改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法技术

本发明专利技术提供一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，包括如下步骤：往反应釜中配制底液并控制水玻璃含量；根据所需生成的产品不同，控制搅拌速度、反应温度，从反应釜底喷射硫酸，同时从反应釜底或反应釜顶喷射水玻璃溶液，反应直至水玻璃溶液喷射完成；升温后再次从反应釜底喷射入硫酸，控制反应体系的pH，酸化、熟化，直至反应完成；将所得合成液压滤、洗涤、浆化、干燥，得到沉淀法白炭黑。相比现有沉淀法，采用硫酸从罐底喷入，水玻璃溶液从罐底或罐顶加入制备的不同规格的白炭黑，可改良不同白炭黑产品的比表面积，吸油值；且生产过程中尾气排放杜决了酸性排放，转为中性排放，不仅可有效提高产品质量、开发新产品，且完全实现环境友好。

A Method of Preparing Precipitation Silica by Improving Drop Processing Technology

The invention provides a method for preparing precipitated silica by improving the dripping process, which includes the following steps: preparing bottom liquor in the reactor and controlling the content of sodium silicate; controlling the stirring speed and reaction temperature according to the different products needed, spraying sulfuric acid from the bottom of the reactor, and spraying sodium silicate solution from the bottom or top of the reactor until the water glass solution is sprayed out. After heating up, sulfuric acid is injected from the bottom of the reactor again to control the pH of the reaction system, acidify and ripen until the reaction is completed. The resulting synthetic silica is obtained by hydraulic filtration, washing, slurry and drying. Compared with the existing precipitation method, the specific surface area and oil absorption value of different silica products can be improved by spraying sulphuric acid from the bottom of the tank and adding different specifications of silica from the bottom or top of the tank with sodium silicate solution, and the acid emission can be eliminated by the tail gas discharge in the production process, and the neutral emission can not only effectively improve product quality and develop new products, but also completely realize environmental friendliness.

【技术实现步骤摘要】
改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法
本专利技术涉及化工
，具体来说，涉及一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法。
技术介绍
白炭黑又名水合二氧化硅，目前常规生产方法主要有气相法和沉淀法。其中白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂、天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。沉淀法是指以硫酸、盐酸、二氧化碳与水玻璃为基本原料，生产二氧化硅。沉淀法生产工艺主要采用硫酸和水玻璃为原料生产，反应后得到的白炭黑合成液为二氧化硅、硫酸钠以及水的混合体系。沉淀法制备白炭黑产品，因其反应时酸、碱在合成罐中的不同滴加特性，在合成过程中形成原生粒子之间不同的自聚度，不同的自聚度形成了不同粒径大小、比表面积、分散性、在橡胶中体现为不同结构度等性能的白炭黑产品。不同性能的白炭黑产品市场应用领域不一样。CN101659415A在反应前的水玻璃溶液中加入硅烷偶联剂，再用盐酸作为沉淀剂制备沉淀法白炭黑，虽然能解决白炭黑颗粒易发生团聚现象的难题，但影响其纯度，不适合用于橡胶的增强填充剂。CN14347000A提出二步法制备沉淀法白炭黑的方法，通过向水玻璃中加入酸化剂反应至介质pH7.0～9.2，在保持pH不变的情况下，同时导入剩余的酸化剂与水玻璃，制备二氧化硅的粉体，但该方法极易出现凝胶化，粒径不可控，稳定性不高，具有局限性。且上述的沉淀法白炭黑合成过程中，因酸、碱合成过程中需连续滴加，有一定量的水蒸汽和酸气排出，增加了环境管理治理投入。因此，急需一种能有效改进沉淀法制备白炭黑的方法，增加产品不同规格指标的调控区间，拓展市场应用，提升产品附加值，并满足环境友好性以及不同的市场需求。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，不仅可有效提高产品质量、开发新产品，增加产品不同规格指标的调控区间，且能有效满足环境友好性的需求。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一方面，本专利技术提供一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，包括如下步骤：1)往反应釜中加入工艺热水，搅拌加热至反应温度，预滴加水玻璃溶液，控制底液中水玻璃含量在0.07mol/L；2)根据所需产品的不同，控制反应温度偏差在±0.1℃，从反应釜底以0.6～0.9立方米/小时的速度喷射入硫酸，同时从反应釜底或反应釜顶以12～14立方米/小时的速度喷射入水玻璃溶液，控制搅拌速度反应，直至水玻璃溶液喷射滴加完成，控制反应时间在90～100min；3)将步骤2)所得反应体系温度升高5℃，改变搅拌速度，平衡后再次从反应釜底以0.3～0.5立方米/小时的速度喷射入硫酸，速度为步骤2)速度的1/2，控制反应体系的pH为4.3～4.8，喷射完成后继续搅拌熟化，直至反应完成；其中，步骤2)和步骤3)喷射的所述浓硫酸的重量比为1:0.5；4)将完成所得合成液压滤、洗涤、浆化、干燥，得到沉淀法白炭黑。进一步地，所述底液的体积用量为反应釜体积的37～45％。优选为37％、43％或45％。进一步地，所述底液中工艺热水的用量是37～45立方(优选为37立方、43立方或45立方)，浓度为2.2～2.8mol/L的水玻璃溶液的用量是1.2～1.5立方米，体积比是185：6～172：6，配成水玻璃浓度为0.07mol/L的底液。所述工艺热水的种类可以是：软水、纯水、深井水、自来水、也可以是电解质溶液(例如Na+离子盐溶液，比如氯化钠溶液)。进一步地，步骤1)中，所述水玻璃溶液为2.2～2.8mol/L且经过过滤除杂的水玻璃溶液。进一步地，步骤1)中，所述搅拌速度为150～400rpm。进一步地，步骤2)中，所述控制搅拌速度反应根据所得产品不同进行调整，具体情况如下：A)生产高比表面200～230㎡/g、高吸油2.6～2.7cm3/g的产品时，反应时间为100min，反应温度按80±0.1℃控制；调控反应所需12.45m3/h流率的水玻璃反应液全部从釜顶喷射入釜内；0～40min，搅拌速度150rpm；40～100min，搅拌速度为400rpm；B)生产低比表面110～130㎡/g、低吸油2.10～2.20cm3/g产品时，反应时间为90min，反应温度按90±0.1℃控制；调控反应所需13.73m3/h水玻璃反应液全部从釜底喷射入釜内；0～40min，搅拌速度400rpm；40～90min，搅拌速度为150rpm；C)生产比表面150～180m2/g、吸油值2.35～2.45cm3/g产品时，反应时间为100min，反应温度按85±0.1℃控制；调控反应所需12.45m3/h水玻璃反应液从釜顶和釜底各加入6.225m3/h喷射入釜内；0～40min，搅拌速度300rpm；40～100min，搅拌速度为200rpm。进一步地，所述硫酸，可以是烟气生产型、矿石生产型、硫磺生产型，浓度分浓硫酸和稀硫酸，质量分数从10％～98％的硫酸均可使用。进一步地，步骤2)中，所述水玻璃溶液摩尔浓度为1.1～1.4mol/L，模数为3.2～3.6，铁含量在150PPM以内或1000PPM以内。进一步地，所述喷射采用的是喷射管线，所述喷射管线可根据喷射流量制作，所述喷射管线的材料为耐酸不锈钢管或耐酸耐压四氟管。进一步地，步骤2)中，所述浓硫酸与所述水玻璃溶液的喷射重量比为0.07～0.1:1，二者的喷射量以维持反应体系中氢氧根离子的浓度为0.06～0.08mol/L。进一步地，步骤3)中，所述改变搅拌速度为200rpm。进一步地，步骤3)中，所述平衡的时间为5～10分钟。进一步地，步骤3)中，所述熟化的时间为30分钟。进一步地，步骤4)中，经所述洗涤后，得到含固量为20～30％、硫酸钠含量为0.6～1.5％的压滤料。进一步地，步骤4)中，所述干燥可采用高速离心喷雾干燥、压力喷雾干燥、流化床干燥、等方式进行，干燥后所得产品的含水量为5～7％。另一方面，本专利技术提供一种运用上述方法制备的沉淀法白炭黑。另一方面，本专利技术提供一种运用本专利技术所制备的沉淀法白炭黑制备的橡胶。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，通过采用反应釜(反应罐)的底部喷射入硫酸、按生成的白炭黑型号从反应釜底部或顶部同时喷射入水玻璃溶液的工艺方式，使得反应过程产生的酸气大部分溶解在反应体系中，可杜绝从顶部喷射硫酸所产生的酸气的排放，具有环境友好性。本专利技术专利技术的滴加工艺的改进方式可适用于多种白炭黑品种的合成工艺，可用于同系多品种的白炭黑产品的生产，满足不同客户对不同性能的需求。运用本专利技术的喷射滴加方式，能有效控制白炭黑在合成过程中原生粒子的自聚度，稳定得到不同性能指标的产品，具体优势如下：1)当生产高比表面200～230㎡/g、高吸油2.6～2.7cm3/g的产品时，调控反应所需12.45m3/h流率的水玻璃反应液全部从釜顶喷射入釜，硫酸全部从釜底喷射入釜，这样的喷射滴加方式，能使白炭黑比表面积和吸油值向增加的趋势发展，相较原顶部喷酸底部喷碱的老工艺技术生产的产品，本专利技术制备的白炭黑比表面积可提高10m2以上，吸油值可提高0.10～0.20cm3/g。2)当生产低比表面110～130㎡/g、低吸油2.10～2.20cm3/g产品时，反应所需13.73m3/h水玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)往反应釜中加入工艺热水，搅拌加热至反应温度，预滴加水玻璃溶液，控制底液中水玻璃含量在0.07mol/L；2)根据所需产品的不同，控制反应温度偏差在±0.1℃，从反应釜底以0.6～0.9立方米/小时的速度喷射入硫酸，同时从反应釜底或反应釜顶以12～14立方米/小时的速度喷射入水玻璃溶液，控制搅拌速度反应，直至水玻璃溶液喷射滴加完成，控制反应时间在90～100min；3)将步骤2)所得反应体系温度升高5℃，改变搅拌速度，平衡后再次从反应釜底以0.3～0.5立方米/小时的速度喷射入硫酸，速度为步骤2)速度的1/2，控制反应体系的pH为4.3～4.8，喷射完成后继续搅拌熟化，直至反应完成；其中，步骤2)和步骤3)喷射的所述硫酸的重量比为1:0.5；4)将完成所得合成液压滤、洗涤、浆化、干燥，得到沉淀法白炭黑。

【技术特征摘要】
1.一种改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)往反应釜中加入工艺热水，搅拌加热至反应温度，预滴加水玻璃溶液，控制底液中水玻璃含量在0.07mol/L；2)根据所需产品的不同，控制反应温度偏差在±0.1℃，从反应釜底以0.6～0.9立方米/小时的速度喷射入硫酸，同时从反应釜底或反应釜顶以12～14立方米/小时的速度喷射入水玻璃溶液，控制搅拌速度反应，直至水玻璃溶液喷射滴加完成，控制反应时间在90～100min；3)将步骤2)所得反应体系温度升高5℃，改变搅拌速度，平衡后再次从反应釜底以0.3～0.5立方米/小时的速度喷射入硫酸，速度为步骤2)速度的1/2，控制反应体系的pH为4.3～4.8，喷射完成后继续搅拌熟化，直至反应完成；其中，步骤2)和步骤3)喷射的所述硫酸的重量比为1:0.5；4)将完成所得合成液压滤、洗涤、浆化、干燥，得到沉淀法白炭黑。2.根据权利要求1所述的改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，其特征在于，步骤1)中，所述底液的体积用量为反应釜体积的37～45％；所述水玻璃溶液为2.2～2.8mol/L且经过过滤除杂的水玻璃溶液。3.根据权利要求1所述的改进滴加工艺制备沉淀法白炭黑的方法，其特征在于，步骤2)中，所述控制搅拌速度反应根据所需产品不同进行调整，具体情况如下：A)生产高比表面200～230㎡/g、高吸油2.6～2.7cm3/g的产品时，反应时间为100min，反应温度按80±0.1℃控制；调控反应所需12.45m3/h流率的水玻璃反应液全部从釜顶喷射入釜内；0～40min，搅拌速度150rpm；40～100min，搅拌速度为400rpm；B)生产低比表面110～130㎡/g、低吸油2.10～2.20cm3/g产品时，反应时间为90min，反应温度按90±0.1℃控制；调控反应所需13.73m3/h水玻璃反应液全部从釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，傅舟平，彭令军，唐任志，唐志凡，刘翠杰，姜大明，
申请(专利权)人：株洲兴隆新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43