[发明专利]一种利用硅藻页岩制备白炭黑的方法

说明书

本发明涉及一种利用硅藻页岩制备白炭黑的方法，它包括将硅藻页岩作为模板，使用浓强酸在加热条件下对模板进行清洗，并对所得混浊液进行过滤处理，得到黑色粘稠固体，再利用强碱颗粒与样品进行高温共融处理，得到的样品制备成溶液进行二次稀强酸溶出，使之生成具有高比表面积的白炭黑。所得白炭黑材料白度达90以上，比表面积达439 m²/g以上，可用于补强剂、稀释剂、抗结块剂、填料以及消光剂等领域；本发明具有工艺流程简单、成本低廉等优势，在矿物利用行业具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学与工程技术领域，特别涉及一种利用硅藻页岩制备白炭黑的方法。

背景技术

白炭黑，多孔和高分散性的微细白色粉末，又称水合二氧化硅或沉淀二氧化硅，是无定形硅酸和硅酸盐的总称，不溶于水及绝大多数酸，能溶于氢氧化钠和氢氟酸。白炭黑具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、造纸、食品和化妆品等行业。白炭黑的生产方法，根据国内外的资料表明，主要是沉淀法和气相法两大类。传统沉淀法制备白炭黑的方法是硅酸钠酸化法，是以水玻璃为原料，通过与酸反应沉淀、过滤、洗涤、干燥得到沉淀白炭黑。或以SiO₂含量较高矿物岩土为原料，通过湿法直接中和、沉淀工艺生产制备白炭黑。此两种方法工艺简单，生产条件稳定，成本较低，产量大，是目前工业生产中普遍采用的方法。但是存在以下问题：原料采用水玻璃，成本高，而且比表面积不高，一般在154-185 m²/g。

发明内容

本发明提供了一种利用硅藻页岩制备白炭黑的方法，解决了现有沉淀法制备白炭黑成本高、比表面积小等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种利用硅藻页岩制备白炭黑的方法，包括以下步骤：

①将硅藻页岩粉体加入过量浓酸，油浴加热至120-200 ℃，保温1-4 h；

②将上述处理后的混浊液过滤，得到黑色粘稠固体，水洗，过滤，并重复操作2-5次，将样品置于40-120 ℃烘箱中干燥；

③将上述干燥完全的样品与一定量的固体强碱颗粒混合，加热至550-850 ℃，自然冷却；

④向处理后的样品中加入一定量的去离子水，搅拌后过滤，得到上清液；往过滤得到的上清液中加入一定量的稀强酸中和，将得到的溶液置于150-220 ℃烘箱中蒸干；

⑤将蒸干后的固体取出，并加入一定量的去离子水，搅拌后过滤，得到白色固体颗粒，并置于40-120 ℃烘箱中干燥完全即为最终产品。

本发明也提供了另一种利用硅藻页岩制备白炭黑的方法，包括以下步骤：

①将硅藻页岩粉体加入过量浓强酸，油浴加热至120-200 ℃，保温1-4 h；

②将上述处理后的混浊液过滤，在离心机中以5000-8000r/min的速率离心3-8 min；

③将离心后得到的固体浆料烘干，取出烘干后的粉体在550-850 ℃，保温3-6h，冷却，既得。

优选地：所述的硅藻页岩选自未经处理的硅藻页岩原矿。

优选地：所述的浓强酸为浓硫酸或浓硝酸。

优选地：所述的浓强酸质量浓度40~99%。

优选地：所述的液体稀强酸为稀氢氟酸、稀盐酸、稀氢溴酸或稀氢碘酸。

优选地：所述的稀强酸应满足在水溶液中完全电解，按照产生H+的摩尔数与加入强碱的摩尔数相同计算加入的量。

优选地：所述的步骤③中强碱颗粒选自可与二氧化硅发生反应的颗粒状氢氧化钠或氢氧化钾。