一种含氟硅胶制备白炭黑的方法技术

本发明专利技术公开了一种含氟硅胶制备白炭黑的方法，在带搅拌及加热装置的溶解釜中，使含氟硅胶与氟化铵溶液反应，生成氟硅酸铵溶液。氟硅酸铵溶液用氨气分三段沉淀白炭黑，生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化，然后过滤、进行六次逆流洗涤，第六次用清水；从滤液中分出部分氟化铵溶液，用于回收氟化铵，其余滤液和一洗液返回系统溶解含氟硅胶。滤饼经干燥得到白炭黑。本方法含氟硅胶利用率高，工艺流程简单、设备少、操作简便、生产成本低且易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体来说涉及一种制备白炭黑的方法。
技术介绍
磷肥工业生产中副产大量的氟硅酸，以氟硅酸为原料制备无水氟化氢，回收了大部分氟，但又副产含氟硅胶。这种硅胶活性较差、又含氟，不能作为橡胶或其它领域的填料，堆放因含氟又会造成环境污染。重庆化工研究院1989年申请的专利技术专利“用硅砂生产白炭黑的新工艺”(CN1036746)是用经过除铁处理的，SiO2含量不低于99％的硅砂与氟化铵反应生成氟硅酸铵，再用25-28％的氨水沉淀，经过滤、洗涤、干燥、粉碎得到白炭黑产品。天津化工研究院1993年申请的专利技术专利“含氟硅胶制高补强白炭黑的工艺方法”(CN1092790)是利用普钙磷肥副产的废硅胶为原料，溶于氟化铵溶液中，加热煮沸，生成氟硅酸铵溶液，然后加10-30％的氨水沉淀出二氧化硅，再经过滤、洗涤、干燥得到比表面积为100-250m2/g的白炭黑产品。上述二个专利虽能制取高补强白炭黑，但在沉淀过程中均使用氨水进行沉淀，随氨水一起带入系统的大量水，不论是制备白炭黑或回收氟，为解决水平衡，只能将水蒸发、能耗大。而且为了处理溶解过程放出的氨气，需增加氨回收装置。由于采用氟硅酸生产无水氟化氢时副产的废硅胶中含有大量的氟，其形态和组成均不同于上述专利的硅砂，或普钙磷肥副产的废硅胶。因此为了制备白炭黑和回收废硅胶中的氟不能直接采用上述方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供的一种含氟硅胶利用率高，工艺流程简单、设备少、操作简便、生产成本低且易于实现工业化生产的含氟硅胶制备白炭黑的方法。本专利技术的一种含氟硅胶制备白炭黑的方法，包括下述步骤：(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌及加热装置的溶解釜中，加入含氟硅胶和氟化铵溶液，以SiO2计氟化铵和含氟硅胶摩尔比为理论用量的1.5-2.5，料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；(2)白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入沉淀釜，首次通入占总氨重量的10-20％氨，控制温度10-20℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉-->淀釜，控制温度20-70℃，最后补加氨气使沉淀料浆的pH值为8.5-10，控制温度50-60℃；沉淀反应生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化1-3小时，然后过滤、进行六次逆流洗涤，从滤液中分出由含氟硅胶中的氟所生成的氟化铵溶液，其余滤液和一洗液合并打入氟化铵溶液贮槽，用于含氟硅胶的下一次溶解，第二至六次的洗液分别收集于相应的贮槽中，用于下一次的第一至五次洗涤，第六次用清水，滤饼经干燥得到白炭黑。上述含氟硅胶制备白炭黑的方法，其中：分出的氟化铵溶液经浓缩、冷却结晶、过滤、气流干燥制得氟化铵产品。本专利技术与现有技术相比可知，本专利技术采用的是氟硅酸制取无水氟化氢副产的含氟硅胶为原料，将含氟硅胶溶于氟化铵溶液，反应生成氟硅酸铵溶液；氟硅酸铵溶液中再通入氨，沉淀出白炭黑。这是一个可逆反应，反应方程式如下：本专利技术将反应溶解过程生成的氨直接用于沉淀白炭黑，不会给反应系统带入大量水，减少了能耗，无需建设氨回收装置。本专利技术中含氟硅胶中的二氧化硅全部得以利用。副产含氟硅胶中夹带的氟，在沉淀白炭黑的同时生成氟化铵，氟以氟化铵副产品的形式得到利用。对溶解过程放出的氨直接用于沉淀白炭黑的反应，简化了工艺流程，氨和氟化铵在系统内进行了循环利用。因而具有工艺原材料消耗少、成本低，在制备出白炭黑的同时，解决了氨和氟的回收利用问题，避免了环境的污染。具体实施方式实施例1：(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌加热装置的1000升溶解釜中，加入含氟硅胶80kg(SiO2含量27％，F-含量8％)和氟化铵溶液600kg(浓度20％)；料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；(2)白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入1000升沉淀釜，首次通入氨气3.0kg，控制温度10℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制温度70℃；补加氨使沉淀料浆的pH值为8.5，控制温度50℃；将生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化1小时，然后过滤、进行六次逆流洗涤，从滤液中分出由含氟硅胶中的氟所生成的氟化铵溶液；其余滤液和一洗液合并打入氟化铵溶液贮槽，用于含氟硅胶的下一次溶解，第二至六次的洗液分别收集于相应的贮槽中，用于下一次的第一至五次洗涤，第六次用清水，滤饼经干燥得到DBP吸收值2.4cm3/g的白炭黑23.2kg。分出的氟化铵溶液，经浓缩、冷却结晶、过滤、气流干燥制得氟化铵产品12.8kg。-->实施例2：(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌加热装置的1000升溶解釜中，加入含氟硅胶80kg(SiO2含量35.7％，F-含量10.8％)和氟化铵溶液880kg(浓度30％)；料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；(2)白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入1000升沉淀釜，首次通入氨气6.0kg，控制温度20℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制温度50℃；补加氨气使沉淀料浆的pH值为9.5，控制温度60℃；将生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化2小时，然后过滤、进行六次逆流洗涤，从滤液中分出由含氟硅胶中的氟所生成的氟化铵溶液；其余滤液和一洗液合并打入氟化铵溶液贮槽，用于含氟硅胶的下一次溶解，第二至六次的洗液分别收集于相应的贮槽中，用于下一次的第一至五次洗涤，第六次用清水，滤饼经干燥得到DBP吸收值2.1cm3/g的白炭黑30.7kg。分出的氟化铵溶液，经浓缩、冷却结晶、过滤、气流干燥制得氟化铵产品17kg。实施例3：(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌加热装置的1000升溶解釜中，加入含氟硅胶80kg(SiO2含量35.7％，F-含量10.8％)和氟化铵溶液880kg(浓度30％)；料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；(2)白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入1000升沉淀釜，首次通入氨气8.0kg，控制温度20℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制温度40℃；补加氨气使沉淀料浆的pH值为10，控制温度50℃；将生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化3小时，然后过滤、进行六次逆流洗涤，从滤液中分出由含氟硅胶中的氟所生成的氟化铵溶液；其余滤液和一洗液合并打入氟化铵溶液贮槽，用于含氟硅胶的下一次溶解，第二至六次的洗液分别收集于相应的贮槽中，用于下一次的第一至五次洗涤，第六次用清水，滤饼经干燥得到DBP吸收值2.5cm3/g的白炭黑30.7kg。分出的氟化铵溶液，经浓缩、冷却结晶、过滤、气流干燥制得氟化铵产品17kg。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，任何未脱离本专利技术技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟硅胶制备白炭黑的方法，包括下述步骤：　（１）含氟硅胶溶解：在带搅拌及加热装置的溶解釜中，加入含氟硅胶和氟化铵溶液，以ＳｉＯ↓［２］计氟化铵和含氟硅胶摩尔比为理论用量的１．５－２．５，料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；　（２）白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入沉淀釜，首次通入占总氨重量的１０－２０％氨，控制温度１０－２０℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制温度２０－７０℃，最后补加氨气使沉淀料浆的ｐＨ值为８．５－１０，控制温度５０－６０℃；沉淀反应生成的白炭黑料浆打入陈化槽陈化１－３小时，然后过滤、进行六次逆流洗涤，从滤液中分出由含氟硅胶中的氟所生成的氟化铵溶液，其余滤液和一洗液合并打入氟化铵溶液贮槽，用于含氟硅胶的下一次溶解，第二至六次的洗液分别收集于相应的贮槽中，用于下一次的第一至五次洗涤，第六次用清水，滤饼经干燥得到白炭黑。

【技术特征摘要】
1、一种含氟硅胶制备白炭黑的方法，包括下述步骤：(1)含氟硅胶溶解：在带搅拌及加热装置的溶解釜中，加入含氟硅胶和氟化铵溶液，以SiO2计氟化铵和含氟硅胶摩尔比为理论用量的1.5-2.5，料浆在溶解釜内保持沸腾，至硅胶全部溶解，经过滤得到氟硅酸铵溶液；放出的氨和水蒸汽通过冷凝器，冷凝水回流至溶解反应釜，通过冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；(2)白炭黑沉淀：将氟硅酸铵溶液打入沉淀釜，首次通入占总氨重量的10-20％氨，控制温度10-20℃；将来自溶解釜通过冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制温度20-...

【专利技术属性】
技术研发人员：白瑞瑜，陆凤英，刘松林，冯胜波，骆吉林，
申请(专利权)人：瓮福集团有限责任公司，浙江天成工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]