请问白炭黑这个名字的由来是什么?

白炭黑白炭黑是白色粉末状X射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细硅胶和气凝胶,还包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙。二氧化硅是一种多孔物质,其组成可以用SiO2 nH2O表示,其中nH2O以表面羟基的形式存在。溶于苛性钠和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温,不燃,无味无臭,具有良好的电绝缘性。

根据生产方法,二氧化硅可以大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。正常情况下,气相二氧化硅为白色无定形絮状半透明固体胶体纳米粒子(粒径小于100nm),无毒,具有巨大的比表面积(100 ~ 400 m2/g)(用3H-2000BET-M比表面积仪测定)。气相法二氧化硅均为纳米二氧化硅,产品纯度可达99%,粒径可达10~20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵。沉淀二氧化硅可分为传统沉淀二氧化硅和特种沉淀二氧化硅。前者是指以硫酸、盐酸、CO2和水玻璃为基本原料生产的二氧化硅,后者是指通过超重力技术、溶胶-凝胶法、化学结晶法、二次结晶法或反胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。研究二氧化硅的比表面积是非常重要的。二氧化硅的比表面积测试数据只有用BET法才能真实可靠。目前国内很多仪器只能做直接比对试验,现在国内已经淘汰。目前国内外的比表面积测试都采用多点BET法,国内外测定比表面积的标准都是基于BET测试法。请参照中国国家标准(GB/T 19587-2004)——气体吸附BET原理测定固体物质比表面积的方法。比表面积检测实际上是一项耗时的工作。由于样品的吸附能力不同,一些样品的测试可能需要一整天。如果测试过程没有完全自动化,测试人员不能一直离开,要高度集中,观察仪表盘,控制旋钮。稍有不慎就会导致测试过程的失败,浪费测试人员大量宝贵的时间。只有真正全自动的智能比表面积测试仪产品才符合测试仪器行业的国际标准,国际同类产品都是全自动的,手动操作的仪器国外早就淘汰了。真正的全自动智能比表面积分析仪产品将测试人员从重复的机械操作中解放出来,大大降低了他们的工作强度,培训简单,提高了工作效率。真正的全自动智能比表面积测试仪大大减少了人为操作带来的误差,提高了测试精度。F-Sorb 2400比表面积分析仪是真正实现BET检测功能的仪器(用直接比较法)。更重要的是,F-Sorb 2400比表面积分析仪是目前国内唯一的全自动、智能化比表面积检测设备。其测试结果与国际标准高度一致,具有良好的稳定性,同时减少了人为误差,提高了测试结果的准确性。具体标准详情可在相关网站查询。

沉淀二氧化硅主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂,牙膏摩擦剂等。气相二氧化硅主要用作硅橡胶的补强剂、不饱和树脂的涂层和增稠剂,而超细硅胶和气凝胶主要用作塑料薄膜的涂层消光剂、增稠剂和开口剂。

2、生产方法

制备白炭黑的传统方法是使用硅酸钠、四氯化硅和正硅酸乙酯作为硅源。除了硅酸钠,其他成本都很高。新方法使用廉价的非金属矿作为硅源,大大降低了二氧化硅的生产成本。

2.1传统方法

(1)气相法

主要是化学气相沉积(CAV)法,也称热解、干法或燃烧法。它的原料一般是四氯化硅、氧气(或空气)和氢气,在高温下反应。反应式为:

sicl 4+2 H2+O2-->二氧化硅+盐酸

空气和氢气分别加压、分离、冷却、脱水、硅胶干燥、除尘、过滤,然后送入合成水解炉。将原料四氯化硅送入精馏塔进行精馏,然后在蒸发器中加热蒸发,再以干燥过滤后的空气为载体送入合成水解炉。四氯化硅在高温下(火焰温度1000~1800℃)气化,然后在1800℃左右的高温下与一定量的氢气和氧气(或空气)水解。此时生成的气相二氧化硅颗粒极细,与气体形成气溶胶,不易捕捉。因此,它们先在聚集器中聚集成较大的颗粒,再由旋风分离器收集,然后送入脱酸炉,用含氮空气吹扫气相二氧化硅,直到PH值为4 ~ 6,即为成品。

德固赛和卡博特在气相生产技术方面处于世界领先地位。他们的生产设施规模大,自动化程度高,产品成本低,品牌多(特别是特殊领域使用的功能性特殊产品),质量好,如表面积分布均匀,含水量低。我国的沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司也采用气相生产,但在生产规模、生产技术、自动化程度、产品品牌等方面都远远落后于国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是国内产量最大、品牌最全、技术最先进的气相法白炭黑供应商,是气相法白炭黑国家标准GB20020-2005的起草单位。

(2)沉淀法

沉淀法又称硅酸钠酸化法,是用硅酸钠溶液与酸反应,经沉淀、过滤、洗涤、干燥、煅烧后得到白炭黑。反应式为:

硅酸钠+2H+—& gt;二氧化硅+2Na ++ H2O

国内生产企业大多采用沉淀法。

2.2新方法

新方法主要以非金属矿物及其延伸物为硅源,采用沉淀法制备白炭黑。关键技术是将结晶二氧化硅和硅酸盐转化为无定形二氧化硅。主要原料有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇绿岩、高岭土、硬质高岭土、煤矸石和粉煤灰。

本文着重研究了以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的技术。

(1)以高岭土或硬质高岭土为原料。

首先将高岭土或硬质高岭土粉碎至50-60目,然后在500-600℃下焙烧2小时,然后将焙烧后的土与浓度为30%的工业盐酸按1: 2.5(重量)混合,然后在约90℃下酸浸7小时,然后中和、过滤、洗涤、干燥,得到白炭黑。产品质量符合GB 65438+。同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧和酸浸的反应式如下:

焙烧:Al2O3?2Si02?2h 20-->Al2O3?二氧化硅+2h2o

酸浸:Al2O3?2sio 2+6h cl+9h2o-->2AlCl3?6H20 + 2SiO2

(2)以煤矸石或粉煤灰为原料

首先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目,然后分两步:

第一步生产硅酸钠:将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按1:50的重量比混合均匀,然后高温熔融(1,400 ~ 1,500℃,1小时),用水萃取溶解(1,000℃以上,4~5小时)。

第二步生产白炭黑:首先将硅酸钠配制成水玻璃溶液(模数2.4 ~ 3.6,SiO2含量4~10%),然后在5~20%硫酸中浸出(28~32℃,8~16小时),然后升温至80℃,搅拌调节PH值。白炭黑活性高,纯度高。

3.产能/产量

我国以沉淀二氧化硅为主,1958实现了沉淀二氧化硅的工业化生产,但产量小,发展缓慢。1987的产量只有2687吨;1.990突破万吨,达到1.600吨;1994增加到281000吨,比1987高出9.4倍;从65438年到0997年,我国硅石产量达到8万吨左右。2004年上升到近30万吨。可见近十年来我国白炭黑产量突飞猛进。

中国二氧化硅的生产和销售相对广泛。生产白炭黑的省市有十几个,其中福建、山东、江苏、江西等省产量较大。目前,中国有数十家二氧化硅生产企业,总产能约40万吨/年。其中大型沉淀二氧化硅生产商有福建南平贾立安化工有限公司、上海陈九精细化工有限公司、株州兴隆化工有限公司、罗地亚硅石(青岛)有限公司、无锡恒恒硅石有限公司、滕州新旭化工有限公司等。至于气相法二氧化硅,广州吉必盛科技实业有限公司拥有6000吨/年的生产能力,是中国最大的气相法二氧化硅供应商。

由于看好白炭黑的市场前景,目前国内部分企业正在建设或计划建设白炭黑项目,包括改扩建,以及新建。如上海陈九精细化工有限公司、濮阳广普石化公司、湖北兴发集团等。

预计2010年中国二氧化硅产能有望突破10万吨/年。