[发明专利]制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置和方法

权利要求书

1.一种制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：包括高温釜(1)、搅拌釜(2)、干燥釜(3)、储液罐(4)、离心泵(5)、真空泵(6)、蠕动泵(7)、收集槽(9)、第一支管(10)、第二支管(11)和气压平衡管(12)，所述储液罐(4)、高温釜(1)、搅拌釜(2)、干燥釜(3)通过管道依次连接在一起，所述离心泵(5)与储液罐(4)、搅拌釜(2)分别通过管道连接，所述收集槽(9)与搅拌釜(2)、干燥釜(3)分别通过管道连接，搅拌釜(2)与所述真空泵(6)、蠕动泵(7)分别通过管道连接，蠕动泵(7)还通过第一支管(10)连接在干燥釜(3)和收集槽(9)之间的管道上，并通过第二支管(11)连接在高温釜(1)和搅拌釜(2)之间的管道上，搅拌釜(2)上部还设有所述气压平衡管(12)。

2.如权利要求1所述的制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：所述搅拌釜(2)内还设置有液面监测仪(8)、压力表对搅拌釜(2)内的液面高度和压力进行监测。

3.如权利要求1所述的制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：所述离心泵(5)与搅拌釜(2)之间的管道在靠近搅拌釜(2)一端处设有圆锥形滤嘴，滤嘴内设有滤布。

4.如权利要求1所述的制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：所述干燥釜(3)和收集槽(9)之间的管道斜向安装，从干燥釜(3)一端向收集槽(9)一端逐渐降低高度。

5.如权利要求1所述的制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：所述搅拌釜(2)的底部出料口与所述干燥釜(3)的顶部进料口通过管道连接。

6.如权利要求1所述的制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：所述第一支管(10)靠近干燥釜(3)，所述第二支管(11)靠近高温釜(1)。

7.如权利要求1所述的制备白炭黑或高纯度二氧化硅的装置，其特征在于：所述高温釜(1)和搅拌釜(2)之间的管道斜向安装，从高温釜(1)一端向搅拌釜(2)一端逐渐降低高度。

8.一种制备白炭黑或高纯度二氧化硅的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的装置进行，包括如下步骤：

1)在搅拌釜(2)中加入氟硅酸铵，启动蠕动泵(7)泵入蒸馏水进入搅拌釜(2)中配制得到氟硅酸铵溶液，在储液罐(4)中加入氟化铵溶液，备用；

2)将储液罐(4)中的氟化铵溶液泵入高温釜(1)中，在高温釜(1)中加入含有二氧化硅的矿粉与氟化铵溶液加热反应得到固体氟硅酸铵和氨气，得到的氟硅酸铵备用，用于下一个生产周期与氨气反应；

3)将步骤2)得到的氨气通入搅拌釜(2)中，开启真空泵(6)，氨气与步骤1)配制的氟硅酸铵溶液反应，反应毕关闭真空泵(6)，得到硅胶沉淀和含有氟化铵的滤液，开启气压平衡管(12)上的阀门，启动离心泵(5)，滤液进入储液罐(4)中储存备用于下一个生产周期与含有二氧化硅的矿粉反应，开启蠕动泵(7)泵入蒸馏水进入搅拌釜(2)中洗涤硅胶，洗涤水也进入储液罐(4)中；

4)打开搅拌釜(2)和干燥釜(3)之间的管道上的阀门，开启真空泵(6)，步骤3)得到的硅胶进入干燥釜(3)中，经加热干燥后，得到白炭黑产品，煅烧白炭黑即得到高纯度二氧化硅，至此完成第一个生产周期；

5)开启蠕动泵(7)在搅拌釜(2)中泵入蒸馏水，加热高温釜(1)使得上一个生产周期反应得到的固体氟硅酸铵挥发进入搅拌釜(2)中被吸收；将储液罐(4)中的含有氟化铵的滤液泵入高温釜(1)中，重新取含有二氧化硅的矿粉投入高温釜(1)中与氟化铵反应得到固体氟硅酸铵和氨气，将氨气通入搅拌釜(2)中与氟硅酸铵溶液反应，得到硅胶沉淀和含有氟化铵的滤液，含有氟化铵的滤液由离心泵(5)泵入储液罐(4)中备用，硅胶经洗涤后进入干燥釜(3)加热干燥，得到白炭黑产品，煅烧白炭黑即得到高纯度二氧化硅；本生产周期中反应得到的固体氟硅酸铵和氟化铵滤液均用于下一个生产周期参与反应；

6)重复步骤5)，即进入了循环生产工艺，每个新的生产周期只需加入含有二氧化硅的矿粉即可。