[发明专利]利用稻壳灰制备白炭黑的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及利用稻壳灰制备白炭黑的生产工艺。

背景技术

稻壳灰主要来源于稻壳的燃烧和热解?据统计中国目前的大米年产量已经超过了一亿八千万吨,约占全球年总产量的三分之一，居世界首位?在稻米加工的过程中会有大量的稻壳产生,每吨稻谷能产生约 200kg 的稻壳?这些稻壳由于其自然堆积密度小(约 120Kg/m3),给运输带来了极大的不便?而另一方面,大部分的稻米加工企业并没有一个合理有效的工艺对稻壳进行利用,于是很多稻壳被当做农业

废弃物遭到了丢弃。

据统计,我国年产稻壳约4000万吨左右。稻壳具有一个很大的特点就是除了碳、氢、氧等元素外,它还富含硅。因此,如何合理高效地利用稻壳中的碳和硅,引起了国内外众多专家学者的重视。以稻壳灰作为原料制取白炭黑,不但成本低,而且不含有害杂质(如铅、砷),特别适合于食品、医药、化妆品、牙膏等领域市场潜力大。

稻壳燃烧后，稻壳灰中的二氧化硅含量可以完全达到90％以上，并且稻壳灰中的二氧化硅的结构为无定性水合二氧化硅而非晶形二氧化硅，具有很好的活性。

影响稻壳灰制备白炭黑的关键问题在于：一是如何去除稻壳中所含的无机金属杂质；二是如何使稻壳灰中的二氧化硅以最大限度的溶解出来。生成的谷壳灰中含有90％以上的无定型Si0₂。反应温度对Si0₂含量和性质有很大影响，若温度低，白炭黑成品白度不高，温度高于600℃，Si0₂就可能会由无定型结构变为晶态硅，二氧化硅就不容易和碱产生反应。

传统工艺中，因为生产工艺简单粗放，生产过程能耗大，杂质含量高，且产品白度和纯度不高，而影响产品特性的因素众多，且各因素之间互相作用，要想确保良好的产品品质，亟需探寻新的工艺手段，改良传统工艺方法，提升产品质量。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的上述不足，目的是提供一种利用稻壳灰制备白炭黑的生产工艺，该工艺工艺步骤严谨，层层递进，可有效去除稻壳灰和中间产物水玻璃中的金属杂质，有效提升稻壳灰中二氧化硅的溶出率，且成品白炭黑白度和纯度得以提升。

实现上述目的的技术方案是：

利用稻壳灰制备白炭黑的生产工艺，具体工艺步骤如下：

A、稻壳灰的预处理：

将稻壳灰除杂后粉碎至100目，往稻壳灰中添加其质量8-13倍的水，并添加稻壳灰质量0.3-0.4%的复合螯合剂a，于35-50℃浸泡2-4h，再离心水洗，于400-550℃烘干得预处理后的稻壳灰备用；

其中复合螯合剂a由氨基三乙酸、N-羧乙基乙二胺三乙酸、氨基三亚甲基膦酸组成，且各组分质量比为，氨基三乙酸：N-羧乙基乙二胺三乙酸：氨基三亚甲基膦酸=2-3：1-1.5：0.5-1；

B、水玻璃的制备：

反应原理： SiO₂+NaOH→Na₂O.SiO₂+H₂O

将预处理后的稻壳灰与1-2mol/L的NaOH溶液按质量比1:3-4混匀，并在搅拌下加温至170-220℃，加压至0.6-0.9Mpa，反应2.5-3.5h，过滤即得液体水玻璃备用；

C、水玻璃的熟化：

将液体水玻璃输送至中转槽脱蒸汽，将脱除的热蒸汽通过管道通入水槽，加热水槽中的冷水，以使热量循环利用，并于液体水玻璃中添加其质量0.2-0.3%的复合螯合剂b，于100-120℃熟化40-60min得熟化后的水玻璃；

其中复合螯合剂b由柠檬酸钠、N-酰乙基乙二胺三乙酸组成，且各组分质量比为，柠檬酸钠：N-酰乙基乙二胺三乙酸 =1-2：2.5-3；

D、沉淀分离：

将熟化后的水玻璃降至85-95℃时，送至沉淀池，使水玻璃与炭分离，得水玻璃母液备用；

E、水玻璃的压滤：

将水玻璃母液经板框压滤机压滤得水玻璃滤饼备用，

F、白炭黑的制备：

Na₂O.SiO₂+H⁺ →SiO₂.H₂O+Na⁺+H₂O