專利名稱：一種白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白炭黑的生產(chǎn)工藝，具體地說，是一種白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑的生
產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
白炭黑的化學(xué)名稱是水合無定形二氧化硅，分子式為Si02 nH20，是橡膠和塑料工 業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種補(bǔ)強(qiáng)填充劑，具有多孔、比表面積大、吸水性強(qiáng)、耐高溫、電絕緣性好等 眾多優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)白炭黑最主要的方法是沉淀法和氣相法，氣相法因?yàn)楣に噺?fù)雜和成本高昂 而用之較少，而以硅酸鈉和硫酸為主要原料的傳統(tǒng)沉淀法主要采用離心式干燥設(shè)備，所得 產(chǎn)品為粉末狀，在使用過程中極易飛散，對環(huán)境造成很大的污染。造粒壓塊可以有效解決粉 末飛散的問題，但是造粒產(chǎn)品的分散性差，不利于白炭黑充分發(fā)揮其優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)填充作用。
如何將環(huán)保性與高分散性融于一體，是新一代白炭黑產(chǎn)品的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑的生產(chǎn)工藝，該工藝成本低 廉、方法簡單、安全環(huán)保，生產(chǎn)出的白炭黑既環(huán)保而極易分散，同時強(qiáng)度高、破碎率低，特別 適合應(yīng)用于輪胎行業(yè)，能夠增強(qiáng)流動性，提高橡膠的混煉能力。
上述目的是通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的 以硅酸鈉和濃硫酸為主要原料，經(jīng)過溶解、合成、壓濾、漿化、干燥等步驟，特別是 采用了壓力式噴干設(shè)備和流化床的兩次干燥的工藝，生產(chǎn)出既環(huán)保又極易分散的微珠狀白 炭黑。 具體的生產(chǎn)工藝包括如下步驟 (1)溶解將固體硅酸鈉(Na20 *nSi02)和水按照2 : 1的質(zhì)量比加入溶解滾筒中， 通入潔凈的天然氣或者熱空氣，在0. 4 0. 8Mpa的壓力下充分溶解2 3小時，濾出沉淀物 后得到透明無雜質(zhì)的液體水玻璃，其中Na20 nSi02的波美度(15. 6°C )為30 38° B6 ;
(2)調(diào)節(jié)向步驟(1)的液體水玻璃中加入其質(zhì)量1/4 1/8的水，以調(diào)整其中 Na20 nSi02的波美度(15. 6°C )至20 30° B6 ; (3)合成將步驟(2)中調(diào)整后的液體水玻璃與濃度為98%的濃硫酸按照(15 16) : 1的體積比同時加入合成反應(yīng)釜中，在8(TC 98t:的溫度下反應(yīng)90分鐘，反應(yīng)過 程中保證反應(yīng)釜中Na20的殘留當(dāng)量濃度為7. 0±0. 5，再滴加98%的濃硫酸將ffl調(diào)至 4.6士0.5，得到二氧化硅料漿； 反應(yīng)方程式如下Na20 nSi02+H2S04 — nSi02+Na2S04+H20 ;
其中模數(shù)n為3. 2 3. 5 ; (4)壓濾將步驟(3)得到的二氧化硅料漿經(jīng)過壓濾機(jī)，先在0. 4 0. 6Mpa的壓力 下進(jìn)料10 20分鐘，然后在0. 5 0. 6Mpa的壓力下洗滌30 60分鐘，再在0. 4 0. 8Mpa 的壓力下壓榨1 5分鐘，最后在0. 4 0. 8Mpa的壓力下吹入潔凈的天然氣或者熱空氣1 5分鐘，以除去其中的雜質(zhì)Na^(V形成濾餅，保證濾餅中的含固量為20. 0% 24. 0%、 硫酸鹽含量《2.0% ; (5)漿化將步驟(4)得到的濾餅加入漿化罐中，向其中加入氧化鋁(每7. 5m3的
濾餅加入8公斤氧化鋁)，用攪拌器液化成糊狀的液體，通過漿化輸送泵不斷的循環(huán)將漿料
的粘度控制在1000cp以下，再滴加98%的濃硫酸將ra調(diào)至6. 0 6. 8之間； (6)干燥將步驟(5)得到的液體先在壓力式噴干設(shè)備中干燥，再通過流化床進(jìn)行
二次干燥，即得到本發(fā)明的白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑。 本發(fā)明以價格低廉的硅酸鈉和濃硫酸為主要原料，經(jīng)過溶解、調(diào)節(jié)、合成、壓濾、漿 化、干燥幾個簡單的工藝步驟，特別是在干燥過程中先后采用了壓力式干燥和流化床干燥 的二次干燥工藝，既使得干燥更加徹底，又可以通過調(diào)節(jié)壓力式噴干設(shè)備中噴槍的孔徑大 小和物料的進(jìn)料壓力以及含固量來實(shí)現(xiàn)對于微珠狀顆粒大小的控制，從而制備出顆粒均勻 易分散的微珠狀白炭黑；另一方面，由于在漿化過程中加入了氧化鋁，使得制備得到的白炭 黑強(qiáng)度明顯提高。用本發(fā)明的生產(chǎn)工藝制備得到的高強(qiáng)度微珠狀白炭黑既不易飛散到空氣 中，又具有良好的分散性，特別適合應(yīng)用于輪胎行業(yè)，能夠增強(qiáng)流動性，提高橡膠的混煉能 力。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施方式
進(jìn)一步描述本發(fā)明，由技術(shù)常識可知，本發(fā)明也可通過其 它的不脫離本發(fā)明技術(shù)特征的方案來描述，因此所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明范圍內(nèi) 的改變均被本發(fā)明包含。
實(shí)施例1 : (1)將固體硅酸鈉(Na20 'nSiO》和水按照2 : 1的質(zhì)量比加入溶解滾筒中，通入 潔凈的熱空氣，在0. 4 0. 8Mpa的壓力下充分溶解2 3小時，濾出沉淀物后得到透明無 雜質(zhì)的液體水玻璃，其中Na20 nSi02的波美度(15. 6°C )為30 38° B6 ;
(2)向步驟(1)的液體水玻璃中加入其質(zhì)量1/4 1/8的水，以調(diào)整其中 Na20 nSi02的波美度(15. 6°C )至20 30° B6 ; (3)將步驟(2)中調(diào)整后的液體水玻璃與濃度為98%的濃硫酸按照15 : 1的體 積比同時加入合成反應(yīng)釜中，在80°C 98°C的溫度下反應(yīng)90分鐘，反應(yīng)過程中保證反應(yīng)釜 中Na20的殘留當(dāng)量濃度為7. 0±0. 5，再滴加98%的濃硫酸將ffl調(diào)至4. 6±0. 5，得到二氧 化硅料漿； (4)將步驟(3)得到的二氧化硅料漿經(jīng)過壓濾機(jī)，先在0. 4 0. 6Mpa的壓力下進(jìn) 料10 20分鐘，然后在0. 5 0. 6Mpa的壓力下洗滌30 60分鐘，再在0. 4 0. 8Mpa的 壓力下壓榨1 5分鐘，最后在0. 4 0. 8Mpa的壓力下吹入潔凈的天然氣或者熱空氣1 5分鐘，以除去其中的雜質(zhì)Na^(V形成濾餅，保證濾餅中的含固量為20.0^ 24.0^、并且 硫酸鹽含量《2.0% ; (5)將步驟(4)得到的濾餅加入漿化罐中，向其中加入氧化鋁(每7. 5m3的濾餅加 入8公斤氧化鋁)，控制固含量不小于24%，用攪拌器液化成糊狀的液體(此過程中不能加 水)，通過漿化輸送泵不斷的循環(huán)將漿料的粘度控制在1000cp以下，再滴加98%的濃硫酸 將PH調(diào)至6. 0 6. 8之間；
(6)控制進(jìn)料壓力為1. 5 2Mpa，將步驟(5)得到的液體先在丹麥NIR0公司的 TFD-800-N/B-FB10型壓力式噴干設(shè)備中以2500kg/h的速率進(jìn)行干燥，再通過流化床進(jìn)行 二次干燥，水分控制在6. 0 7. 0%，通過袋濾器將細(xì)粉分離出去，即得到白色微珠狀高強(qiáng) 度白炭黑。
權(quán)利要求
一種白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟(1)溶解將固體硅酸鈉(Na2O·nSiO2)和水按照2∶1的質(zhì)量比加入溶解滾筒中，通入潔凈的天然氣或者熱空氣，在在0.4～0.8Mpa的壓力下充分溶解2～3小時，濾出沉淀物后得到透明無雜質(zhì)的液體水玻璃，其中Na2O·nSiO2的波美度(15.6℃)為30～38°Bé；(2)調(diào)節(jié)向步驟(1)的液體水玻璃中加入其質(zhì)量1/4～1/8的水，以調(diào)整其中Na2O·nSiO2的波美度(15.6℃)至20～30°Bé；(3)合成將步驟(2)中調(diào)整后的液體水玻璃與濃度為98％的濃硫酸按照(15～16)∶1的體積比同時加入合成反應(yīng)釜中，在80℃～98℃的溫度下反應(yīng)90分鐘，反應(yīng)過程中保證反應(yīng)釜中Na2O的殘留當(dāng)量濃度為7.0±0.5，再滴加98％的濃硫酸將PH調(diào)至4.6±0.5，得到二氧化硅料漿；反應(yīng)方程式如下Na2O·nSiO2+H2SO4→nSiO2+Na2SO4+H2O；(4)壓濾將步驟(3)得到的二氧化硅料漿經(jīng)過壓濾機(jī)，先在0.4～0.6Mpa的壓力下進(jìn)料10～20分鐘，然后在0.5～0.6Mp a的壓力下洗滌30～60分鐘，再在0.4～0.8Mpa的壓力下壓榨1～5分鐘，最后在0.4～0.8Mpa的壓力下吹入潔凈的天然氣或者熱空氣1～5分鐘，以除去其中的雜質(zhì)Na2SO4，形成濾餅，保證濾餅中的含固量為20.0％～24.0％、硫酸鹽含量≤2.0％；(5)漿化將步驟(4)得到的濾餅加入漿化罐中，向其中加入氧化鋁(每7.5m3的濾餅加入8公斤氧化鋁)，用攪拌器液化成糊狀的液體，通過漿化輸送泵不斷的循環(huán)將漿料的粘度控制在1000cp以下，再滴加98％的濃硫酸將PH調(diào)至6.0～6.8之間；(6)干燥將步驟(5)得到的液體先在壓力式噴干設(shè)備中干燥，再通過流化床進(jìn)行二次干燥，即得到白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑。
全文摘要
一種白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑的生產(chǎn)工藝，是以硅酸鈉和濃硫酸為主要原料，經(jīng)過溶解、合成、壓濾、漿化、干燥等步驟，特別是采用了在漿化步驟中加入氧化鋁以及在干燥步驟中將壓力式干燥與流化床二次干燥相結(jié)合的方式，生產(chǎn)出高強(qiáng)度、低破碎率、環(huán)保、易分散的白色微珠狀高強(qiáng)度白炭黑，特別適合應(yīng)用于輪胎行業(yè)，能夠增強(qiáng)流動性，提高橡膠的混煉能力。
文檔編號C01B33/12GK101774591SQ201010114648
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者陳南飛 申請人:無錫恒誠硅業(yè)有限公司