[发明专利]一种以稻壳灰为原料生产白炭黑的资源化工艺

说明书

本发明公开一种以稻壳灰为原料生产白炭黑的资源化工艺，属于白炭黑制备领域，具体包含以下步骤：（1）将水玻璃溶液打入酸沉反应罐中，搅拌加热，加入稀硫酸溶液，反应完成后将反应液打入中间储罐熟化、分离、洗涤，得到二氧化硅固体和硫酸钠废液；（2）将所述硫酸钠废液经过振动筛、PE微孔过滤器除杂；（3）将除杂后的硫酸钠废液经纳滤膜浓缩；（4）将浓缩后硫酸钠废液经双极膜电渗析器电解，得到硫酸溶液和氢氧化钠溶液；（5）将步骤（4）所得硫酸溶液和氢氧化钠溶液经反渗透膜浓缩。本发明将硫酸钠废水使用双极膜进行电解，产生了硫酸溶液和氢氧化钠溶液，节省了原料成本，提高了水的利用率，节省了大量的蒸汽及巨额的蒸汽费用。

技术领域

本发明属于白炭黑制备领域，具体涉及一种以稻壳灰为原料生产白炭黑的资源化工艺。

背景技术

中国是世界上最大的稻谷生产国，目前大米年产量已逾1.8亿吨，约占全球产量的1/3。随之而来的问题是每年有4500万吨的稻壳需要被消化处理。而绝大多数的稻谷加工企业尚没有一个合理有效利用稻壳的方法，于是大量的稻壳被当作农业废物丢弃或作为初级燃料利用，综合利用率不足10%，且燃烧后的稻壳灰大都没有处理，既浪费资源又污染环境。

近年来，许多学者研究如何由稻壳制备活性炭或制备白炭黑。白炭黑，又名沉淀水合二氧化硅、微细硅酸，主要成分SiO₂，其分子式SiO₂·nH2O，系白色，无定形微细粉状物，质轻，具原始直径有0.0003厘米以下。熔点1750℃，有很高的绝缘性，不溶于水及酸，溶于苛性纳及氢氟酸，受高温不分解，有吸水性。白炭黑是橡胶和塑料工业中广泛使用的一种补强填充剂，它有橡胶制品中的补强效果仅次于炭黑，加了白炭黑的硫化胶的主要特点是：抗张强度高，伸长率大，弹性及耐热性能好。白炭黑适用于天然胶和合成胶。在天然/丁苯胶，天然/顺丁胶的载重轮胎胎面胶中加入5-10份白炭黑代替部分炭黑，能改善胶料的抗撕裂强度，并能改善硫化胶的热稳定性能。由于稻壳中的二氧化硅是经过生物提纯不含有害杂质(如铅、砷)，适用于食品、牙膏、化妆品，医药等工业的需求，市场潜力巨大。

目前，国内利用稻壳制二氧化硅和纳米白炭黑的研究甚多，其工艺可分为干法和湿法两种，湿法为先将稻壳灰和碱反应生成水玻璃，水玻璃和酸反应生成白炭黑。其优点为白炭黑产品质量高，但工艺较复杂，和以石英砂为原料制白炭黑的工艺类同，废水量大。干法为直接燃烧稻壳制得稻壳灰，后经粉碎制得白炭黑。其优点为工艺简单，制造成本低，缺点产品质量低，白度只有85%左右。干法工艺的关键是提高产品的质量。

申请号200810155546.9的一种以稻壳灰为原料制备高纯度白炭黑的方法，公开了稻壳灰与水在不断搅拌下水洗、分离、酸洗、抽滤，再水洗至洗液为中性经烘干；取烘干的稻壳灰与氢氧化钠溶液混合反应，经抽滤，洗涤；收集滤液和洗涤液进行浓缩得到水玻璃；将浓缩后得到的水玻璃稀释加入金属离子螯合剂，充分溶解后，进行沉淀反应，离心分离得到沉淀物；用超声波辅助洗涤处理，再离心分离，重复洗涤；将洗涤的沉淀物置于干燥箱内干燥、粉碎包装得白炭黑成品。本发明工艺流程简便，操作简单，能提高白炭黑的纯度，适合工业化生产；且其中重金属含量较少，完全可以替代甚至优于市场白炭黑产品，且还消除了稻壳灰对环境的污染。

申请号201610534914.5的一种以稻壳灰为原料低温制备气相白炭黑和活性炭的工艺及装置，公开了以稻壳灰等废弃物作为原料，将其与含氟酸液、盐酸以及硝酸进行反应，制备成高附加值的产物气相白炭黑以及活性炭，所制得的产物中SiO₂含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积为：350-500m²/g，达到了变废为宝的效果；上述制备工艺中所产生的酸性气体经负压水吸收罐吸收后，能够制得对应的酸液，当酸液浓缩到一定的浓度后可循环使用。