[发明专利]一种高比表面积白炭黑及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高比表面积白炭黑，涉及硅渣回收及白炭黑生产技术领域，其包括原料有机硅废渣，白炭黑中SiO₂含量为≥99％，吸油值为2.8～3.4mL/g，BET比表面积为380～445m²/g；还提供了白炭黑的制备方法，包括将有机硅废渣焚烧，沉降压滤；加入片碱反应，加水稀释，收集滤液；加入沉淀剂反应除去沉淀，收集滤液；加水稀释滤液，滴加浓盐酸，pH为9～10时，加入强电解质溶液；调节pH至5～7，升温陈化，压滤、打浆、干燥得白炭黑细粉。本发明的有益效果是对有机硅废渣中的硅元素进行回收利用制得白炭黑，不仅可以避免环境污染，而且回收硅元素，避免资源浪费，变废为宝，带来经济利润。

技术领域

本发明涉及硅渣回收及白炭黑生产技术领域，具体讲是一种以有机硅废渣为原料得到高比表面积的白炭黑及其制备方法。

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。

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。新生产方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰，高硅铁尾矿等。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。白炭黑用途广泛，在橡胶制品中白炭黑用在彩色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。现在全世界超过一半以上的白炭黑用于橡胶领域，尤其是轮胎生产中接近30％，在牙膏和食品工业中也有大量使用，占全世界白炭黑产量的20％以上，其余20％用于农业化学品，造纸工业，消防产品等其他工业领域。

有机硅化工产品如甲基氯硅烷、苯基氯硅烷等的生产过程中，有机硅单体是主要原料，铜粉或铜盐作为催化剂，在其生产中未反应的硅粉和催化剂的混合物称为有机硅废渣，有机硅废渣中含有相当数量的硅粉、铜粉、碳粉，具有很高的回收价值，若直接掩埋，不仅造成严重的环境污染，而且会损失大量的硅和铜，造成资源的极大浪费，随着有机硅生产规模的不断扩大，有机硅废渣数量不断增加，而如何有效回收有机硅废渣中的硅粉，实现资源化，对于促进有机硅产业链的绿色可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种以有机硅废渣为原料制备高比表面积的白炭黑的方法。

本发明的技术解决方案如下：

本发明一方面提供一种高比表面积白炭黑，其包括原料有机硅废渣，所述白炭黑中SiO₂含量为≥99％，吸油值为2.8～3.4mL/g，BET比表面积为380～445m²/g。

本发明另一方面提供一种高比表面积白炭黑的制备方法，包括以下步骤：

S1、将有机硅废渣投入回转窑中进行焚烧处理，使有机硅废渣中的硅元素积累于烟道，通过喷淋装置沉降硅元素，并压滤收集得到滤饼；

S2、将步骤S1中的滤饼投入溶解槽中，继续投入片碱搅拌反应，随后加水稀释，压滤收集滤液；