐵的含量，"鐵的去除率"是指氧化鐵的去除 率。低品侶±礦原礦中含有一水硬侶石、部分=水侶石和部分一水軟侶石。所述室溫的溫 度為10~40 °C。
[0010] 基于上述，在所述酸浸除鐵的步驟中，形成所述酸浸漿液的分步驟包括：按照1~ 1.4mL濃鹽酸/1g低品侶±礦的比例向所述低品侶±礦顆粒中加入濃鹽酸，并在40~ 80°C攬拌20~40min進(jìn)行反應(yīng)，形成所述酸浸漿液，其中，所述濃鹽酸的體積分?jǐn)?shù)為36%~ 38%。
[0011] 基于上述，在所述酸浸除鐵的步驟中，得到所述浸取含鐵液和所述除鐵濾渣的分 步驟包括：先稀釋所述酸浸漿液，得到稀酸浸漿液；再采用第一壓濾機(jī)過(guò)濾所述稀酸浸漿 液，得到所述浸取含鐵液和所述除鐵濾渣。
[0012] 基于上述，在所述攬拌捏球的步驟中，所述除鐵侶±礦被磨碎成粒度為150~250 目的顆粒，然后再與所述氣化錠固體和水混合，被捏成緊實(shí)的多個(gè)混合球，且水占所有所述 混合球總質(zhì)量的0. 1%~5% ;干燥多個(gè)所述混合球，形成多個(gè)所述混渣顆粒。
[0013] 基于上述，在捏成緊密的所述混合球的步驟之后，采用烘箱保溫干燥多個(gè)所述混 合球去除其中的水，W形成多個(gè)所述混渣顆粒。
[0014] 基于上述，所述賠燒脫娃的步驟包括：將多個(gè)所述混渣顆粒置于馬弗爐或流化床 反應(yīng)器中，在300~700°C和真空度為0. 8~1. 2MPa的條件下對(duì)多個(gè)所述混渣顆粒進(jìn)行賠 燒處理，去除多個(gè)所述混渣顆粒中的娃元素，得到所述氣體生成物和氣化侶固體殘?jiān)?br>[0015] 基于上述，所述氣體吸收氨解制白炭黑的步驟包括：將所述氣體生成物在-6~-4kPa的壓強(qiáng)下，通入吸收塔進(jìn)行吸收和水解反應(yīng)，采用所述乙醇水溶液作為吸收液，其中的 乙醇與水的體積比為1: 1，使得所述氣體生成物在60~80°C下水解，生成含有二氧化娃的 所述水解產(chǎn)物；將所述水解產(chǎn)物通入氨解蓋，向所述氨解蓋中加入氨水直至所述氨解蓋中 的物質(zhì)的抑為6~8 ;在60~80°C陳化1~2小時(shí)，得到所述渾濁液；將置于所述氨解槽 中的所述混濁液輸送到第二壓濾機(jī)中過(guò)濾，得到白炭黑半成品，洗涂后烘干，制得白炭黑成 品。
[0016] 其中，在所述氣體吸收氨解制白炭黑的步驟中，所述氣體生成物主要包括氣化娃 氣體、氨氣和氣化氨氣體，而且氣化娃氣體水解生成氣娃酸，氣娃酸氨解生成氣化錠；該步 驟中設(shè)及的化學(xué)反應(yīng)原理主要為： SSiF* +2&0=2H2SiFe+Si〇2I， SiF* +4畑3? &0 = 4NH4F + Si〇2 ? 2&0 i， HzSiFe+6畑3+2&0=6NH4F+Si〇2i， HF+畑3 = NH4F。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供利用低品侶±礦制取白炭黑的方法通過(guò)酸熱法處理 低品侶±礦中產(chǎn)生的所述氣體生成物經(jīng)過(guò)吸收、氨解、過(guò)濾、干燥等步驟制備白炭黑。在整 個(gè)制備所述白炭黑的過(guò)程中，在所述攬拌捏球的過(guò)程中，將經(jīng)過(guò)酸浸除鐵的除鐵侶±礦與 氣化錠固體混合被捏成顆粒狀，形成多個(gè)所述混渣顆粒，可W增加在后續(xù)賠燒脫娃過(guò)程中 的氣固反應(yīng)物的接觸時(shí)間，使得脫娃反應(yīng)更加充分；在所述賠燒脫娃的過(guò)程中，氣化錠遇熱 分解生成HF和N&，氨氣逸出不參與反應(yīng)，氣化氨氣體在逸出過(guò)程中與Si〇2