[發明專利]一種利用氣化后剩余稻殼灰生產白炭黑和活性炭的方法

無效

• 申請號: 200910187839.X
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN101704526A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 周英彥;李紅霞;李洪錫
• 申請（專利權）人: 李洪錫;周英彥;李紅霞
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01B31/08
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 刁佩德

技術領域

本發明涉及一種白炭黑和活性炭的制造方法，特別是以氣化后剩余稻殼灰為原料，先制成水玻璃和碳粉，然后分別用碳粉制成活性炭，用水玻璃制成白炭黑而其化工原料堿可循環使用的方法。

背景技術

眾所周知，白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細二氧化硅凝膠和氣凝膠。白炭黑是多孔性物質，其組成可用SiO₂·nH₂O表示，其nH₂O是以表面羥基的形式存在。白炭黑耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性，具有易粉碎的特點。白炭黑主要用作橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑、油狀物吸收分散劑，如農藥載體，涂料和不飽和樹脂增稠劑等等，應用范圍極其廣泛。制造白炭黑的傳統沉淀法，用水玻璃與強酸反應生成水合二氧化硅沉淀，這種方法生產1噸白炭黑要消耗4～4.5噸水玻璃和1.5噸鹽酸(或當量的硫酸)，化工原料消耗大，濾液為硫酸鈉溶液或氯化鈉溶液，其排放會帶來環境污染。活性炭是一種多孔碳材料，具有高度發達的孔隙結構和巨大的比表面積，吸附能力強、化學穩定性好、機械強度高、使用失效后易再生等特點。活性炭作為一種優良的吸附劑及催化劑載體，早已廣泛應用于化學工業、食品加工、交通能源、醫療衛生、農業、國防等領域，以及環境保護和人類生活等各個方面。傳統的活性炭制備方法多以木材、木炭等為原料，木材過度的砍伐會帶來了生態環境的惡化，為了可持續發展，國家迅速對自然林實行禁伐，致使木材木炭的來源萎縮，制備活性炭的原料受到很大限制，價格也呈上漲趨勢。在我國稻谷總產量約2億噸(占全世界總產量的1/3，居世界首位)，大量的稻殼資源并沒有得到很好的利用，在很多的地區，稻殼被燒毀，既污染了環境，又浪費了稻殼資源，在此形勢下，利用稻殼生產活性炭和白炭黑的新工藝亟待提高與完善。

為了解決上述問題，本發明人曾參與授權公告號為CN1037110C的“一種生產白炭黑的方法”的設計，它以碳酸鈉或碳酸鉀溶液浸漬稻殼等禾本科植物原料，將浸漬后的原料用炭化爐煙道氣烘干，送入還原性炭化爐中進行炭化處理或直接燃燒，生成炭粉和水玻璃混合物，將它們在常壓熱水中溶煮，經過濾制得水玻璃，再將水玻璃與可溶性堿金屬酸式碳酸鹽反應生成水合二氧化硅，經過濾、清洗、烘干，制成白炭黑。過濾液為碳酸鈉溶液，將濾液碳酸鈉回收，循環使用，一部分用于浸漬原料稻殼，另一部分與適量補充的二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，再用來生產白炭黑。水玻璃與炭粉混合物加水溶解，水玻璃被濾出后，清洗濾渣為含炭量很高的炭渣，是生產活性炭的原料。這項專利的優點是堿(碳酸鈉)液回收，循環使用。該方法尚存一些重大的缺點：(i)上述稻殼整體被堿液浸漬，再烘干，這一工藝并不完全合理，①稻殼中含有大量的有機物，堿溶液浸漬有機物并將其烘干是無效工作，使得總工作量加大很多，②另外稻殼的特點是水合二氧化硅呈網絡狀穿插在有機物之中，稻殼非常致密，致使浸漬稻殼的堿(碳酸鈉或碳酸鉀)溶液達到均勻滲透的時間長達10-20小時以上，因而浸漬稻殼需要大的倉容。總而言之，堿(碳酸鈉或碳酸鉀)溶液直接浸漬稻殼并不是最佳方案，需要改進；(ii)“浸漬后的原料烘干后，送入還原性炭化爐中進行炭化處理或直接燃燒，生成炭粉、水玻璃混合物”的工藝也存在需要改進的缺陷：①經浸漬的原料烘干后在還原性炭化爐進行炭化處理，實質上就是有機物氣化的過程，堿液浸漬稻殼烘干后，數量相當大的一部分堿只是附著稻殼的外表上，在炭化(有機物氣化)工藝操作中烘干后的浸漬稻殼在氣化氣中激烈翻飛，附著在稻殼的外表上的堿會脫落，被氣流帶走，它們沒有機會與SiO₂反應生成水玻璃，這部分堿實質上就流失了。②如果直接燃燒，則溫度常常偏高且不容易控制，后果是制備活性炭的炭粉保留不足，同時水玻璃容易被燒結成塊狀，不利于溶煮提取。