水玻璃联产白炭黑清洁化生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及沉淀法白炭黑生产领域，是将水玻璃生产与白炭黑生产紧密结合在一起的清洁化生产工艺。石英砂和碳酸钠或硫酸钠在高温下熔融生产硅酸钠，并制成液体水玻璃，窑炉高温CO2/SOx酸性尾气经处理后，与液体水玻璃反应制成白炭黑，并产生含碳酸钠/硫酸钠的滤液，滤液经换热器与高温尾气换热后蒸发浓缩结晶得到碳酸钠/硫酸钠固体和冷凝水，碳酸钠/硫酸钠固体回到前面去制水玻璃，冷凝水用来制备液体水玻璃和作洗涤用水，实现了水、钠盐、酸性气资源的循环利用，没有了废水与废渣排放，还利用了水玻璃生产的余热，实现了清洁化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水玻璃联产白炭黑清洁化生产工艺，属于沉淀法生产白炭黑领域，更确切的是水玻璃生产与白炭黑生产紧密结合在一起的清洁化生产工艺。
技术介绍
白炭黑是无机硅化合物系列中重要的一种，分子式为SiO2.mH2O，是一种超细且有活性的二氧化硅颗粒，在橡胶、塑料、农药、油墨、造纸、制药、日用化学品等多个领域有着广泛用途。目前国内外工业化生产白炭黑的主要方法是沉淀法。沉淀法是液体水玻璃与酸或酸性物质反应，然后过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，沉淀法生产白炭黑普遍使用的沉淀剂是硫酸，其过程会有废物硫酸钠产生。碳化法即以二氧化碳为沉淀剂，是沉淀法的一种，但是，此方法在国内外相关报道甚少，因CO2来源及产品质量的影响，此方法在生产应用中受到一定限制。文献“石灰窑气碳酸化法制备白炭黑工艺”报道(何凯等，《过程控制学报》2006年8月，第6卷第4期)采用模拟对电石生产排放的废气(二氧化碳的浓度为40%)——石灰窑气与水玻璃经碳酸化法制备白炭黑的工艺进行了实验研究，在最佳反应条件：反应温度85-95℃、反应时间2.5h、水玻璃与水的体积比1:6，制备出性能优良的白炭黑，DBP吸油值达到1.79~2.58ml/g。文献“碳化法生产白炭黑工艺研究及反应动力学分析”(涂华等，《无机盐工业》2001年11月，第六期)中提到在硅酸钠浓度6~8%、二氧化碳浓度30%、反应温度82~90℃、适量的添加剂下反应，得到的白炭黑BET值升高很多，达到211~324m2/g，DBP吸油值达到2.70~3.72ml/g，达到并优于沉淀法产品的ISO/DIS5794/3A类标准。文献“硅酸钠浓度对碳化法制备纳米白炭黑粉体性能的影响”(支歆等，《有色金属工程》，2013年第3卷第5期)研究二氧化碳碳化法制备纳米白炭黑过程中硅酸钠浓度对纳米白炭黑粉体的影响。硅酸钠浓度从20g/L到80g/L，反应温度80℃，以2L/min流速通入浓度为25%v的二氧化碳气体，pH值到8.0，过滤分离、盐酸洗涤，干燥得到的二氧化硅粉体的一次颗粒粒径和平均孔隙尺寸介于5~25nm和4.34~98.55nm，粉体的比表面积为376.7m2/g~250m2/g。中国专利CN102040225B公布了用二氧化碳分解制备沉淀法白炭黑的工艺，将浓度10~100%v沉淀剂二氧化碳通入pH为12.5~13.5的浓度30~120gSiO2/l的工业偏硅酸钠溶液中，反应到溶液pH=8.5~9.0时，停止通入二氧化碳气体，过滤得到偏硅酸滤渣和含碳酸钠的滤液，将偏硅酸按液固质量比6:1加水，搅拌洗涤，过滤洗去夹带的碳酸钠溶液后，干燥获得沉淀法白炭黑，将含碳酸钠滤液一半返回偏硅酸钠溶液中再溶解、沉淀偏硅酸，另一半经浓缩结晶后获得碳酸钠产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水玻璃联产白炭黑清洁化生产工艺。本专利技术克服了现有沉淀法白炭黑生产工艺带来有废水和废渣、水玻璃生产能源利用率低的缺点，将水玻璃生产与白炭黑生产紧密有机地结合起来，实现了水、钠盐、酸性气资源的循环利用，水玻璃生产的余热也充分利用起来，没有了废水与废渣排放，实现了清洁化生产。本专利技术的清洁化生产工艺通过以下技术方案实现：以石英砂和钠盐在高温下熔融生产硅酸钠；将高温窑炉酸性尾气经降温并净化处理后，与硅酸钠水淬成的液体水玻璃反应生成羟基二氧化硅沉淀和钠盐；过滤洗涤的羟基二氧化硅沉淀滤饼经干燥制成白炭黑；而滤液经换热器升温进多效蒸发器浓缩结晶得到钠盐；钠盐回用去制取水玻璃，而蒸发得到的冷凝水则作为水淬工序用水来制备液体水玻璃和/或作洗涤用水。所述的高温窑炉酸性尾气降温处理是指高温酸性尾气与滤液通过换热器进行热交换，滤液升温后进入多效蒸发器，酸性尾气温度降低到50~100℃。所述的窑炉酸性尾气净化处理是指窑炉酸性尾气经电除尘或布袋除尘设备处理，除去酸性尾气中粉尘，使酸性尾气中粉尘浓度达到60mg/Nm3以下。所述的钠盐指的是碳酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠或其混合物。所述的窑炉酸性尾气指的是含CO2、SOx或其混合物的尾气。本专利技术的优点在于将水玻璃生产与白炭黑生产紧密有机地结合起来，实现了水、钠盐、酸性气资源的循环利用，没有了废水与废渣的排放，还充分利用了水玻璃生产的余热，实现了清洁化生产。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合图1所示的工艺流程图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明，但这些实例并不能限定本专利技术的保护范围。实施例1石英砂与碳酸钠按SiO2:Na2O的摩尔比为3.1~3.2混合均匀，送入温度为1400~1420℃高温窑炉(马蹄炉)中焙烧，形成高温水玻璃；高温水玻璃冷却，即得到固体水玻璃产品。高温水玻璃与水接触，生成液体水玻璃，调节浓度到40gSiO2/l，送入碳化塔。450~800℃的含二氧化碳的尾气经换热器与水(滤液)进行换热，温度降低到80℃以下，进入布袋除尘器进行除尘，经罗茨风机送入碳化塔，与水玻璃进行反应生成羟基氧化硅与碳酸钠。反应合格的物料进行过滤洗涤，滤饼进闪蒸干燥器在300℃下干燥，得到白炭黑。滤液去换热器升温后，进入多效蒸发器进行浓缩结晶，得到碳酸钠固体与冷凝水，冷凝水作生产液体水玻璃和洗涤用，碳酸钠固体回到前面与石英砂混合生产水玻璃。实施例2石英砂与硫酸钠/亚硫酸钠(部分碳酸钠)按SiO2:Na2O的摩尔比为2.8~3.0混合均匀，送入温度为1400~1410℃高温窑炉(马蹄炉)中焙烧，形成高温水玻璃；高温水玻璃冷却，即得到固体水玻璃产品。高温水玻璃与水接触，生成液体水玻璃，调节浓度到60gSiO2/l，送入碳化塔。450~800℃的含二氧化碳/SOx的尾气经换热器与水(滤液)进行换热，温度降低到65℃以下，进入布袋除尘器进行除尘，经罗茨风机送入碳化塔，与水玻璃进行反应生成羟基氧化硅与硫酸钠/亚硫酸钠(碳酸钠)。反应合格的物料进行过滤洗涤，滤饼浆化成~10%固含量的浆液进喷雾干燥器在350℃下干燥，得到白炭黑。滤液去换热器升温后，进入多效蒸发器进行浓缩结晶，得到硫酸钠/亚硫酸钠(碳酸钠)固体与冷凝水，冷凝水去生产液体水玻璃和洗涤用，硫酸钠/亚硫酸钠(碳酸钠)固体回到前面与石英砂混合生产水玻璃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水玻璃联产白炭黑清洁化生产工艺，其特征在于：以石英砂和钠盐在高温下熔融法生产硅酸钠；将高温窑炉酸性尾气经降温并净化处理后，与硅酸钠水淬成的液体水玻璃反应生成羟基二氧化硅沉淀和钠盐；过滤洗涤的羟基二氧化硅沉淀滤饼经干燥制成白炭黑；而滤液经升温进多效蒸发器浓缩结晶得到钠盐；钠盐回用去制取水玻璃；而蒸发得到的冷凝水则作为水淬工序用水来制备液体水玻璃和/或作洗涤用水。

【技术特征摘要】
1.一种水玻璃联产白炭黑清洁化生产工艺，其特征在于：以石英砂和钠盐在高温下熔融法生产硅酸钠；将高温窑炉酸性尾气经降温并净化处理后，与硅酸钠水淬成的液体水玻璃反应生成羟基二氧化硅沉淀和钠盐；过滤洗涤的羟基二氧化硅沉淀滤饼经干燥制成白炭黑；而滤液经升温进多效蒸发器浓缩结晶得到钠盐；钠盐回用去制取水玻璃；而蒸发得到的冷凝水则作为水淬工序用水来制备液体水玻璃和/或作洗涤用水。2.根据权利要求1所述的水玻璃联产白炭黑清洁化生产工艺，其特征在于：所述的高温窑炉酸性尾气降温处理是指高温酸性尾气与滤液通过换热器进行热交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：于向真，
申请(专利权)人：岳阳明科催化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43