[發明專利]一種納米級白炭黑產品的制備方法

有效

• 申請號: 201210535648.X
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN102942185A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 李白玉;馮勝波;湯仁恒;劉松林;張瑞;駱吉林;張崇;羅靜
• 申請（專利權）人: 貴州甕福藍天氟化工股份有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B82Y30/00
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 袁慶云

技術領域

本發明涉及化工技術領域，尤其是對一種納米級白炭黑產品的制備方法。

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背景技術

納米級白炭黑的制備方法主要有沉淀法和溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法以硅酸有機醇酯為原料，價格昂貴，其生產成本很高。沉淀法由于二氧化硅晶核的生成及其生長速度不易控制，制得的二氧化硅產品顆粒粒度分布寬，產品質量低。中國專利200310117210公開了“納米二氧化硅的制備方法”，用堿金屬硅酸鹽溶液為原料，在溶液中加入水溶性聚合物或水溶性有機醇，升溫，再加入有機羧酸制備得到納米級二氧化硅，該制備過程中利用到了表面活性劑來控制二氧化硅的顆粒粒徑，工藝廢水中含有機物，處理困難。中國專利200710066136.2公開了“氟硅酸氨化制高補強性白炭黑及高濃度氟化銨的方法”，將氨水分步加入氟硅酸溶液中，經過反應、過濾、洗滌、干燥制得白炭黑產品，產品的顆粒粒度大，不能達到納米級白炭黑的質量要求。中國專利201110066590.4公開了“多晶硅副產物四氯化硅處理方法”，利用多晶硅副產四氯化硅、氫氣和氧氣為原料發生高溫燃燒水解反應，制得納米級白炭黑產品，發明過程中的反應溫度高，對設備的材質要求苛刻。在制備原料氟硅酸銨的過程中，現有技術多采用連續式進料溶解含氟硅渣制備氟硅酸銨，由于含氟硅渣的溶解反應是慢反應，采用連續溶解，則使得硅渣完全溶解困難，所需的溶解時間長。同時在普通的反應器中，反應物質混合不均勻，導致生成的白炭黑產品顆粒較粗且不均勻，易發生團聚，工業化生產時易產生放大效應。

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發明內容

本發明的目的在于克服上述缺點而提供一種反應時間短、反應溫度低、能耗低、生成顆粒粒度分布均勻的納米級白炭黑產品的制備方法。

本發明的一種納米級白炭黑產品的制備方法，包括以下步驟：

（1）預處理：將15~50℃的質量濃度為3-15%的氟硅酸銨，用堿性分散相或連續相物質將PH調至6-7；

（2）微反應：然后進入微反應器，將堿性分散相或連續相物質加入微反應器并過量10-30%，停留1-3s后，維持微反應器中的溫度在15-50℃，得固液混合物；?

（3）過濾：過濾固液混合物，固體部分即為納米級白炭黑；

（4）洗滌：用水洗滌至氟質量百分含量少于0.05%得半成品納米級白炭黑；

（5）微波干燥：將半成品納米級白炭黑送入微波干燥器進行干燥至符合國標，得產品納米級白炭黑。

上述的一種納米級白炭黑產品的制備方法，其中：堿性分散相或連續相物質為氨氣、氨水、碳酸氫銨或碳酸銨。?

上述的一種納米級白炭黑產品的制備方法，其中：第（2）步微反應后將得到的固液混合物進行氣液分離，分離出過量的氨氣，并陳化1-10min，使得納米級二氧化硅的顆粒繼續生長。

上述的一種納米級白炭黑產品的制備方法，其中：采用外置式換熱器將微反應器中反應熱帶走，維持微反應器中的溫度在15-50℃。

上述的一種納米級白炭黑產品的制備方法，其中：步驟（3）過濾得到的濾液氟化銨溶液與步驟（4）洗滌后的洗液作為含氟硅渣和氟化銨溶液進行間歇式溶解反應制取氟硅酸銨的原料。

本發明與現有技術相比，具有以下明顯的優點和有益的效果，從以上技術方案可知：微結構反應器將分散相或連續相均勻的分布到氟硅酸銨溶液中，使得兩物料快速均勻混合，生產出粒度均勻的納米級白炭黑產品，工藝過程中反應溫度低，能耗低，產生的少量廢棄物經回收后循環至裝置中重新利用，無廢棄物排放；同時將洗滌完的產品采用微波干燥，加熱速度快，微波加熱場中無溫度梯度存在，加熱均勻，熱效率高，避免納米顆粒在干燥過程中發生團聚，影響產品質量。本發明的副產品過濾得到的濾液氟化銨溶液與洗滌后的洗液作為含氟硅渣和氟化銨溶液進行間歇式溶解反應制取氟硅酸銨的原料；既降低了成本，又使得工業化生產時，無放大效應，同時在此工藝過程中產生的廢氣進入尾氣洗滌裝置進行回收，達標后排空。

本發明用具體實施方式來進一步說明本發明的有益效果。

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具體實施方式

實施例1

一種納米級白炭黑產品的制備方法，包括以下步驟：

（1）間歇式溶解反應：在帶攪拌器及加熱裝置的溶解釜中，加入含氟硅渣和氟化銨溶液，氟化銨溶液從步驟（4）和(5)得到；在溫度為90～108℃、表壓為-15KPa的條件下發生溶解反應，至硅渣全部溶解，得濃度為8%的氟硅酸銨和少量氟化銨的混合溶液；溶解反應產生的氨和水蒸汽經冷卻至30℃以下，得稀氨水和氨氣，送去磷肥廠加工肥料或它用；