[發明專利]一種色素炭黑氧化?造粒裝置及其色素炭黑

有效

• 申請號: 201510068548.4
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104672955B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 周鋒銳;吳磊;朱子洋;吳葆松
• 申請（專利權）人: 安徽黑鈺顏料新材料有限公司
• 主分類號: C09C1/56
• 分類號: C09C1/56
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種色素炭黑氧化-造粒裝置,屬于色素炭黑的生產領域，還涉及該裝置生產所得的色素炭黑。

背景技術

炭黑是由烴類物質（固態、液態或氣態）經不完全燃燒或裂解生成的。全世界生產的炭黑有90%是作為補強劑使用到橡膠領域里，只有不到10%的炭黑作為著色顏料使用到涂料、油墨及塑料等行業。作為黑色的顏料，炭黑具有極佳的黑度，耐高溫、耐光性好、化學穩定好，價格便宜，是一種應用極廣的黑色顏料。

色素炭黑使用過程中往往需要面對三方面的難題：

首先是炭黑難以分散的問題。

造成炭黑難以分散的原因是：普通色素炭黑的粒徑只有8～100nm，粒子表面能高，難潤濕，易自聚，是所有顏料中最難分散的一種，在涂料、油墨、塑膠體系中很難通過機械的力量把炭黑分散、還原到原始的納米存在狀態，即使是分散開來，在范德華力的作用下，炭黑的粒子會自發地絮聚到一起，

解決普通色素炭黑難以分散的主要技術方案就是對其表面進行氧化處理，對炭黑氧化的方法多種多樣，裝置也各不相同，例如，授權公告號為CN 201842796 U的實用新型專利“一種炭黑臭氧氧化裝置”就給出一種臭氧氧化的反應裝置。

其次是環保安全的問題。

在色素炭黑生產過程中，由于炭黑原料油質量及生產工藝的控制的局限，在炭黑產品表面往往吸附有未完全裂解反應的芳烴油類物質，其中就有“多環芳烴”（PAHS）， 有害于人的身體健康，不符合對環保的要求，隨著環保意識的加強，越來越多的國家在制定環保法規時，對炭黑表面吸附的多環芳烴含量提出越來越苛刻的要求。

解決炭黑表面多環芳烴含量過高的方法是在高溫的環境下對炭黑進行氧化處理，讓油狀的烴類物質與氧氣發生氧化反應生成無害的二氧化碳和水，例如，申請公布號為CN 102060281 A的發明專利“炭黑、其制備方法及其用途” 就給出一種通過電磁輻射處理原料炭黑的裝置和方法。

第三是粉塵污染的問題。

粉狀炭黑比重小，易飛揚，使用粉狀炭黑生產涂料、油墨、塑膠產品時，投料過程極易造成炭黑的粉塵污染。

普通解決炭黑粉塵污染的有效方法是對炭黑進行造粒，但是過分或不恰當的造粒也增加了炭黑在高分子材料里的分散難度，例如，濕法造粒的橡膠炭黑由于含有糖蜜、糊精等添加劑，炭黑粒子堅硬，很難適用于涂料、油墨的生產，生產商們往往習慣使用粉狀的色素炭黑產品，加重了粉塵污染的程度。

發明內容

本發明公開了一種色素炭黑氧化-造粒裝置，使用該裝置能夠把炭黑的濕法造粒與炭黑氧化兩種完全不相干的工藝有機結合起來，在對炭黑進行造粒的同時進行氧化改性處理；在解決氧化改性的同時又解決了清除炭黑表面吸附有芳烴油類物質的問題；而且炭黑的氧化過程在有水的環境中進行，有效解決了因炭黑氧化會產生高溫，容易造成火災的安全難題；制得的產品亦粉亦粒，便于使用，便于分散，打破了炭黑非粉即粒的僵局。

一種色素炭黑氧化-造粒裝置，該裝置由一級氧化-造粒機、二級氧化-造粒機、回轉式干燥機三部分組成，本裝置以粉狀的色素炭黑為原料，在濕法造粒的同時，可以對炭黑進行連續的濕法氧化處理，經過干燥，最終制得外觀亦粉亦粒的經過氧化處理的高甲苯透光率色素炭黑產品。

一種色素炭黑氧化-造粒裝置，該裝置可以單獨使用二級氧化-造粒機，以臭氧為氧化劑，以粒狀炭黑為原料，對炭黑進行干法的氧化后處理。

進一步，一級氧化-造粒機是一個由柱狀殼體及兩端為原片狀的填料壓塊所圍成的封閉筒狀結構，電機通過皮帶輪帶動安置在軸承座上的轉軸勻速轉動，在轉軸上按照雙螺旋線垂直排布有攪齒，柱狀殼體帶有蒸汽夾套，用來加熱筒體內的物料，柱狀殼體的上方排布有雙氧水進液口和蒸汽進氣口，下方排布有冷凝水出口。

對炭黑進行氧化造粒時，粉狀炭黑從粉狀炭黑進料口加入，雙氧水從雙氧水進液口加入，在攪齒的攪動下，粉狀炭黑與雙氧水充分混合成粒并向粉狀炭黑進料口相反的方向運動，炭黑發生氧化反應，形成的廢氣從安置在殼體上方的廢氣排氣口排出，濕粒子炭黑則從殼體下方的濕炭黑粒子出口排出，接觸物料部分全部由不銹鋼制成。

進一步，所述的攪齒按雙螺線垂直分布在轉軸上，相鄰攪齒間縱向距離為25mm，夾角為22.5°，攪齒頂端成45°。

進一步，所述的一級氧化-造粒機濕炭黑粒子出口的下方安裝有氣密閥，濕炭黑粒子出口通過氣密閥與二級氧化-造粒機的濕炭黑粒子進料口連接；氣密閥的作用是，保證一級氧化-造粒機里產生的廢氣只能通過一級氧化-造粒機的廢氣排氣口排放，同時二級氧化-造粒機里的廢氣無法進入一級氧化-造粒機。