[发明专利]利用低品铝土矿制取白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白炭黑的制备方法，尤其是涉及一种利用低品铝土矿制取白炭黑的方法。

背景技术

目前制备白炭黑的方法主要有气相法和沉淀法两种。

气相法又称热解法、干法或燃烧法，主要为化学气相沉淀法（CAV）。1941年德国迪高沙公司成功开发出由硅或有机硅的氯化物氢氧焰水解法制造白炭黑的技术，称为“Aerosil”法。此法是目前发达国家工业化生产纳米级氧化物的主要方法。其反应式为：采用四氯化硅气体在氢—氧气流高温下水解制得烟雾状的二氧化硅。反应式为：

SiCl₄ + 2H₂ + O₂ → SiO₂ + 4HCl

空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏之后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体， 送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000～1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至pH值为4～6即为成品。

气相法的优点在于易控制反应条件，产品纯度高、分散度高、粒子细而形成球形，表面羟基少，因而具有优异的补强、增稠和触变性能及粒子的纳米效应，其缺点是成本偏高，实际上也正是这一点限制了它的广泛应用，因此，目前如橡胶行业，仍在大量使用传统的沉淀法制取白炭黑。

沉淀法，即采用可溶硅酸盐与无机酸中和沉淀反应的方法来制取白炭黑。在沉淀法生产过程中可根据成品要求，通过调节反应过程中物料的比例、流量及反应的温度、时间以及干燥条件，得到不同比表面积，不同粒径、纯度、形态、结构度、孔隙度的制品。生产工艺不同，其物理化学特性也各不相同，正好可满足不同用途和性能的要求。

沉淀法白炭黑的生产技术、设备简单，分散剂和原料易得，流程简单，投资规模不大，但能耗高，对环境要求较高，产品活性不高，颗粒不易控制，亲和力差，补强性能低，颗粒表面亲水键合严重，削弱了产品的结合力。随着环保意识的不断提高，社会资源的大量损耗，提出一种节能、环保、成本低的白炭黑制备方法，愈发显得具有重要的积极意义。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种利用低品铝土矿制取白炭黑的方法，以解决上述问题。

本发明提供一种利用低品铝土矿制取白炭黑的方法，包括以下步骤：

酸浸除铁：向低品铝土矿颗粒中加入盐酸，反应形成酸浸浆液；过滤所述酸浸浆液，得到浸取含铁液和除铁滤渣；干燥所述除铁滤渣得到除铁铝土矿；

搅拌捏球：磨碎所述除铁铝土矿，然后加入氟化铵固体进行混合，并捏成颗粒状，得到多个混渣颗粒；

焙烧脱硅：在300～700℃对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理，以除去所述混渣颗粒中的硅元素，得到含有氟化硅的气体生成物；

气体吸收氨解制白炭黑：采用乙醇水溶液吸收所述气体生成物，得到含有二氧化硅的水解产物；在60～80℃向所述水解产物中加入氨水直至pH值为6～8；然后在60～80℃陈化1～2小时，得到浑浊液；对所述浑浊液依次进行过滤、干燥处理得到白炭黑。

其中，所述低品铝土矿中的铝硅比小于等于7。所述低品铝土矿的原矿中以氧化铝、二氧化硅等为主要成分，并含有氧化钾、氧化钛、氧化铁等杂质，而且所述低品铝土矿中的各元素基本上是以氧化物形式存在的，其中的氧化铝具体地主要可分为一水硬铝石、三水铝石和一水软铝石。因此，本文中的“硅的脱除率”是指二氧化硅的脱除率，“硅含量”是指氧化硅的含量，“铁含量”是指氧化铁含量，“铁的去除率”是指氧化铁的去除率，“铝的回收率”是指氧化铝的回收率，“钛含量”是指氧化钛的含量，“钛的去除率”是指氧化钛的去除率。低品铝土矿原矿中含有一水硬铝石、部分三水铝石和部分一水软铝石。所述室温的温度为10～40℃。

基于上述，在所述酸浸除铁的步骤中，形成所述酸浸浆液的分步骤包括：按照1～1.4 mL浓盐酸/1 g低品铝土矿的比例向所述低品铝土矿颗粒中加入浓盐酸，并在40～80℃搅拌20～40 min进行反应，形成所述酸浸浆液，其中，所述浓盐酸的体积分数为36%～38％。

基于上述，在所述酸浸除铁的步骤中，得到所述浸取含铁液和所述除铁滤渣的分步骤包括：先稀释所述酸浸浆液，得到稀酸浸浆液；再采用第一压滤机过滤所述稀酸浸浆液，得到所述浸取含铁液和所述除铁滤渣。