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白炭黑概述及其生产工艺 白炭黑概述及其生产工艺(一) 硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的状态存在，一切植物皆含有 少量的二氧化硅，动物体内的结缔组织中亦含有二氧化硅。硅在地壳 中的含量是绝对丰富的，硅在地壳中的重量百分数为27.6% ，仅次于 氧（47.2% ）为第二位。无机硅化合物在八十年代是无机化学品中发 展较快的系列产品，尤其是近些年来发展更为迅速。在德温特中心专 利索引的无机化学品类中，硅化合物的专利文摘量占了绝对的优势。 由此可以看出，无机硅化合物，在众多的无机化学品中是有明显的竞 争力的。 纵观世界情况，硅化合物的新品种近些年来增加并不多，而对于 无机硅化合物用途的开发则较为重视。例如硅化合物中最老的品种硅 酸钠，目前也在向高性能、高附加价值化发展；美国莫比尔公司对于 ZSM 沸石研制了多种规格，几乎可用于石油化工的各个催化过程； 氮化硅陶瓷发动机正在向实用化进军。因此，从目前开发趋势看，无 机硅化合物将会大量进入到轻工、食品、医药、建筑、电子、冶金、 机械工业等许多领域，一定大有发展前途。 我国的硅化合物产品主要是解放后才逐步发展起来，至今才有几 十个品种，因此差距还较大。我国具有优质而丰富的资源，为研究开 发更多的硅化合物提供了物质基础。近十多年来，不仅得到了化工部 的重视，并委托科研单位出版了“硅铝化合物”资料。可以预料，我国 的硅化合物的发展速度必将越来越快，与世界发达国家的差距必将越 来越小。 白炭黑是硅化合物中较老的一个品种，三十年代中叶，德、苏、 美等国就开始研制，到四十年代末就进入了工业生产，八十年代总生 产能力达 70～80 万吨/年。我国六十年代开始起步，八十年代千吨级 的厂有两家，年产量总共仅 5000～6000 吨，而且品种少，质量差， 能耗高，未形成系列化。因此，研制新产品和开发应用领域的任务十 分艰巨。 1.物理化学性质 外观为白色高度分散的无定形粉末或絮状粉末， 也有加工成颗粒状作为商品的。比重为 2.319～2.653，熔点为 1750℃。不溶于水及绝大多数酸，在空气中吸收水分后会成为聚集的 细粒。能溶于苛性钠和氢氟酸。对其它化学药品稳定，耐高温不分解， 不燃烧。具有很高的电绝缘性，多孔性。内表面积大，在生胶中有较 大的分散力。经表面改性处理的憎水性白炭黑易溶于油内，用于橡胶 和塑料等作为补强填充剂，都会使其产品的机械强度和抗撕指标显著 提高。由于制造方法不同，白炭黑的物化性质、微观结构均会有一定 差异，故其应用领域和应用效果也不同。 2.用途。 白炭黑的用途很广，且不同产品具有不同的用途，现再概述如下： 用作合成橡胶的良好补强剂，其补强性能仅次于炭黑，若经超细化和 恰当的表面处理后，甚至优于炭黑。特别是制造白色、彩色及浅色橡 胶制品时更为适用。用作稠化剂或增稠剂，合成油类、绝缘漆的调合 剂，油漆的退光剂，电子元件包封材料的触变剂，荧光屏涂覆时荧光 粉的沉淀剂，彩印胶板填充剂，铸造的脱模剂。加入树脂内，可提高 树脂防潮和绝缘性能。填充在塑料制品内，可增加抗滑性和防油性。 填充在硅树脂中，可制成耐 200℃以上的塑料。在造纸工业中用作填 充剂和纸的表面配料。还有用作杀虫剂及农药的载体或分散剂，防结 块剂以及液体吸附剂和润滑剂等。 3.生产方法概述 白炭黑的生产方法，根据国内外的资料表明，主要是沉淀法和气 相法两大类型。由于沉淀法所用原料便宜，易得，生产工艺和设备较 为简单，产品售价低，因而目前占主导地位。现将有关方法简介如下： 一、沉淀法 沉淀法又称湿法，主要原材料为石英砂、纯碱、工业盐酸或硫酸 或硝酸或二氧化碳。其工艺路线大体上是：先采用燃油或优质煤在高 温下将石英砂与纯碱反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成一 定浓度的稀溶液，然后在一定条件下加入某种酸，使二氧化硅沉淀出 来，再经清洗、过滤、干燥（烘干或喷雾）、粉碎、制得产品白炭黑。 沉淀法又分酸法、溶胶法、碳化法等许多不同的具体方法。 (1)酸法 一般说来，酸法是将可溶性硅酸盐与硫酸 （或其它酸）一起反应， 当反应液到达某一 pH 值时停止加酸反应，进行陈化，然后过滤并用 水多次反复清洗，脱除Na2SO4 后，送干燥、粉碎后得到产品。 工艺流程示意图为： 该方法所得产品的性能与制备过程的条件控制有十分重要的关系。这 是