[发明专利]一种含氟硅胶制备白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种制备白炭黑的方法。

背景技术

磷肥工业生产中副产大量的氟硅酸，以氟硅酸为原料制备无水氟化氢，回收了大部分氟，但又副产含氟硅胶。这种硅胶活性较差、又含氟，不能作为橡胶或其它领域的填料，堆放因含氟又会造成环境污染。

重庆化工研究院1989年申请的发明专利“用硅砂生产白炭黑的新工艺”(CN1036746)是用经过除铁处理的，SiO₂含量不低于99％的硅砂与氟化铵反应生成氟硅酸铵，再用25-28％的氨水沉淀，经过滤、洗涤、干燥、粉碎得到白炭黑产品。天津化工研究院1993年申请的发明专利“含氟硅胶制高补强白炭黑的工艺方法”(CN1092790)是利用普钙磷肥副产的废硅胶为原料，溶于氟化铵溶液中，加热煮沸，生成氟硅酸铵溶液，然后加10-30％的氨水沉淀出二氧化硅，再经过滤、洗涤、干燥得到比表面积为100-250m²/g的白炭黑产品。上述二个专利虽能制取高补强白炭黑，但在沉淀过程中均使用氨水进行沉淀，随氨水一起带入系统的大量水，不论是制备白炭黑或回收氟，为解决水平衡，只能将水蒸发、能耗大。而且为了处理溶解过程放出的氨气，需增加氨回收装置。

由于采用氟硅酸生产无水氟化氢时副产的废硅胶中含有大量的氟，其形态和组成均不同于上述专利的硅砂，或普钙磷肥副产的废硅胶。因此为了制备白炭黑和回收废硅胶中的氟不能直接采用上述方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种含氟硅胶利用率高，工艺流程简单、设备少、操作简便、生产成本低且易于实现工业化生产的含氟硅胶制备白炭黑的方法。

本发明的一种含氟硅胶制备白炭黑的方法，包括下述步骤：

(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌及加热装置的溶解釜中，加入含氟硅胶和氟化铵溶液，以SiO₂计氟化铵和含氟硅胶摩尔比为理论用量的1.5-2.5，料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；

(2)白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入沉淀釜，首次通入占总氨重量的10-20％氨，控制温度10-20℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制温度20-70℃，最后补加氨气使沉淀料浆的pH值为8.5-10，控制温度50-60℃；沉淀反应生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化1-3小时，然后过滤、进行六次逆流洗涤，从滤液中分出由含氟硅胶中的氟所生成的氟化铵溶液，其余滤液和一洗液合并打入氟化铵溶液贮槽，用于含氟硅胶的下一次溶解，第二至六次的洗液分别收集于相应的贮槽中，用于下一次的第一至五次洗涤，第六次用清水，滤饼经干燥得到白炭黑。

上述含氟硅胶制备白炭黑的方法，其中：分出的氟化铵溶液经浓缩、冷却结晶、过滤、气流干燥制得氟化铵产品。

本发明与现有技术相比可知，本发明采用的是氟硅酸制取无水氟化氢副产的含氟硅胶为原料，将含氟硅胶溶于氟化铵溶液，反应生成氟硅酸铵溶液；氟硅酸铵溶液中再通入氨，沉淀出白炭黑。这是一个可逆反应，反应方程式如下：

本发明将反应溶解过程生成的氨直接用于沉淀白炭黑，不会给反应系统带入大量水，减少了能耗，无需建设氨回收装置。本发明中含氟硅胶中的二氧化硅全部得以利用。副产含氟硅胶中夹带的氟，在沉淀白炭黑的同时生成氟化铵，氟以氟化铵副产品的形式得到利用。对溶解过程放出的氨直接用于沉淀白炭黑的反应，简化了工艺流程，氨和氟化铵在系统内进行了循环利用。因而具有工艺原材料消耗少、成本低，在制备出白炭黑的同时，解决了氨和氟的回收利用问题，避免了环境的污染。

具体实施方式

实施例1：

(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌加热装置的1000升溶解釜中，加入含氟硅胶80kg(SiO₂含量27％，F-含量8％)和氟化铵溶液600kg(浓度20％)；料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；