本发明专利技术涉及一种煤矸石制备纳米白炭黑的方法，属于煤化工技术领域。本发明专利技术的目的在于克服现有方法制备纳米白炭黑工艺原材料贵、生产成本高的缺点。本发明专利技术以煤矸石为原料，通过高温活化、硝酸溶解、灼烧等把二氧化硅提取出来。提取出来的二氧化硅，通过用浓硫酸和氟化钠反应产生氟化氢，对它进行腐蚀，产生四氟化硅气体，通过控制四氟化硅气体与溶有表面活性剂的水溶液发生反应，生成硅凝胶，然后经过清洗、干燥、灼烧去水，生产出所需要的纳米白炭黑产品。本发明专利技术既解决了煤矸石的废物再利用，又降低了制造纳米白炭黑的成本，得到的产品粒径达到纳米级，各项指标均达到了部颁标准HG-1-125-64或企业标准。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于煤化工
技术介绍
白炭黑具有粒径小、比表面积大、易形成高结构的聚集体等特性，主要用作橡胶的补强填充剂；在非橡胶领域，如合成树脂、塑料和涂料等行业也有着广泛的应用。纳米白炭黑具有粒径小(小于IOOnm)、比表面积大(一般大于100m2/g)、化学纯度高、分散性能好等特征，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、涂料、医药、造纸等诸多工业领域得到广泛应用，并为其相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证，纳米二氧化硅广泛应用于各个领域。涂料中加入纳米二氧化硅，可提供防结块、防流挂、增稠消光 等功能；在塑料中加入纳米二氧化硅，可提高薄膜的透明度、韧性、强度，防水性能等。粘结剂和密封胶中添加纳米二氧化硅，可迅速形成网络状硅石结构，抑制胶体流动，固化速率加快，提高粘结效果。在医药、农药中，可起到增稠、悬浮、载体的作用。最新研究成果表明在聚合物体系中引入纳米二氧化硅能显示出一系列令人称道的光学性能和力学性能。享有“工业味精”、“材料科学的原点”之美誉。目前，纳米白炭黑主要以四氯化硅为原料采用气相法生产,气相法生产的白炭黑纯度高、粒径和灼烧损失小,但原材料贵、生产成本高。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是A1203、SiO2，是一种急需进一步开发利用的资源，它的大量堆积不仅浪费了资源，还严重的影响了环境。目前，已有技术将煤矸石作为原料制取白炭黑，其主要采用沉淀法，第一步先制备硅酸钠，第二步再沉淀法制备活性白炭黑。该方法生产的产品的粒径较大，无法达到纳米级别，并且产品活性和吸附能力较小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有方法制备纳米白炭黑工艺原材料贵、生产成本高的缺点，改进已有技术将煤矸石作为原料制取白炭黑的工艺，而提供一种煤矸石为原料气相-水解法制取纳米白炭黑产品的方法。本专利技术以煤矸石为原料，通过高温活化、硝酸溶解、灼烧等把二氧化硅提取出来。提取出来的二氧化硅，通过用浓硫酸和氟化钠反应产生氟化氢，对它进行腐蚀，产生四氟化硅气体，通过控制四氟化硅气体与溶有表面活性剂的水溶液发生反应，生成硅凝胶，然后经过清洗、干燥、灼烧去水，生产出所需要的纳米白炭黑产品。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的一种煤矸石制备纳米白碳黑的方法，包括下列步骤I)将煤矸石在700 1000°C下煅烧活化2 4小时，再将所得煤矸石研磨得到60 100目煤砰石粉；2)将第I步得到的煤矸石粉与3 5mol/L硝酸溶液进行酸浸溶解，并连续搅拌I 2个小时；其中，煤矸石粉与硝酸溶液的质量比为I : 5 15 ;3)将第2步所得酸浸后的煤矸石粉固液分离后，对固体采用60°C 80°C的蒸馏水洗漆至PH值至6 8,再在真空干燥箱中干燥6 8个小时；4)将第3步所得干燥后的固体与氟化钠在密闭环境下按质量比I : 0. 5 I混合，加热至100 150°c，保持该温度滴加浓硫酸，控制滴加速度每分钟I 2滴，反应产生混合气体通入浓硫酸中干燥，干燥后气体再导入分散剂溶液中，在60 100°C下进行水解处理3 10h，水解同时采用磁力搅拌器不断搅拌，并通过滴加氨水，使水解溶液pH值保持在3 5范围以内进行水解反应； 5)将第4步所得的水解溶液在40 60°C恒温条件下陈化12 24h，对陈化后得到的凝胶进行抽滤，再采用60V 80°C的蒸馏水先洗涤至PH值为6 8，再用无水乙醇洗涤至凝胶的电导率在50ii s以内，然后在60 100°C的条件下干燥I 5h，再在400 600°C的条件下高温灼烧I 3h，得到纳米白炭黑产品。所述的分散剂溶液为5 30g/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液、5 30g/L的十二 烷基磺酸钠溶液和5 30g/L的十二烷基硫酸钠溶液中的一种或二种以上任意比例混合的混合物。有益效果本专利技术利用煤矸石作为主要原料，既解决了这些废弃的煤矸石的堆放占地问题，又可以使这些废弃物变为有用的资源进行再利用，大大降低了制造纳米白炭黑的成本，克服现有方法以四氯化硅为原料制备纳米白炭黑工艺原材料贵、生产成本高的缺点，改进已有技术将煤矸石作为原料制取白炭黑的工艺，而提供一种煤矸石为原料气相-水解法制取纳米白炭黑产品的方法。得到的产品粒径达到纳米级，各项指标均达到了部颁标准HG-1-125-64或企业标准。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步说明。实施例I先将煤矸石投入马弗炉中在750°C烧结2h，再将所得50g60_80目的煤矸石粉与300g 4mol/L的硝酸在搪瓷反应器中进行酸浸2h，酸浸过程中持续搅拌，所得产物固液分离后，用60°C蒸馏水洗涤至中性，在真空干燥箱中干燥8小时，得到22. 5g二氧化硅固体。所得固体中加入IOg氟化钠装入搪瓷反应器中，油浴加热，温度升高至120°C，恒温滴加98%浓硫酸，控制滴加速度，大约每秒I滴。反应产生混合气体，气体通入浓硫酸中干燥，干燥后气体再导入5g/L十二烷基磺酸钠溶液中，水解温度控制在80°C，并用磁力搅拌器不断搅拌，同时滴加氨水，让溶液pH值保持在4左右水解3h。把水解液放入烧杯中,用保鲜薄膜封住杯口，放置在40°C恒温水浴槽中，保温陈化24h。对所得到的凝胶进行抽滤，采用60°C的蒸馏水先洗涤至PH值为6 8，再用无水乙醇洗涤至凝胶的电导率在50 y s以内，然后放入烘箱中60°C干燥2h，再放在马弗炉500°C高温灼烧lh，得到纳米白炭黑产品。经激光粒度测试仪测试其粒径主要分布在30 50nm。实施例2将煤矸石投入马弗炉中在800°C烧结3h，再将所得60g60_80目的煤矸石粉与500g 4mol/L的硝酸在搪瓷反应器中酸浸2h，酸浸过程中持续搅拌，所得产物固液分离后，用70°C蒸馏水洗涤至中性，固体在真空干燥箱中干燥6小时，得到28. 5g 二氧化硅固体，所得固体中加入13g氟化钠装入搪瓷反应器中，油浴加热，温度升高至150°C，滴加98%浓硫酸，控制滴加速度，大约每秒I滴。反应产生混合气体，气体通入浓硫酸中干燥，干燥后气体再导入到10g/L十二烷基磺酸钠溶液中，水解温度控制在80°C，并用磁力搅拌器不断搅拌，同时滴加氨水，让溶液pH值保持在5左右水解2h。把水解液放入烧杯中,用保鲜薄膜封住杯口，放置在50°C恒温水浴槽中，保温陈化18h，所得到的凝胶进行抽滤、采用80°C的蒸馏水先洗涤至PH值为6 8，再用无水乙醇洗涤至凝胶的电导率在50 y s以内，然后放入烘箱中60°C干燥3h，再放在马弗炉550°C高温灼烧lh，得到纳米白炭黑产品。经激光粒度测试仪测试其粒径主要分布在50 80nm。实施例3将煤矸石投入马弗炉中在750°C烧结2h，再将所得50g60-80目的煤矸石粉与500g4mol/L的硝酸在搪瓷反应器中进行酸浸lh，酸浸过程中持续搅拌，所得产物固液分离后， 洗涤、固体在真空干燥箱中干燥8个小时，得到22. 5g 二氧化硅固体，所得固体中加入IOg氟化钠装入搪瓷反应器中，油浴加热，温度升高至120°C，滴加98%浓硫酸，控制滴加速度，大约每秒I滴。反应产生混合气体，气体通入浓硫酸中干燥，干燥后气体再导入15g/L十二烷基磺酸钠溶液中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤矸石制备纳米白碳黑的方法，其特征在于包括下列步骤 1)将煤矸石在700 1000°C下煅烧活化2 4小时，再将所得煤矸石研磨得到60 100目煤矸石粉； 2)将第I步得到的煤矸石粉与3 5mol/L硝酸溶液进行酸浸溶解，并连续搅拌I 2个小时；其中，煤矸石粉与硝酸溶液的质量比为I : 5 15 ; 3)将第2步所得酸浸后的煤矸石粉固液分离后，对固体采用60°C 80°C的蒸馏水洗涤至PH值至6 8,再在真空干燥箱中干燥6 8个小时； 4)将第3步所得干燥后的固体与氟化钠在密闭环境下按质量比I: 0. 5 I混合，力口热至100 150°C，保持该温度滴加浓硫酸，控制滴加速度每分钟I 2滴，反应产生混合气体通入浓硫酸中干燥，干燥后气体再导...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩钊武，
申请(专利权)人：韩钊武，
类型：发明
国别省市：
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