[发明专利]一种用煤为原料制备炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炭黑制备方法，具体地说是一种利用煤为原料制备炭黑的方法，属于炭黑技术领域。

背景技术

炭黑为工业中不可缺之重要化工原料，其补强的特性和染色性能，为多数橡、塑制品改性添加剂。目前多使用主要制备工艺有槽法、炉法和煤焦油或乙烯尾气在受热环境下发生裂解反应生产炭黑，此方法需用大量的大化工的下角料或煤焦油，另外还需要燃烧燃料提供反应所需的热量，生产成本较高。我国煤资源丰富，也是重要的工业能源，如何利用煤直接生产炭黑，缓解炭生产过程中原材料生产成本过高和黑生产原材料紧张的难题，变废为宝、有效利用资源是目前需要解决炭黑生产原料的一大课题。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何利用原煤生产炭黑，以实现资源有效利用，降低炭黑生产成本的问题，提出一种用煤为原料制备炭黑的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种用煤为原料制备炭黑的方法，采用原煤为原料，经筛选预先除去非煤类杂质，投料于燃烧反应炉反应后，加入少量松香或蜂蜡或泥淸在360～600℃时进行无氧反应2h(注130～180℃时可由气孔排除煤受热时的气体)。收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原，备用。再经分离加入松香、硬脂酸、磷苯二甲酸二辛酯、磷酸二苯一异辛酯和钛酸酯等作为增强剂，开机捏合，温度控制在120～150℃，捏合时间60～90min，制得炭黑。制备方法包括如下步骤：

1)将原煤除掉煤中的矸石、铁丝、木屑等杂质，过筛后粉碎并制成0.2～5mm的煤粒；

2)将步骤1)得到的煤粒投料于燃烧反应炉中，加入松香或蜂蜡或泥淸，加热，进行反应，收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原；

3)将步骤2)收集到的粉状炭黑原中加入松香、磷苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、磷酸二苯一异辛酯或钛酸酯偶联剂中的一种或其混合物，然后加入到捏合机中开机捏合，温度控制在120～180℃，捏合时间为60～90min，制得煤质炭黑。

上述步骤1)中原煤为烟煤、无烟煤或褐煤；

上述步骤2)中加入的松香或蜂蜡或泥淸的质量为所加入的煤粒质量的0.15％～1.2％；

上述步骤2)中加热程序为：将燃烧反应炉的排气孔打开，加热到130～180℃，时间为10～50min，此段时间用于将煤粒受热时产生的气体排出；然后关闭燃烧反应炉的排气孔，加热至360～650℃进行反应，反应时间为1～3h；

上述步骤3)中加入松香时，其质量为粉状炭黑原质量的0.1％～1.0％；加入磷苯二甲酸二辛酯时，其质量为粉状炭黑原质量的1.2％～3.5％、加入硬脂酸时，其质量为粉状炭黑原质量的2％～5％、加入磷酸二苯一异辛酯时，其质量为粉状炭黑原质量的0.5％～3％、加入钛酸酯时，其质量为粉状炭黑原质量的0.2％～1.5％。

有益效果

本发明利用煤生产炭黑，不但解决了煤的处理问题，避免了焚烧煤造成的环境污染，而且可以利用原料自身燃烧提供反应所需能量，煤质炭黑具有较高的比表面积，其结构是网状的链枝，表面活性好，存在着大量有化学键的活性点，所以能满足现代橡胶制品的高性能要求。节省了提供反应热量所用的燃料，降低了炭黑的生产成本。该制备炭黑的方法简单易行，制备效率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种用煤为原料制备炭黑的方法，步骤为：

1)将12kg烟煤除掉煤中的矸石、铁丝和木屑杂质，过20目筛后粉碎并制成3～5mm的10kg煤粒；

2)将步骤1)得到的煤粒投料于燃烧反应炉中，加入160克松香，燃烧反应炉的排气孔打开，升温，升温速率为8℃/min，当温度升到160℃时，保温40min，保温结束后，关闭燃烧反应炉的排气孔；以10℃/min的升温速率加热至560℃进行反应，边反应边加料，反应时间为2h；收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原，冷却，备用；

3)在氮气保护下将步骤2)收集到的粉状炭黑原放入高速捏合机中，然后加入质量为质量为粉状炭黑原质量的2％的硬脂酸、质量为粉状炭黑原质量的1％的磷酸二苯一异辛酯和质量为粉状炭黑原质量的1％的钛酸酯偶联剂，开动高速捏合机捏合，温度控制在140℃，捏合时间为70min，然后转入分散粉碎机中进行超细粉碎，用袋式抽风机收集得到煤质炭黑9.7kg。