[发明专利]一种工业水玻璃并流碳分生产白炭黑的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种工业水玻璃并流碳分生产白炭黑的制备方法。

背景技术

白炭黑又名水合二氧化硅，目前常规生产方法主要有气相法和沉淀法，沉淀法是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料，生产二氧化硅，沉淀法生产工艺主要是采用的以硫酸和水玻璃为原料生产，反应后得到的白炭黑合成液为二氧化硅、硫酸钠以及水的混合体系。反应完成后还需对合成液进行洗涤、压滤、打浆和喷雾干燥，才能得到合格的白炭黑产品。但是利用传统沉淀法生产的白炭黑普遍品质不高。       

发明内容

本发明针对以上存在的现象，提供一种工业水玻璃并流碳分生产白炭黑的制备方法，以解决利用传统沉淀法生产的白炭黑普遍品质不高的问题。

一种工业水玻璃并流碳分生产白炭黑的制备方法，采用并流碳分法工艺，按照碳分塔内有效反应体积为1m3计量和计算，若扩大反应可按比例扩大物料投加量，其制备方法步骤如下：

（1）将工业水玻璃原液进行浓度调整后泵入碳分塔，所述工业水玻璃浓度：Na2O为63.11g/L，SiO2为117.14 g/L; 

（2）将工业水玻璃原液进入碳分塔，搅拌均匀，所述进入碳分塔内的硅酸钠量为26L，温度为常温;　

（3）保持步骤（2）中的搅拌状态，同时并流加入CO2和工业水玻璃原液，此步骤中加入并流液（工业水玻璃原液）总量为340L，并流时间为90min，CO2浓度为40%，并流通气时间为90 min; 

（4）待工业水玻璃原液全部进入碳化塔后，继续通CO2时间为30min，实时监测溶液pH值，通气直到pH为9-10，溶液中SiO2含量为2g/L以下，此步骤中CO2浓度为40%，碳化过程耗CO2总体积（包括并流）：11.45-15m3; 

（5）沉降分离：将步骤（4）中碳化后的溶液进行沉降分离，其中溢流为碱液，使用叶滤机进行过滤，底流使用的滤液为850L，所述滤液成分：Na2O为19.36g/L，SiO2为1.63 g/L; 

（6）三次水洗涤：对步骤（5）的底流进行三次水洗涤，三次洗水的水量分别为200L，总计600L ，水温为80℃，滤饼约200kg，含水率80%，三次洗液混合，混合后洗液成分：Na2O2.48g/L，SiO2约0.64 g/L; 

（7）酸洗：使用98%工业硫酸3-3.5L，纯水200L，酸洗温度80℃，时间为30min，当测定洗液pH为3-4时即为酸洗终点; 

（8）二次水洗：水量分别为200L，总计400L，水温为80℃，酸洗和两次水洗洗液混合，测得Na2O浓度为0.4-1.6g/L，滤饼约200kg，含水率80%，干重35-40kg，该滤饼即为粗白炭黑; 

（9）喷雾干燥：将粗白炭黑加入一定比例水成为混合液，其中水温为20℃，液固比为6：1，然后对混合液进行打浆，时间为50min，将混合液置于闪蒸干燥器中，同时通入来自压缩式段储气罐的窑气CO2进行喷雾，其中，CO2的体积浓度为44%，干燥完毕后得白炭黑成品，其中，喷雾塔进口温度为390-450℃，喷雾塔出口温度为95-112℃，雾化器频率为300Hz; 

（10）将生石灰煅烧、消化、净化生成石灰乳，将配置好浓度的石灰乳液移入水热反应釜中，加入滤液（Na2CO3溶液）进行苛化，苛化反应在90℃条件下进行，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为45min，然后进行沉降分离、过滤、洗涤，其中溢流经过滤后蒸发得到成品碱液，底流的反应产物经脱水、干燥、粉碎得到轻质碳酸钙产品。化学反应方程式：Ca(OH)2 + Na2CO3=2NaOH+CaCO3。

本发明较传统方法具有以下有益效果：所生产的白炭黑品质较高，同时，对于石灰制造厂来说，可利用石灰窑产生的窑气，生产的生石灰精制成石灰乳与制造白炭黑过程中产生的联产品进行反应再次生成新产品，提高石灰制造厂产品利润。

附图说明

附图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种工业水玻璃并流碳分生产白炭黑的制备方法，采用并流碳分法工艺，按照碳分塔内有效反应体积为1m3计量和计算，其制备方法步骤如下：

（1）将工业水玻璃原液进行浓度调整后泵入碳分塔，所述工业水玻璃浓度：Na2O为63.11g/L，SiO2为117.14 g/L; 

（2）将工业水玻璃原液进入碳分塔，搅拌均匀，所述进入碳分塔内的硅酸钠量为26L，温度为常温;