[發明專利]水玻璃聯產白炭黑清潔化生產工藝

有效

• 申請號: 201610593172.3
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN106276935B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 于向真
• 申請（專利權）人: 岳陽明科催化技術有限公司
• 主分類號: C01B33/32
• 分類號: C01B33/32;C01B33/18
• 代理公司: 岳陽市大正專利事務所 43103
• 代理人: 龔正初

本發明涉及沉淀法白炭黑生產領域，是將水玻璃生產與白炭黑生產緊密結合在一起的清潔化生產工藝。石英砂和碳酸鈉或硫酸鈉在高溫下熔融生產硅酸鈉，并制成液體水玻璃，窯爐高溫CO₂/SO_x酸性尾氣經處理后，與液體水玻璃反應制成白炭黑，并產生含碳酸鈉/硫酸鈉的濾液，濾液經換熱器與高溫尾氣換熱后蒸發濃縮結晶得到碳酸鈉/硫酸鈉固體和冷凝水，碳酸鈉/硫酸鈉固體回到前面去制水玻璃，冷凝水用來制備液體水玻璃和作洗滌用水，實現了水、鈉鹽、酸性氣資源的循環利用，沒有了廢水與廢渣排放，還利用了水玻璃生產的余熱，實現了清潔化生產。

技術領域

本發明涉及一種水玻璃聯產白炭黑清潔化生產工藝，屬于沉淀法生產白炭黑領域，更確切的是水玻璃生產與白炭黑生產緊密結合在一起的清潔化生產工藝。

背景技術

白炭黑是無機硅化合物系列中重要的一種，分子式為SiO₂.mH₂O，是一種超細且有活性的二氧化硅顆粒，在橡膠、塑料、農藥、油墨、造紙、制藥、日用化學品等多個領域有著廣泛用途。

目前國內外工業化生產白炭黑的主要方法是沉淀法。沉淀法是液體水玻璃與酸或酸性物質反應，然后過濾、洗滌、干燥得到白炭黑，沉淀法生產白炭黑普遍使用的沉淀劑是硫酸，其過程會有廢物硫酸鈉產生。

碳化法即以二氧化碳為沉淀劑，是沉淀法的一種，但是，此方法在國內外相關報道甚少，因CO₂來源及產品質量的影響，此方法在生產應用中受到一定限制。

文獻“石灰窯氣碳酸化法制備白炭黑工藝”報道(何凱等，《過程控制學報》2006年8月，第6卷第4期)采用模擬對電石生產排放的廢氣(二氧化碳的濃度為40%)——石灰窯氣與水玻璃經碳酸化法制備白炭黑的工藝進行了實驗研究，在最佳反應條件：反應溫度85-95℃、反應時間2.5 h、水玻璃與水的體積比1:6，制備出性能優良的白炭黑，DBP吸油值達到1.79~2.58ml/g。

文獻“碳化法生產白炭黑工藝研究及反應動力學分析”(涂華等，《無機鹽工業》2001年11月，第六期)中提到在硅酸鈉濃度6~8%、二氧化碳濃度30%、反應溫度82~90℃、適量的添加劑下反應，得到的白炭黑BET值升高很多，達到211~324m2/g，DBP吸油值達到2.70~3.72ml/g，達到并優于沉淀法產品的ISO/DIS5794/3A類標準。

文獻“硅酸鈉濃度對碳化法制備納米白炭黑粉體性能的影響”(支歆等，《有色金屬工程》，2013年第3卷第5期)研究二氧化碳碳化法制備納米白炭黑過程中硅酸鈉濃度對納米白炭黑粉體的影響。硅酸鈉濃度從20 g/L到80 g/L，反應溫度80℃，以2 L/min流速通入濃度為25%v的二氧化碳氣體，pH值到8.0，過濾分離、鹽酸洗滌，干燥得到的二氧化硅粉體的一次顆粒粒徑和平均孔隙尺寸介于5~25 nm和4.34~98.55 nm，粉體的比表面積為376.7 m2/g~250 m2/g。

中國專利CN 102040225 B公布了用二氧化碳分解制備沉淀法白炭黑的工藝，將濃度10~100%v沉淀劑二氧化碳通入pH為12.5~13.5的濃度30~120gSiO₂/l的工業偏硅酸鈉溶液中，反應到溶液pH=8. 5~9. 0時，停止通入二氧化碳氣體，過濾得到偏硅酸濾渣和含碳酸鈉的濾液，將偏硅酸按液固質量比6:1加水，攪拌洗滌，過濾洗去夾帶的碳酸鈉溶液后，干燥獲得沉淀法白炭黑，將含碳酸鈉濾液一半返回偏硅酸鈉溶液中再溶解、沉淀偏硅酸，另一半經濃縮結晶后獲得碳酸鈉產品。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水玻璃聯產白炭黑清潔化生產工藝。

本發明克服了現有沉淀法白炭黑生產工藝帶來有廢水和廢渣、水玻璃生產能源利用率低的缺點，將水玻璃生產與白炭黑生產緊密有機地結合起來，實現了水、鈉鹽、酸性氣資源的循環利用，水玻璃生產的余熱也充分利用起來，沒有了廢水與廢渣排放，實現了清潔化生產。