[发明专利]一种制备炭黑的方法

说明书

本发明涉及一种炭黑制备方法，具体地说是一种用炭素固废为原料制备轮胎用炭黑的方法，属于工业固废资源综合利用技术领域。本发明制备炭黑的方法，包括下述步骤：S1、将炭素固废破碎，在酸和过氧化氢的混合溶液中浸出，后过滤、洗涤、烘干得到炭粉；S2、将S1得到的炭粉浸泡在碱溶液中，蒸发水分后热裂解，然后活化扩孔、改性得到炭黑；所述炭素固废中碳含量大于60 wt%。本发明所得到的炭黑，各方面性质都优与市面上N330炭黑，填充入轮胎橡胶后，其物理性能也得到了大幅提升。

技术领域

本发明涉及一种炭黑制备方法，具体地说是一种用炭素固废为原料制备轮胎用炭黑的方法，属于工业固废资源综合利用技术领域。

背景技术

炭黑是橡胶工业中的主要填充剂和补强剂，目前炭黑在橡胶工业中的消耗量占消耗总量的94％，其中60％用于制造轮胎。炭黑的加入能赋予橡胶制品一系列优异性能，如拉伸强度、硬度和耐磨性的提升等。目前炭黑主要制备工艺有槽法、炉法、热裂解法等，这些制备炭黑的方法所需原料大多为天然气、煤焦油、蒽油、电石、重油等，会大量消耗不可再生资源，生产成本较高，从而导致炭黑的价格较高。为了解决国内炭黑的供需矛盾，以一些廉价的原材料代替油和天然气生产炭黑是一个需要开辟的新途径。

炭素制品在各个领域运用广泛，从而每年有大量的炭素固废产生，主要包括铝电解废阴极、废旧电池负极和废旧活性炭。这些炭素固废含有重金属、毒性有机物、氟化物和氰化物等有害物质，可以对大气、水资源和土壤进行大规模污染。堆存或填埋，不仅不能从根本上消除铝电解废旧阴极材料的毒性和腐蚀性危害，而且造成了资源浪费。炭素固废碳含量普遍较高，其中一部分还具有较高的表面活性，经处理比计较容易达到轮胎用炭黑标准，代替油和天然气作生产轮胎用炭黑的原料有着较大潜力。

发明内容

本发明的目的是利用炭素固废生产轮胎用炭黑，以实现工业余料的再利用，以降低炭黑生产的成本问题，同时又满足综合性能的要求。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种制备炭黑的方法，包括下述步骤：

S1、将炭素固废破碎，在酸和过氧化氢的混合溶液中浸出，后过滤、洗涤、烘干得到炭粉；

S2、将S1得到的炭粉浸泡在碱溶液中，挥发水分后热裂解，然后活化扩孔、改性得到炭黑；所述炭素固废中碳含量大于60wt％。

优选的，所述炭素固废选自铝电解废阴极、废旧电池负极和废旧活性炭之中的一种或多种。

优选的，所述S1中，将炭素固废破碎成颗粒，所述颗粒的粒径分布为：小于200目的颗粒占备用颗粒总质量的60％-90％。

破碎至大部分颗粒的粒径在200目以下，目的是接下来处理过程中颗粒充分反应，大于200目不利于充分反应。

优选的，所述S1中混合溶液中的酸为含氧酸。

含氧官能团如羧基、羟基等能明显提高炭黑的亲水性。采用含氧酸还能防止其他非含氧酸的阴离子基团与碳骨架大分子反应代入多余的官能团。

采用氧化酸性浸出，不仅有着较好的去灰分杂质和脱硫效果，还使微观结构中碳片层的含氧官能团增多，如羧基、羟基等，这些基团是亲水性的，从而保证了炭黑的极性和在饱和橡胶体系如丁基橡胶体系中的分散和稳定性。

优选的，所述S1中混合溶液中的酸为硝酸。

硝酸酸性极强，有利于反应速度进行，且硝酸根易溶于水，易洗涤。

优选的，所述混合溶液中硝酸浓度为1-8mol/L。

进一步优选的，所述混合溶液中硝酸浓度为6-8mol/L。

优选的，所述混合溶液中过氧化氢浓度为1-4mol/L。