[发明专利]一种沉淀法制备白炭黑联产元明粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种沉淀法制备白炭黑联产元明粉的方法。

背景技术

白炭黑又称水合沉淀二氧化硅、轻质二氧化硅，其化学分子式为SiO₂·mH₂O。为白色无定形微细粉末。白炭黑从上世纪40年代投入工业化生产以来，经过半个多世纪的应用和研究，已成为塑料、橡胶、造纸、涂料、染料和油墨等十几个领域不可缺少的助剂，尤其是在橡胶行业，白炭黑以其优越的补强性能和透明性成为炭黑的代替品。目前白炭黑生产有气相法和沉淀法两种。(1)气相法，是以四氯化硅为原料，在氢-氧气流高温作用下制得烟雾状的二氧化硅。该法所得白炭黑纯度高、分散度高，但原料贵，设备要求高，技术复杂。(2)沉淀法，是以水玻璃为原料通过酸化获得疏松、细分散的絮状白炭黑，反应如下：

mNa₂O·nSiO₂+mH₂SO₄→mNa₂SO₄+nSiO₂·mH₂O

该法生产的白炭黑属含水二氧化硅，二氧化硅的含量低于气相法白炭黑。

目前白炭黑生产领域主要以此工艺生产白炭黑。该路线有大量的硫酸钠(Na₂SO₄)废水产生，每生产1吨白炭黑需排放含硫酸钠17～20％的废水12吨。不仅造成水资源和可利用硫酸钠资源的浪费，还将对下游水体和土地造成较为严重的环境污染。目前工业上主要采用稀释排放的方法处理，水资源浪费严重。单纯回收硫酸钠因浓度低而无经济价值。因此，目前用沉淀法生产白炭黑工业上尚无一条实际可行的废水自理方案。

水玻璃又称泡花碱，分子式为Na₂O·nSiO₂或K₂O·nSiO₂，是一种无色、淡黄色或灰色透明的黏稠液体，能溶于水，遇酸分解。广泛适用于铸造、洗衣粉、透明皂、造纸、印染、防酸防碱建筑、版纸粘结、耐火材料、矿石浮造，水泥防渗固化及电焊条制造等行业，还作为化工原料基本使用于生产：白碳黑、硅胶、硅溶胶、分子筛等产品。

元明粉学名无水硫酸钠，主要用于洗涤剂，硫化碱，泡花碱，造纸，玻璃，纺织，染料，医药工业等行业，国内外需求很大。元明粉生产原料主要有芒硝型矿和工业副产两大类。由天然芒硝矿制备元明粉能耗高，工艺流程如下：

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种沉淀法制备白炭黑联产元明粉的方法。

沉淀法制备白炭黑联产元明粉的方法包括如下步骤：

1)在反应釜中加入1000公斤20～30波美度的水玻璃，2500～5000公斤水，搅拌，通入蒸汽升温至70～90℃，缓慢滴加重量百分比浓度为20～50％的硫酸水溶液，保持温度不变，直至不再出现絮状沉淀为止，继续保温2～8小时，降温至50～70℃后压滤，滤饼水洗，热风干燥得到白炭黑，滤液备用；

2)将1000公斤100～500目的产自天然盐碱湖或芒硝矿的芒硝石粉加到上述滤液中，加热至80～95℃，搅拌，溶解，趁热过滤，滤液浓缩蒸发，降温至30～60℃，保温3～5小时，过滤，滤饼干燥得到元明粉；

或者，将滤液用泵打入芒硝矿井底部，同时通入蒸汽加热至80～95℃，芒硝石的溶解液用泵送出矿井，趁热过滤，滤液浓缩蒸发，降温至30～60℃，保温3～5小时，过滤，滤饼干燥得到元明粉。

所述的滤液浓缩蒸发的蒸汽作为步骤1)通入蒸汽的一部分或者步骤2)通入蒸汽的一部分。

本发明以硫酸和水玻璃为原料沉淀法制备白炭黑，以盐碱湖和芒硝矿等天然芒硝为原料溶解蒸发工艺制备元明粉。将白炭黑生产工艺中具有一定温度的硫酸钠母液作为元明粉工艺中的工艺水溶解天然芒硝，利用副产硫酸钠和热量回收实现联产元明粉。将元明粉生产工艺中蒸发工段的蒸汽用来作为白炭黑生产工艺中的热源。本发明既能回收利用副产硫酸钠，又能节约热能和水资源，从而实现循环经济的目的。

附图说明

附图是沉淀法制备白炭黑联产元明粉的方法工艺流程简图。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1