利用廢舊硅磚制備白炭黑的方法技術

本發明專利技術涉及一種利用廢舊硅磚制備白炭黑的方法，其特征在于包括下列步驟：將廢舊硅磚撿出雜物，沖洗后晾干，破碎至＜0.1mm的硅磚粉；上述硅磚粉與質量百分比5-10%的NaOH水溶液按1∶20的比例在90-150℃密閉的反應釜內攪拌反應4-10小時后，靜置、過濾得到水玻璃溶液；將水玻璃溶液加入到稀鹽酸中使溶液中逐漸產生絮狀沉淀，再經過濾得到絮狀硅膠沉淀物；將上面得到的絮狀硅膠沉淀物用70-90℃的去離子水反復洗滌，經過濾陳化處理得到白炭黑粗產品；所得白炭黑粗產品經在100-110℃條件下烘干后轉入沸騰爐中在500-600℃灼燒1-3小時，即得到白炭黑產品。本發明專利技術的優點是：節省了高溫焙燒轉化晶型的步驟，節約了能源，既變廢為寶，又降低了生產成本；同時也解決環境污染問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于精細化工
，尤其涉及一種。
技術介紹
白炭黑是白色粉末狀無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱。主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。傳統的生產方法有兩種(I)氣相法，主要為化學氣相沉積(CAV)法，又稱熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣(或空氣)和氫氣，高溫下反應而成。(2)沉淀法，又叫硅酸鈉酸化法，是由水玻璃與酸反應，經沉淀，過濾，洗滌，干燥和煅燒而成。新生產方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源，采用沉淀法制備白炭黑。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質高嶺土、煤矸石、粉煤灰，高硅鐵尾礦等。其技術關鍵是將結晶的二氧化硅和硅酸鹽轉變成非晶態二氧化硅。白炭黑用途廣泛，在橡膠制品中白炭黑用在彩色橡膠制品中以替代炭黑進行補強，滿足白色或半透明產品的需要。現在全世界超過一半以上的白炭黑用于橡膠領域，尤其是輪胎生產中接近30%，在牙膏和食品工業中也有大量使用，占全世界白炭黑產量的20%以上，其余20%用于農業化學品，造紙工業，消防產品等其他工業領域。我國每年都有大量的工業爐窯要進行大修或改擴建等維護重建工作，產出大量的廢舊耐火硅磚，雖有回收的，但價格低廉(最高不超過200元/噸，路途稍遠即被運費抵消。)回收后仍然用于耐火娃磚生產，一般使用量很小。多數廢舊娃磚被以固體垃圾形式遺棄了。這就造成了資源的浪費。使用過的硅磚中SiO2占94%以上，而且主要是鱗石英，有較大的堿活性，有利于生產水玻璃。鄭州大學葉方保等《納米復合硅磚及制備方法》中硅磚原料及結合劑包括硅石顆粒和細粉、廢硅磚顆粒、納米碳酸鈣、納米氧化鐵、納米二氧化硅、螢石粉、石灰、亞硫酸紙漿廢液。本專利技術以目前硅磚的常規生產工藝為基礎，將復合納米粉體以最佳比例配合、經高效分散后引入娃磚的制磚工藝中，制得納米復合的娃磚。北京瑞泰高溫材料科技股份有限公司王杰曾等《一種高級硅質耐火材料及其生產工藝》中給出了一種硅質耐火材料，配比為3.O 1. Omm天然娃石30 55%、3· O 1. Omm廢娃磚顆粒O 15%、1. O O. 09mm天然娃石10 — 25%、3. O 1. 0_廢硅磚顆粒O 15%、< O. 09mm天然硅石+廢硅磚粉+煅燒硅石10 — 25%、無鋁高C3S水泥或氫氧化鈣粉I 一 5%、Si02彡98%、中位粒徑D50 ^ 10 μ m 的硅石微粉O 5%、Si02彡96%的硅灰I 5%、高效減水劑O. 05 一 1.0%、有機結合劑O. 03 -1. 0%，外摻I 2%螢石、O 6%硫酸鈣、O 4%硫酸鎂或氧化鎂為礦化劑。其生產工藝為配比稱量、混練、成型、干燥后，1350 - 14600C 10 一 36小時燒成制品。寶山鋼鐵股份有限公司甘菲芳等《焦爐耐火干粉密封料》中給出一種可用于焦爐修補用耐火干粉密封料的組份。一種焦爐耐火干粉密封料，由以下組份組成(重量％) (1)硅石，重量％為51 89%; (2)廢硅磚粉，重量％為5 25% ; (3)長石，重量％為5 20% ; (4)硅微粉，重量％為I 5% ;粉粒細度為彡O. 074mm。東北大學薛向欣等的《一種用鐵尾礦制備白炭黑的方法》，包括以下步驟(I)將鐵尾礦球磨100 - 400目以下，在400°C — 1000°C下煅燒3 — 5h活化；(2)用活化后的鐵尾礦與NaOH按摩爾比SiO2 NaOH = I 2混合，加入一定量的水后充分攪拌并在50°C —120°C下反應2 — 8小時制取硅酸鈉溶液；(3)將上述硅酸鈉溶液充分攪勻緩慢滴加HCl進行酸化處理，至PH值為6 10時停止，得到絮狀沉淀，經過濾后即得到白炭黑粗產品；(4)將白炭黑粗品進行水洗，檢查Cl—含量< 1%，所得產品，烘干、粉碎即得成品；本專利技術優點減少了環境污染，并解決了鋼廠尾礦處理難的問題，工藝簡單，成本低，利潤高，并容易實現工業化生產。韓釗武的《一種用煤矸石生產白炭黑的方法》給出一種煤矸石生產白炭黑的方法，屬于煤化工
本專利技術通過高溫焙燒使煤矸石中的高嶺石分解成SiO2和Al2O3,加入酸后并加熱浸泡，使其中的Al2O3和其他金屬離子生成可溶性鹽，然后過濾,再將濾渣堿熔，使濾渣中的石英和SiO2轉化為可溶性硅酸鹽；再在熔融的硅酸鹽中加入水，通過水淬使硅酸鹽碎裂，然后靜置、過濾、濃縮得到水玻璃；再加入有機溶劑并通入CO2氣體，經陳化，洗滌，過濾，所得膠體烘干并灼燒得到白炭黑。本專利技術以煤矸石為原料生產白炭黑降低了生產成本，并且解決煤矸石的廢物利用問題。 廢舊硅磚在生產和使用過程中要經過1000-1400°C的灼燒或焙燒，其中的穩定的a -SiO2多數已經發生晶型改變或產生出晶體缺陷，使之具有較高的堿反應活性；廢舊硅磚中SiO2的含量高達94%以上，作為生產白炭黑的硅原料有較大成本優勢。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種可解決傳統制備白炭黑的方法成本較高，耗能大污染嚴重的缺點，同時解決工業窯爐維護產生的廢舊硅磚的利用問題的以廢舊硅磚為主要原料的。專利技術的目的是通過下述技術方案來實現的1、本專利技術的一種，其特征在于包括下列步驟 a)將廢舊娃磚撿出雜物,用水沖洗后晾干,破碎至<O.1mm的娃磚粉； b)上述硅磚粉與質量百分比5-10%的NaOH水溶液按1: 20的比例在90_150°C在密閉的反應釜內恒溫攪拌反應4-10小時后，停止攪拌靜置，當物料溫度降至90-95°C時趁熱過濾得到水玻璃溶液； c)將上述得到的水玻璃溶液緩慢加入到稀鹽酸中進行酸化處理，使溶液中逐漸產生絮狀沉淀，直至溶液PH值到7-8為止，再經過濾得到絮狀硅膠沉淀物； d)將上面得到的絮狀硅膠沉淀物用70-90°C的去離子水反復洗滌，直至濾液PH值到6-8為止，經過濾陳化處理得到白炭黑粗產品； e)所得白炭黑粗產品經在100-110°C條件下烘干至所含水分小于10%轉入沸騰爐中在500-600°C灼燒1-3小時，即得到白炭黑產品。本專利技術的優點是與傳統白炭黑生產工藝及新的固體廢物加工白炭黑生產工藝相t匕，二氧化硅原料源由于使用廢舊硅磚，節省了高溫焙燒轉化晶型的步驟，節約了能源，既變廢為寶，又降低了生產成本；同時也解決環境污染問題。采用本專利技術方法制備的白炭黑產品，完全符合《HG/T3061-2009中國化工行業標準一橡膠配合劑沉淀水合二氧化硅》的要求，比表面積彡150m2/g，加熱減量< 7%，灼燒減量彡7%。具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本專利技術的具體實施方式。實施例1 將廢舊娃磚撿出雜物，用水沖洗后晾干，破碎至< O.1mm的娃磚粉；取50g娃磚粉與質量百分比10%的NaOH水溶液550g在120°C在密閉的反應釜內恒溫攪拌反應6小時后，停止攪拌靜置降溫，在物料溫度95°C時趁熱過濾得到水玻璃溶液；將水玻 璃溶液放置取敞口的大型容器中，緩慢加入稀鹽酸，使溶液中逐漸產生絮狀沉淀，直至溶液PH值到8為止。過濾得到絮狀硅膠沉淀物，在過濾漏斗上用70°C的去離子水反復洗滌絮狀硅膠沉淀物，直至濾液PH值到7為止，經陳化處理得到白炭黑粗產品；該白炭黑粗產品在105°C條件下烘干至所含水分8%，轉入沸騰爐中在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用廢舊硅磚制備白炭黑的方法，其特征在于包括下列步驟：a）將廢舊硅磚撿出雜物，用水沖洗后晾干，破碎至＜0.1mm的硅磚粉；b）上述硅磚粉與質量百分比5?10%的NaOH水溶液按1∶20的比例在90?150℃密閉的反應釜內恒溫攪拌反應4?10小時后，停止攪拌靜置，當物料溫度降至90?95℃時趁熱過濾得到水玻璃溶液；c）將上述得到的水玻璃溶液緩慢加入到稀鹽酸中進行酸化處理，使溶液中逐漸產生絮狀沉淀，直至溶液PH值到7?8為止，再經過濾得到絮狀硅膠沉淀物；d）將上面得到的絮狀硅膠沉淀物用70?90℃的去離子水反復洗滌，直至濾液PH值到6?8為止，經過濾陳化處理得到白炭黑粗產品；e）所得白炭黑粗產品經在100?110℃條件下烘干至所含水分小于10%轉入沸騰爐中在500?600℃灼燒1?3小時，即得到白炭黑產品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳宇，周惠文，劉雁翎，紀新，肖鍵，
申請(專利權)人：鞍鋼集團礦業公司，
類型：發明
國別省市：