[发明专利]一种利用切割锆硅渣制备白炭黑的方法

说明书

本发明公开一种利用切割锆硅渣制备白炭黑的方法，包括以下操作步骤，1)将锆硅渣活化，将锆硅渣置于回转式烘干机，烘干1—2h，烘干温度为130—150℃，降温冷却至20—30℃；2)将锆硅渣进行超声破碎，活化锆硅渣；3)将锆硅渣进行活化处理后，加入3—4倍固体体积的水，固体质量分数1％的分散剂NH4CL，反复擦洗3—4次，使锆硅渣充分胶熔；4)在硅溶胶中加入NaOH，搅动，离心分离3次，直至溶液呈中性，得水合二氧化硅；5)将步骤4)制备获得的水合二氧化硅，在630—660℃下煅烧，粉碎，即得白炭黑。本技术方案中采用加入NaOH，调节PH到9，对锆硅渣进行除杂，则可有效降低SIO2胶体的稳定性，减少杂质进入最终产品白炭黑中。

技术领域

本发明涉及白炭黑制备技术领域，具体涉及一种利用切割锆硅渣制备白炭黑的方法。

背景技术

白炭黑是微细粉末状或超细粒子状无水及含水二氧化硅或硅酸盐类的统称，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物。其SiO₂含量较大，原始粒径一般为10-40nm,因表面含有较多轻基，易吸水而成为聚集的细粒。白炭黑的相对密度2.319-2.653g/cm³，熔点为1750℃。不溶与水和酸，溶于强碱和氢氟酸。具有多孔性，内表面积大，高分散性，质轻，化学稳定性好，耐高温、不燃烧、无毒无味以及电绝缘性好等优异特性。

在工业领域，白炭黑是橡胶制品的重要补强填充剂，它能大幅提高胶料的物理性能，减少胶料滞后，降低轮胎的滚动阻力，同时不损失其抗湿滑性。此外，白炭黑在塑料、造纸、涂料、化妆品以及油墨等方面具有广泛的应用，开发利用前景十分广阔。

锆硅渣是以锆英石为原料湿法工艺生产氧化锆的工业废渣，随生产规模的扩大，其处理问题也日益突出。锆硅渣为松软团聚状的凝胶体，其主要成分为SiO₂，由于锆硅渣活性低，且采用的方法不能有效去除杂质离子，直接影响锆硅渣的质量和利用。新生态的锆硅渣表面积很大，久置室外，必然吸附杂质和发生团聚，致使其活性不高，胶溶时分散性小，稳定性差，制备白炭黑时转化率低。

基于此，研究并开发设计一种利用切割锆硅渣制备白炭黑的方法。

发明内容

本发明提供一种利用切割锆硅渣制备白炭黑的方法，针对现有的制备白炭黑的方法，由于锆硅渣活性低，在制备白炭黑的过程中，不能有效去除杂质离子，影响白炭黑的质量，本技术方案采用锆硅渣—回转式烘干—超声破碎—活化锆硅渣—搅拌—硅溶胶—阳离子交换—阴离子交换—洗涤、离心分离—水合二氧化硅—煅烧—齿式粉碎—白炭黑，可有效提高白炭黑的质量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种利用切割锆硅渣制备白炭黑的方法，包括以下操作步骤：

1)将锆硅渣活化，将锆硅渣置于回转式烘干机，烘干1—2h，烘干温度为130—150℃，降温冷却至20—30℃；

2)将锆硅渣进行超声破碎，活化锆硅渣；

3)将锆硅渣进行活化处理后，加入3—4倍固体体积的水，固体质量分数1％的分散剂NH4CL，反复擦洗3—4次，使锆硅渣充分胶熔；

4)在硅溶胶中加入NaOH，搅动，离心分离3次，直至溶液呈中性，得水合二氧化硅；

5)将步骤4)制备获得的水合二氧化硅，在630—660℃下煅烧，粉碎，即得白炭黑。

由于现有技术中新生态锆硅渣表面积很大，活性高，但是一方面表面具有强烈的吸水性形成硅醇基团，同时另一方面，颗粒发生团聚，使锆硅渣的活性降低，因此本制备工艺中首先对锆硅渣进行活化。活化的具体处理方法为，在150℃下加热，使表面吸附的烃基离解，凝胶水释放，结构松弛。且在进行活化锆硅渣操作前，对锆硅渣进行超声破碎处理，其中，采用超声破碎，可破坏硬团聚，提高比表面积，达到锆硅渣活化，提高其利用率的目的。