[发明专利]一种以微硅粉为原料碳化制备沉淀白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明属于硅铁合金工业废弃物高值化利用技术领域，涉及一种以微硅粉为原料 碳化制备沉淀白炭黑的方法。

背景技术

微硅粉是硅铁合金生产过程中，矿热电炉内产生烟尘经收集得到的含硅工业粉尘。 微硅粉中非晶态SiO₂含量一般可达85％～96％，粒径为10μm以下，与碱液反应具 有很强的化学活性。微硅粉可以作为水泥原料，还可用作橡胶、树脂和其它有机化合 物的填充材料。目前，由于市场容量较小，国内企业回收的微硅粉很难销售出去。大 部分企业只能将收集的微硅粉随意堆放，既占用大量的场地、增加成本，还会扬尘造 成二次污染。因此微硅粉的资源化综合利用是迫切需要解决的问题。

白炭黑，即沉淀水合二氧化硅，具有独特的物理化学性能，如优越的稳定性、补强 性、增稠性和触变性等，是橡胶、塑料、涂料、医药、农药、造纸及日用化工诸多领 域重要的无机填料。

白炭黑一般采用水玻璃为原料，通过硫酸(或盐酸、硝酸、碳酸)的酸化湿法沉 淀工艺进行制备。典型硫酸沉淀法是基于硫酸与水玻璃发生的凝胶化反应：

Na₂SiO₃+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂SiO₃(1)

H₂SiO₃+(n-1)H₂O→SiO₂·nH₂O(s)(2)

其中水玻璃原料占白炭黑生产成本中很大的一部分。

近年来，为了降低白炭黑生产成本，国内企业一直寻求理想的硅源。人们致力于 开发以生物质原料制备白炭黑的技术。如专利CN201010200143.9公开了一种以硅藻 为原料制备二氧化硅气凝胶的方法，专利CN200610057983公开了一种以稻壳及其燃 烧热生产超细高纯白炭黑的工艺。专利CN200710053717.2公开了一种利用生物质发 电厂废弃物联产活性炭、白炭黑和纯碱的方法。利用工业废渣生产白炭黑现已成为废 弃物资源化利用的重要途径。如专利CN200610112749.0公开了一种用粉煤灰制备白 炭黑和纯沸石分子筛的方法。专利CN200510088308.7公开了一种煤矸石生态化利用 联产氧化铝、白炭黑、低灰碳的方法，专利CN200610012780.7公开了一种粉煤灰中 提氧化铝同时联产白炭黑的方法。近年来，非金属矿也成为制备白炭黑的重要原料。 如专利CN200710011972.0用油页岩联产白炭黑、氧化铝及干酪根的方法，专利 CN200610035724.5公开了一种利用铝土矿制备无铁硫酸铝和超细活性白炭黑的方 法，专利CN95102423.X也公开了用蛋白土(石)及硅藻土制备白炭黑的方法。

目前，微硅粉制备高性能白炭黑的工艺方法十分有限。专利CN200810115334.8 公开了一种用微硅粉制备复合白炭黑的方法。该方法是将微硅粉活化、除杂、分散、 调整表面电荷后在其表面包覆二氧化硅制备具有核-壳结构的复合白炭黑的材料。这种 白灰黑制备方法工艺复杂、白炭黑表面结构和粒径难以控制，很难获得高性能的白炭 黑。专利CN200710018635.4也公开了一种从硅灰中提高二氧化硅含量及生产白炭黑 的方法。该方法是通过干式磁选将二氧化硅含量低于85％的微硅粉进行酸洗处理，对 磁性微硅粉酸洗后通过烘干和煅烧，进一步进行漂白处理，即得白炭黑。这种方法生 产的白炭黑的比表面积、吸油值、白度都很难保证。