[发明专利]一种从煤渣中提取白炭黑的方法

说明书

技术领域

    本发明主要涉及提取白炭黑领域，尤其涉及一种从煤渣中提取白炭黑的方法。

背景技术

白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO₂·nH₂O表示，其中nH₂O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性，具有粒径小、比表面积大、易形成高结构的聚集体等特性，主要用作橡胶的补强填充剂；在非橡胶领域，如合成树脂、塑料和涂料等行业也有着广泛的应用，白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10~20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO₂与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。

白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。从白炭黑2004-2008年这四年产量的增速来看，四年复合增长率13.3%。2009年我国共有白炭黑生产企业超过60家，产能约100万吨，产量75万吨，中国产销量居全球首位。

得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长，预计未来我国沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增长速度约为10%。2015年，亚洲将成为高分散白炭黑最大市场，其需求增速将远高于全球平均9%的增速，达到15%或更高。中国占亚洲市场的40%，将成为全球最大的单一市场。

    白炭黑的应用如此之广,世界各国都对白炭黑的生产工艺进行了研究,目前,生产白炭黑的方法很多,但是归结起来有物理法和化学法,化学法又分为气相法和沉淀法,沉淀法按酸源的不同又分为H₂SO₄沉淀法、HCl沉淀法、HN0₃沉淀法,C0₂沉淀法。目前,技术成熟的方法有气相法和沉淀法。但是目前的制备方法依然存在一定的问题，比如能耗较高，提取率低等。

发明内容

本发明目的就是提供一种从煤渣中提取白炭黑的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种从煤渣中提取白炭黑的方法，包括以下步骤：

（1）球磨：将煤渣进行球磨，球磨时间为2-2.5小时，过100-120目筛；

（2）混酸：在上述球磨料中加入其重量1-2%的硼酸，搅拌均匀；

（3）低温焙烧：将上述混合料与硫酸铵混合，硫酸铵的用量为球磨料重量的3-4倍，焙烧温度为400-450℃，时间为100-110分钟；

（4）浸酸：将上述焙烧料冷却，滴加浓度为30-35%的硫酸，滴加速度为4ml/s，所述硫酸与球磨料的体积质量比为3.8-4ml：1g，滴加完毕后调整体系温度为70-80℃，浸泡30-40分钟，过滤，得滤渣和酸浸液；

（5）碳化反应：取上述酸浸液重量1.5-2倍的水玻璃，所述的水玻璃模数为1-1.5，搅拌均匀，控制反应温度为60-90℃，通入CO₂含量为40-70%的混合气体进行碳化反应，直至体系PH为8-9，停止通入气体，得碳化液；

（6）成品制备；将得到的碳化液与上述步骤（4）得到的滤渣混合，搅拌均匀，经陈化、过滤、洗涤、干燥、煅烧，即得白炭黑。

本发明的优点是：

    本发明在球磨后采用加入硼酸混合的方式，可以提高焙烧效率，降低焙烧温度，节约了时间与能耗，经过酸浸后的滤渣经检测Si0₂的含量就已经达到了85%以上，再通过将酸浸液碳化处理，共混陈化的方法，极大的转化了原煤渣中的Si，且本发明整个过程中不产生无用废液，降低了回收的成本，极大的提高了白炭黑的转化率。

具体实施方式

实施例1：