[发明专利]一种以煤为原料制备色素炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，属于煤化工领域。

背景技术

炭黑作为最古老的工业原料之一，被广泛应用于橡胶行业，被作为补强剂 和填料。炭黑是烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的 黑色粉末状物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子 近似球形，粒径介于10～500μm间。以着色和调色为主要作用的炭黑称为色素 炭黑。色素炭黑具有无机颜料和有机染料不可比拟的特性，其用途越来越广泛， 目前主要用于塑料、油墨、涂料、化纤、制革、静电复印、遮光纸等行业。色 素炭黑主要以炉法、灯烟法、滚筒法和槽法生产，前者是最主要的生产方法。 炉法炭黑是在一台密闭反应器(反应炉)内生成，天然气(或重油)和空气混合，燃 烧形成高温(约1800～2000℃)火焰(热气流)，炭黑原料油(澄清油、乙烯焦油或煤 焦油类油品)喷人该火焰中，经裂解生成炭黑和烟气，含炭黑的烟气经喷人水急 冷(至900℃以下)后进人分离装置，分离后得到炭黑产品。用炉法生成的炭黑一 般呈中性或弱碱性，根据使用的要求，该炭黑需经氧化处理，使其呈酸性。目 前最广泛采用的后处理方法是“臭氧流化床氧化工艺”。色素炭黑有粒状和粉状 之分，粒状炭黑由粉状炭黑在造粒机中造粒而成。

当前塑料色素炭黑生产工艺路线为：第一步采用炉法生产工艺，基本按照 原橡胶用炭黑N220的生产工艺，适当提高吸碘值，并控制其吸油值在10m²/g， 生产出色素炭黑的基样；第二步采用臭氧氧化的方法，对所生产的色素炭黑样 进行适当较浅的氧化，以使其挥发分控制在1.2到2.0％之间。(胡炳环，林金 火.C364色素炭黑(塑料用)的制备.化学工程与装备，2009(04)：1-5)。其生产 工艺复杂、设备多、能耗高、回收率低，成本高。

目前色素炭黑的生产都是在生产的炭黑的基础上，对其进行再次加工得到 色素炭黑。本发明以原煤为原料，经预处理洗选得到精煤，在制备炭黑的过程 中加入特定化学试剂，使其在反应过程中提高炭黑的质量，使得到的炭黑满足 色素炭黑的要求。原煤的预处理洗选制精煤方法如文献所述，(金红星.利用动 力煤洗选工艺生产炼焦精煤的实践.煤炭加工与综合利用，1996(04)：70-71)。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有色素炭黑生产工艺复杂，成本高的缺点，提 供一种以煤为原料制备色素炭黑的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，包括下列步骤：

步骤一、用跳汰机筛选并制备粒径小于13mm的精煤；

步骤二、向精煤中加入化学试剂，化学试剂质量为精煤质量的0.1％～5％， 混合研磨，得到预反应物；

步骤三、将步骤二所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物 质量的3～10倍，在1000℃～1500℃下反应，反应结束后快速冷却至室温，高 温氧化炉中的产物粉碎即得到色素炭黑产品。

步骤二中所述的化学试剂为硫酸铜、硫酸钾、碳酸钠、亚硝酸钠、二氧化 锰中的任意一种。

有益效果

1、本发明的一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，利用煤代替焦油及天然 气为原料生产炭黑，既缓解了石油、天然气能源短缺的问题，又增加了煤碳资 源的附加值，大大降低了制造炭黑的成本。

2、本发明的一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，在制备过程中添加化学 试剂直接得到色素炭黑，制备工艺简单。

3、用本方法制备出的色素炭黑具有黑度、着色力好，易于分散，光泽度较好等 特点，而且有极好的补强作用和工艺性能，满足现代橡胶塑料制品性能的高要 求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明。

实施例1