對白炭黑生產工藝的一些概述

     硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽的狀態(tài)存在，一切植物皆含有少量的二氧化硅，動物體內的結締組織中亦含有二氧化硅。硅在地殼中的含量是絕對豐富的，硅在地殼中的重量百分數(shù)為27.6%，僅次于氧（47.2%）為第二位。

     無機硅化合物在八十年代是無機化學品中發(fā)展較快的系列產品，尤其是近些年來發(fā)展更為迅速。在德溫特中心專利索引的無機化學品類中，硅化合物的專利文摘量占了絕對的優(yōu)勢。由此可以看出，無機硅化合物，在眾多的無機化學品中是有明顯的競爭力的?？v觀世界情況，硅化合物的新品種近些年來增加并不多，而對于無機硅化合物用途的開發(fā)則較為重視。例如硅化合物中最老的品種硅酸鈉，目前也在向高性能、高附加價值化發(fā)展；美國莫比爾公司對于ZSM沸石研制了多種規(guī)格，幾乎可用于石油化工的各個催化過程；氮化硅陶瓷發(fā)動機正在向實用化進軍。

      因此，從目前開發(fā)趨勢看，無機硅化合物將會大量進入到輕工、食品、醫(yī)藥、建筑、電子、冶金、機械工業(yè)等許多領域，一定大有發(fā)展前途。我國的硅化合物產品主要是解放后才逐步發(fā)展起來，至今才有幾十個品種，因此差距還較大。我國具有優(yōu)質而豐富的資源，為研究開發(fā)更多的硅化合物提供了物質基礎。近十多年來，不僅得到了化工部的重視，并委托科研單位出版了“硅鋁化合物”資料。可以預料，我國的硅化合物的發(fā)展速度必將越來越快，與世界發(fā)達國家的差距必將越來越小。白炭黑是硅化合物中較老的一個品種，三十年代中葉，德、蘇、美等國就開始研制，到四十年代末就進入了工業(yè)生產，八十年代總生產能力達70～80萬噸/年。我國六十年代開始起步，八十年代千噸級的廠有兩家，年產量總共僅5000～6000噸，而且品種少，質量差，能耗高，未形成系列化。因此，研制新產品和開發(fā)應用領域的任務十分艱巨。

     1.物理化學性質

     外觀為白色高度分散的無定形粉末或絮狀粉末，也有加工成顆粒狀作為商品的。比重為2.319～2.653，熔點為1750℃。不溶于水及絕大多數(shù)酸，在空氣中吸收水分后會成為聚集的細粒。能溶于苛性鈉和氫氟酸。對其它化學藥品穩(wěn)定，耐高溫不分解，不燃燒。具有很高的電絕緣性，多孔性。內表面積大，在生膠中有較大的分散力。經表面改性處理的憎水性白炭黑易溶于油內，用于橡膠和塑料等作為補強填充劑，都會使其產品的機械強度和抗撕指標顯著提高。由于制造方法不同，白炭黑的物化性質、微觀結構均會有一定差異，故其應用領域和應用效果也不同。

     2.用途

     白炭黑的用途很廣，且不同產品具有不同的用途，現(xiàn)再概述如下：用作合成橡膠的良好補強劑，其補強性能僅次于炭黑，若經超細化和恰當?shù)谋砻嫣幚砗?，甚至?yōu)于炭黑。特別是制造白色、彩色及淺色橡膠制品時更為適用。用作稠化劑或增稠劑，合成油類、絕緣漆的調合劑，油漆的退光劑，電子元件包封材料的觸變劑，熒光屏涂覆時熒光粉的沉淀劑，彩印膠板填充劑，鑄造的脫模劑。加入樹脂內，可提高樹脂防潮和絕緣性能。填充在塑料制品內，可增加抗滑性和防油性。填充在硅樹脂中，可制成耐200℃以上的塑料。在造紙工業(yè)中用作填充劑和紙的表面配料。還有用作殺蟲劑及農藥的載體或分散劑，防結塊劑以及液體吸附劑和潤滑劑等。

     3.生產方法概述

    白炭黑的生產方法，根據(jù)國內外的資料表明，主要是沉淀法和氣相法兩大類型。由于沉淀法所用原料便宜，易得，生產工藝和設備較為簡單，產品售價低，因而目前占主導地位。現(xiàn)將有關方法簡介如下：

    沉淀法又稱濕法，主要原材料為石英砂、純堿、工業(yè)鹽酸或硫酸或硝酸或二氧化碳。其工藝路線大體上是：先采用燃油或優(yōu)質煤在高溫下將石英砂與純堿反應制得工業(yè)水玻璃，工業(yè)水玻璃用水配制成一定濃度的稀溶液，然后在一定條件下加入某種酸，使二氧化硅沉淀出來，再經清洗、過濾、干燥（烘干或噴霧）、粉碎、制得產品白炭黑。沉淀法又分酸法、溶膠法、碳化法等許多不同的具體方法。

    (1)酸法

    一般說來，酸法是將可溶性硅酸鹽與硫酸（或其它酸）一起反應，當反應液到達某一pH值時停止加酸反應，進行陳化，然后過濾并用水多次反復清洗，脫除Na2SO4后，送干燥、粉碎后得到產品。

    這是一種認為較好的工藝路線，但過程比酸法較復雜，條件控制要求更高。是先將鹽酸與硅酸鈉反應生成一定濃度的稀溶膠，在微微加熱和攪拌的條件下，將硅酸鈉稀溶液加入到配制好的溶膠中，同時加入一定量的NaCl溶液，反應至pH=7～8，并用堿性調節(jié)液保持此PH 值，保溫陳化，然后漂洗除氯根，再過濾、干燥、包裝。

    這是一種認為較好的工藝路線，但過程比酸法較復雜，條件控制要求更高。是先將鹽酸與硅酸鈉反應生成一定濃度的稀溶膠，在微微加熱和攪拌的條件下，將硅酸鈉稀溶液加入到配制好的溶膠中，同時加入一定量的NaCl溶液，反應至pH=7～8，并用堿性調節(jié)液保持此PH 值，保溫陳化，然后漂洗除氯根，再過濾、干燥、包裝。

    (2)溶膠法

    這是一種認為較好的工藝路線，但過程比酸法較復雜，條件控制要求更高。是先將鹽酸與硅酸鈉反應生成一定濃度的稀溶膠，在微微加熱和攪拌的條件下，將硅酸鈉稀溶液加入到配制好的溶膠中，同時加入一定量的NaCl溶液，反應至pH=7～8，并用堿性調節(jié)液保持此PH 值，保溫陳化，然后漂洗除氯根，再過濾、干燥、包裝。

     (3)碳化法

     該法是采用二氧化碳氣體通過可溶性硅酸鹽溶液進行碳化操作，生成沉淀SiO2 和碳酸鈉，反應完畢后先進行預過濾，并用酸性水溶液去除產品中的Na2CO3，再進行過濾、干燥、粉碎、包裝。