[发明专利]一种三聚磷酸钠联产白炭黑的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体来说涉及一种三聚磷酸钠联产白炭黑 的制备方法。

背景技术

三聚磷酸钠又称焦偏磷酸钠、三磷酸五钠，简称五钠或磷酸五钠，外 观为白色粉末，表观密度为0.35-0.9g/cm³，熔点622℃，易溶于水，水溶 液呈碱性。目前，世界上生产工艺有两种，热法工艺和湿法工艺。生产方 法有：干燥聚合一步法和干燥聚合两步法。热法工艺原理：以热法磷酸和 纯碱(烧碱)中和脱水缩聚而得，工艺成熟简单，分三个阶段进行。

第一阶段：磷酸与纯碱中和制取磷酸钠盐的混合溶液，其反应式为

6H₃PO₄+5Na₂CO₃＝4Na₂HPO₄+2NaH₂PO₄+5H₂O+5CO₂↑

第二阶段：正磷酸钠溶液中和度的调节控制。

第三阶段：正磷酸钠溶液干燥脱水、缩聚经过冷却、除尘、粉碎、计 量包装即得三聚磷酸钠。其反应式：

4Na₂HPO₄+2NaH₂PO₄→2Na₄P2O₇+Na₂H₂P₂O₇+3H₂O

2Na₄P2O₇+Na₂H₂P₂O₇→2Na₅P₃O₁₀+H₂O

湿法工艺原理：以湿法磷酸和纯碱(烧碱)为原料生产而得。其生产 系统包括湿法磷酸及其净化系统、磷酸和烧碱中和系统、浓缩系统、干燥 聚合系统、尾气回收排放系统。工艺较为复杂，从磷酸脱氟、脱硫脱色、 中和、精调、浓缩、干燥脱水、聚合经过冷却、除尘、粉碎、计量包装即 得三聚磷酸钠。

现有的三聚磷酸钠的生产主要以热法工艺为主，湿法工艺存在湿法磷 酸杂质多，净化工艺不成熟复杂，成本高，工艺路径长。其主要用作洗涤 剂的添加剂。其主要不足在于：工艺传统，产品单一，成本高，磷酸和纯 碱都只利用一次。

白炭黑即水合二氧化硅，是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅。高 纯度者SiO2含量达99.8％，质轻，原始粒径＜0.0003mm，比重2.319～2.653， 熔点1750℃。白炭黑现有的制造方法分三类：气相法、沉淀法和离解法。 工业上的制备方法都是这三种方法的组合或改良。主要成分为二氧化硅 (80％～95％)，系白色无定形粉状物，质轻而松散，不溶于水及酸，溶于氢 氧化钠及氢氟酸。性能与炭黑相似，但呈白色。

离解法存在产品纯度不高，产量低，工艺路线长、制造成本高等不足， 未被厂家大量选用。沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料，主要用于鞋类、 轮胎和其它浅色橡胶制品。此外，在农药、饲料等行业中用做载体或流动 剂；在牙膏中用做摩擦剂；在涂料行业中用做分散剂、抗沉降剂或消光剂 等等。气相法白炭黑是硅橡胶的补强材料，也被用于涂料、油墨和塑料工 业做分散剂、抗沉降剂或消光剂，还可在许多行业中做流动剂、吸附剂或 载体等，但由于技术不成熟，产量低，价格昂贵，总的用量仅是沉淀法白 炭黑的十分之一。

最为常用的沉淀法白炭黑主要的生产方法多半是用水玻璃和硫酸反应 制取。其反应式：Na₂O·nSiO₂+H₂SO₄＝Na₂SO₄+nSiO₂↓+H₂O。其存在的不 足：1、产品质量不稳定，滤饼中的硫酸根需要消耗大量的水洗涤才能达到 指标，单位水耗高，产品易受污染。2、生产产生大量的硫酸钠水溶液，很 大部分厂家未经严格处理就排放，环境污染大。3、白炭黑烘干热源主要是 煤气或天然气，能源消耗大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产品质量好且稳定、成本低的三聚磷酸钠 联产白炭黑的制备方法。