Fremskridt i syntesen af hvid carbon black (siliciumdioxid / Si02)
Hvid carbon black er det almindelige navn for hvide pulveramorfe kiselsyre- og silicatprodukter, der hovedsagelig refererer til udfældet silica, gasfas silica, ultrafine silicagel og silicagel, herunder syntetisk aluminiumsilicat og calciumsilicat.
1. Anvendelse af hvid carbon black
Hvid carbon black anvendes i vid udstrækning i syntese af gummi, syntetisk olie, maling, lysstof, isoleringsmaling, elektroniske komponenter, thixotrope midler, fosforfældningsmidler, farvetrykplader fyldstof, støbeformfrigivelsesmiddel og så videre. Carbon black kan bruges som fyldstof i polyethylen og anden plast. Det kan betydeligt forbedre kabels elektriske isolering på kablet. Som lim på papir kan det forøge hvidhed og opacitet af papir og forbedre dets mekaniske egenskaber og prydbarhed. Ved fremstilling af landbrugskemikalier anvendes hvid carbon black som bærer eller fortyndet tynder, der skal tilsættes til landbruget. På grund af dets høje absorberbarhed, nem suspension, god affinitet og kemisk stabilitet kan den opretholde produktets effektivitet.
2, syntese proces af hvid carbon black
De vigtigste produktionsmetoder for hvidt kønrøg er udfældning og gasfase, og hvid carbon black i gasfase er hvide amorfe og gennemskinnelige faste kolloide nanopartikler (partikelstørrelse mindre end 100 nm), men fremstillingsprocessen er kompleks, og produktet er dyrt, den udfældningsmetode har traditionel nedbørsmetode og særlig nedbørsmetode, den tidligere refererer til svovlsyre, saltsyre, CO: vand. Den hvide carbon black produceret af glasset anvendes som det grundlæggende råmateriale. Sidstnævnte refererer til den hvide carbon black produceret af de særlige metoder, såsom supergravity teknologi, sol gel metode, kemisk krystal metode, to krystallisationsmetode eller reverse micelle mikroemulsion metode.
2,1 fumed silica
Kina startede småproduktion af brændt silica i 2'erne 60'erne. Kun 3 virksomheder producerede gasfase hvid carbon black før 2002, hvoraf to af dem var fire siliciumchlorid, og den anden blev først realiseret med methyl tre chlorosilan, et biprodukt af organosilicium, for at fremstille gasfase sort kønrøg, som almindeligvis er kendt som "nano silica black".
Kemisk dampaflejring (CAV), også kendt som pyrolyse, tør metode eller forbrændingsmetode, er sædvanligvis lavet af siloxan, fire siliciumchlorid, seks ethylsiloxan, oxygen (eller luft) og hydrogen, der reagerer ved høj temperatur.
Luften og hydrogenet sendes til et syntetisk hydrolysat efter tryk, adskillelse, afkøling, dehydrering, silicageltørring og støvfiltrering. Efter at de fire siliciumchloridmaterialer er sendt til destillationskolonnen, opvarmes og fordampes fordamperen, og tørringen og filtreret luft anvendes som bæreren til det syntetiske hydrolysat, og de fire siliciumchlorid fordampes ved høj temperatur. Når temperaturen er 1000 til 1800 ° C hydrolyseres gasfasen med en vis mængde hydrogen og oxygen (eller luft) ved en høj temperatur på ca. 1800 ° C. Gasfase-silica-partiklerne er meget tynde, og den dannede gas er aerosol , som ikke er let at fange, således at partiklerne først samles i aggregatoren og derefter opsamles gennem en cyklonseparator og derefter sendes ud. Syreovnen bruger luft indeholdende ammoniak til at rense det brændte siliciumdioxid til pH-værdi på 4 - 6, det er færdigprodukt.
I øjeblikket er udfældningsmetoden almindeligt anvendt i industrien, og dens procesrute er generelt som følger: Ved en bestemt temperatur fremstilles det industrielle vandglas ved omsætning af kvarts (sand) og natriumhydroxid til dannelse af en fortyndet opløsning og derefter silica udfældes under visse betingelser og derefter renses, filtreres, tørres og knuses for at gøre produktet hvidt carbon black. Der er mange metoder til nedbør, og syremetoden er den vigtigste metode i Kina.
2.2.1 syre metode
Acidmetode er reaktionen af opløseligt silicat med svovlsyre eller anden syre. Når reaktionen når en bestemt pH-værdi, stopper den at tilføje syre, ældning, filtrering, vask og fjernelse af N% SO og få produktet efter tørring og knusning.
Et skematisk diagram over fremgangsmåden til fremstilling af hvid carbon black ved sur metode
Nøgletrin i syreprocessen er syreadditionsprocessen, som kræver samtidig behandling af flere parametre. Det fremgår af de væsentlige ændringer i reaktionsprocessen, at produktets egenskaber er relateret til de teknologiske kontrolbetingelser. Det opløselige silicat omsættes først til en monomerkiselsyre, den ene del fortsætter med at producere løs flok (aggregering), og den anden producerer tæt kolloid (gelaktion).
2.2.2 carbonisering
Fremstillingen af siliciumoxid ved carbonisering er baseret på reaktionen mellem kuldioxid og opløselig silicatopløsning for at fremstille vandfast Si02 efter filtrering, tørring, knusning og emballering.
Et skematisk diagram over karboniseringsprocessen til fremstilling af hvid carbon black
I denne proces er omdannelseshastigheden af natriumsilicat lav, og filtreringsanordningen er generelt nødvendig for at genvinde soda fra biprodukter for at reducere omkostningerne. Det overfladeaktive middel har også en virkning på udførelsen af hvid carbon black. Det er bedre at bruge polyethylenglycol (6ooo) som et overfladeaktivt middel i carboniseret sort carbon black.
Den nye teknologi for spray-carbonisering er lavet af CO-blandet gas og vandglas som råmateriale ved anvendelse af avanceret teknologi og udstyr såsom spraycarbonisering, automatisk trykfilterpress, roterende flash-tørring og anden avanceret teknologi og udstyr til at gøre aktive (eller gennemsigtige grade) hvid carbon black. Denne proces har stort kontaktområde, hurtig reaktionshastighed, lave produktionsomkostninger og løbende produktionsomkostninger. Produktionskarakteristika, lav arbejdskraftintensitet, god produktkvalitet, stor visuel kapacitet, god lufttæt, høj termisk effektivitet, tydelig energibesparelse og elbesparelse, miljøfordele og økonomisk fordel er bemærkelsesværdige.
2.2.3 Mineral dissociation og andre nye processer
Ikke-metalmalm som råmateriale til fremstilling af hvid carbon black er diatomit, proteinjord, serpentin, ler, fugtighedsjord, kaolin, wollastonit, kvartssand, sepiolit, attapulgit, flyveaske, zircon, kulgang, gul fosformalm og så videre. Det fremgår af litteraturen, at produktionen af hvid kulstof fra ikke-metallisk malm viser, at den er økonomisk og teknisk gennemførlig og giver en ny måde til ressourceudnyttelse.
3. Konklusion
(1) silica har en bred vifte af anvendelser og forskellige produkter har forskellige anvendelser. Det er påtrængende at vedtage en enklere og mere økonomisk måde at producere og forberede hvid carbon black på.
(2) Det er nødvendigt at gennemføre systematisk forskning i fremstilling af silica fra industriaffald (såsom gul fosforlagg) og udvikle en teknologi og økonomisk gennemførlig proces.