[发明专利]一种以硅灰为原料生产改性白炭黑的工艺

说明书

本发明公开了一种以硅灰为原料生产改性白炭黑的工艺，包括以下步骤：S1、气流扩散沉降法分离硅灰：控制气流温度、空气流速、硅灰‑空气体积比，使得硅灰中的不同颗粒、不同化学成分的物质分步沉降到不同的沉降收集仓中；S2、酸洗：将符合白炭黑制造要求的组分加入到盐酸溶液中搅拌反应2‑6小时，过滤、收集固体组分；S3、碱洗：将步骤S2所得的固定组分加入到水中搅拌，同时加入0.2％的碳酸钠水溶液中和，搅拌30分钟后过滤、收集固体组分用去离子水水洗1‑2遍；S4、烘干、研磨。本工艺生产的白炭黑，无毒无味，环保性能优异，其理化性质接近于气相法白炭黑，而生产成本只有气相法白炭黑的45‑55％，有明显的成本优势。

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，具体涉及一种以硅灰为原料生产改性白炭黑的工艺。

背景技术

目前我国大部分工业硅(单晶、多晶)生产企业、硅铁生产企业都在烟道收集大量的硅灰(微硅粉)。一般每生产3吨工业(单晶、多晶)硅可回收一吨优质硅灰(微硅粉)。每生产4-5吨硅铁可回收一吨微硅粉。据不完全统计，2019年我国工业硅行业和硅铁行业的硅灰(微硅粉)总生产量达到42万吨以上，其中大部分硅灰含SiO₂为92％以下品位的粗产品，当前硅灰(微硅粉)主要用途也是在混凝土和耐火材料领域。根据检测，硅灰(微硅粉)的主要成分是SiO₂(二氧化硅)，硅灰中的SiO₂(二氧化硅)含量在89-94％之间。其他成分主要是金属氧化物、碳、氮、硫等(不同厂家的硅灰化学成分不同，有较大的差异)。

根据研究测试，硅灰(微硅粉)中的主要成分SiO2(二氧化硅)，其物理结构在常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子(粒径小于100nm)，无毒，有巨大的比表面积，85％以上粒径为22～62nm，属于纳米二氧化硅。

发明内容

针对上述存在的硅灰应用领域的技术不足，本发明的目的是提供一种以硅灰为原料生产改性白炭黑的工艺，把硅灰(微硅粉)中的主要成分SiO2(二氧化硅)提取出来，使得产品中的SiO2纯度达到96％以上，使得产品的物理化学性质与气相法白炭黑相近；经过提纯精制的产品，可以在橡胶行业、塑料行业中使用，其市场价格可以提高3倍以上。具有很高的经济价值。

为解决上述硅灰应用领域的技术问题，提高硅灰应用领域的使用价值和增值潜力，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种以硅灰为原料生产改性白炭黑的工艺，包括以下步骤：

S1、气流扩散沉降法分离硅灰：用空气流将硅灰吹送到密闭的设有5-9个沉降收集仓的气流沉降室，控制一定的气流温度、空气流速、硅灰-空气体积比，使得硅灰中的不同颗粒、不同化学成分的物质分步沉降到不同的沉降收集仓中，挑选出符合白炭黑制造要求的组分，备用；

S2、酸洗：将符合白炭黑制造要求的组分加入到浓度为0.2％-1.7％的盐酸溶液中搅拌反应2-6小时，反应混合物中的固体含量为12％-26％；当混合液中的酸含量稳定以后，既达到反应终点，然后将反应混合物在离心分离机中过滤、收集固体组分，备用；

S3、碱洗：将步骤S2所得的固定组分加入到水中搅拌，控制固体含量在15％-30％之间，同时加入0.2％的碳酸钠水溶液中和，中和时控制PH值在7.5-8.0，搅拌30分钟后在离心分离机中过滤、收集固体组分用去离子水水洗1-2遍，控制固体分离组分中的水溶性杂质含量不高于120PPM，滤液作为酸洗水使用；

S4、烘干、研磨：对步骤S3所得固定组分进行化验检测，SiO2纯度达到96％以上即为合格，将合格的固体组分，利用转炉烘干，然后在雷蒙磨中磨粉，按用户要求研磨成不同细度的白炭黑成品。

优选地，所述气流温度为62-75℃，空气流速为17-25米/秒，硅灰-空气体积比分别为1.1-1.5：100。

优选地，每个所述沉降收集仓长度25-30米，所述气流沉降室末端设置两级收尘器，第一级为干式布袋收尘器，二级为湿式水膜收尘器。