[發(fā)明專利]含碳材料的處理和純化

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080049542.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114450249A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.凱撒;V.托姆;S.塞弗特;S.迪特里奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)
• 主分類號(hào): C01B32/05
• 分類號(hào): C01B32/05;C09C1/56
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 任麗榮

本發(fā)明涉及用于處理和/或純化炭黑的方法，其包括以下步驟：a)提供包含雜質(zhì)的炭黑，b)提供包括氮?dú)浠锏乃粤黧w，c)提供堿金屬氫氧化物和/或堿金屬，d)使步驟a)的混合物、步驟b)的流體和步驟c)的堿金屬氫氧化物和/或堿金屬接觸，e)使步驟d)中獲得的組合物經(jīng)受80℃至240℃的范圍內(nèi)的溫度和/或5至50巴的范圍內(nèi)的壓力，f)從在步驟e)中獲得的組合物中分離含碳固體。本發(fā)明進(jìn)一步涉及氮?dú)浠镒鳛榉稚┯糜谥苽浜?或穩(wěn)定化水性懸浮液的用途。

本發(fā)明涉及用于處理和/或純化含碳固體(或稱為碳質(zhì)固體)的方法，以及氮?dú)浠镒鳛榉稚┯糜谥苽浜?或穩(wěn)定化水性懸浮液的用途。

富含碳的材料，例如煙灰、活性炭、某些熱解產(chǎn)物、石墨電極和許多其他基于石墨的材料具有重要的工業(yè)意義。

例如，一種重要的富含碳的材料是工業(yè)煙灰，其也稱為炭黑。與傳統(tǒng)煙灰相比，炭黑是通過(guò)含碳材料(或稱為碳質(zhì)材料)的靶向熱解來(lái)制造的。這些特定的制造工藝允許合成納米范圍內(nèi)的炭黑顆粒，其初級(jí)粒徑和表面結(jié)構(gòu)可適應(yīng)各自的應(yīng)用領(lǐng)域。1996年炭黑年產(chǎn)量為約800萬(wàn)噸，并且預(yù)計(jì)到2022年將增至1500萬(wàn)噸以上。炭黑主要用作許多橡膠產(chǎn)品中的添加劑(橡膠黑)和塑料、油漆、涂料和油墨的著色劑(顏料黑)。以占世界年產(chǎn)量的近85％，其主要用于輪胎行業(yè)。新制造的炭黑(原生炭黑)的生產(chǎn)需要大量的原材料和能量，并產(chǎn)生大量的二氧化碳。與此同時(shí)，例如歐盟每年產(chǎn)生約320萬(wàn)噸廢輪胎，并且美國(guó)甚至每年產(chǎn)生440萬(wàn)噸廢輪胎。已經(jīng)努力從舊材料(如廢舊輪胎)回收炭黑。通常，已知的回收過(guò)程基于廢料的熱解，然后是獲得的熱解殘余物的處理。然而，與新生產(chǎn)的炭黑相比，由此獲得的炭黑(回收炭黑)的碳含量?jī)H為約80％，并且尚未成為一種足夠的替代品。特別地，回收的炭黑通常含有高比例的灰分，所述灰分通常由硫化鋅、氧化鋅、二氧化硅和/或氧化鋁組成。這種高灰分含量限制了可能的應(yīng)用，從而降低了回收產(chǎn)品的價(jià)值。當(dāng)在輪胎制造中重復(fù)使用時(shí)，回收的炭黑中的灰分導(dǎo)致例如橡膠強(qiáng)度和耐久性方面的降低。當(dāng)用作塑料、油漆、漆或油墨的著色劑時(shí)，回收的炭黑的較低顏色或黑色值是一個(gè)限制。

例如，從美國(guó)專利申請(qǐng)US 20150307714 A1已知一種從廢輪胎中去除灰分的方法。中國(guó)專利申請(qǐng)CN 109266376涉及一種在升高的溫度和壓力下使用過(guò)氧化物和有機(jī)溶劑回收和溶解廢輪胎的方法。中國(guó)專利申請(qǐng)CN108384287還涉及一種回收和溶解廢輪胎的方法。美國(guó)專利申請(qǐng)US 2018320082 A1涉及一種利用微波輻射回收廢輪胎的方法。從國(guó)際專利申請(qǐng)WO 2013175488 A2中已知一種提供具有降低的硫含量的炭黑的方法。

已知方法的一個(gè)缺點(diǎn)是例如使用高酸濃度或有機(jī)溶劑，這從健康、生態(tài)或處理的角度來(lái)看是成問(wèn)題的。此外，現(xiàn)有技術(shù)方法通常具有長(zhǎng)的提取時(shí)間和/或僅允許回收結(jié)構(gòu)和形態(tài)改性的低質(zhì)量炭黑。

期望開(kāi)發(fā)一種處理和純化含碳材料的新方法，該方法沒(méi)有先前的缺點(diǎn)。需要一種有效處理和純化含碳材料、尤其是炭黑的方法。還需要一種無(wú)需高酸濃度或有機(jī)溶劑的處理和純化含碳材料、尤其是炭黑的方法。還需要一種用于處理和純化含碳材料、尤其是炭黑的方法，該方法不涉及長(zhǎng)的提取時(shí)間和/或允許回收結(jié)構(gòu)和形態(tài)上基本不變的富含碳的材料、尤其是炭黑。此外，需要一種用于處理和純化含碳材料、尤其是炭黑的方法，其提供高純度和/或低灰分含量的產(chǎn)品。特別地，需要一種用于從廢輪胎回收和純化炭黑的方法，該方法提供如下的回收炭黑，該回收炭黑具有與新生產(chǎn)的炭黑相似或理想地相同的品質(zhì)，并且特別地具有低灰分和/或硫含量以及相對(duì)于最初使用的炭黑在很大程度上未改變的物理性質(zhì)。