白炭黑

白炭黑是(shi)(shi)白色粉(fen)末狀X-射線無(wu)定(ding)形(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)和(he)(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽產品的(de)總稱，主(zhu)要是(shi)(shi)指沉淀二(er)(er)氧化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)、氣相二(er)(er)氧化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)(he)細(xi)二(er)(er)氧化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)凝膠，也包括(kuo)粉(fen)末狀合成(cheng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鋁和(he)(he)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鈣等。白炭黑是(shi)(shi)多孔性(xing)物質(zhi)，其組成(cheng)可用SiO2•nH2O表示(shi)，其中nH2O是(shi)(shi)以表面羥基的(de)形(xing)式存在。能溶于苛性(xing)堿，不(bu)溶于水、溶劑和(he)(he)酸(suan)。不(bu)燃、無(wu)嗅、具有(you)好的(de)電絕緣(yuan)性(xing)。

白炭黑性質

1、物理性質

外觀：白色粉末或粒狀或不規則(ze)造塊。

　　真密(mi)度：約(yue)2.0g/ml 假(jia)密(mi)度：約(yue)0.2g/ml（普通產品）。

　　不燃燒；電(dian)絕緣性好。

　　2、化學性質：

　　能與(yu)燒堿發(fa)生反應 SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O

　　3、主要化學(xue)指標

　　SiO2含量（干品）≥90%

　　篩余(yu)物（4.5цm）≤0.5%

　　加(jia)熱(re)減量：4.0-8.0%

　　灼燒減量：（干品）≤7.0%

　　PH值：5.0-8.0

　　總銅含(han)量：≤30mg/kg

　　總錳(meng)含量：≤50mg/kg

　　總鐵含量：≤1000mg/kg

　　DBP吸收(shou)值：2.00-3.50cm/g

　　比表(biao)面(mian)積：不(bu)(bu)同(tong)用(yong)途有不(bu)(bu)同(tong)范圍(wei)，一般145-165m/g（HT2） 165-185m/g（HT1）

　　200-300m/g（HT3）

　　3、主(zhu)要物理性能（配合橡膠品(pin)）

　　拉伸(shen)強度(du)≥17.0Mpa 500%定伸(shen)強度(du)≥6.3Mpa

　　扯(che)斷(duan)伸長度≥675%

制作方法

制備白(bai)炭(tan)黑的傳統方法是利用硅(gui)酸(suan)鈉、四氯(lv)化(hua)硅(gui)、正硅(gui)酸(suan)乙酯做硅(gui)源(yuan)，除硅(gui)酸(suan)鈉以外，其它成本(ben)都(dou)很高。新(xin)方法采(cai)用廉價的非金屬(shu)礦作為硅(gui)源(yuan)，大(da)大(da)降低了(le)白(bai)炭(tan)黑的生產成本(ben)。

白炭黑傳統方法

（1）氣相法

主要(yao)為(wei)化(hua)學(xue)氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或(huo)燃(ran)燒法。其原料(liao)一般為(wei)四(si)氯化(hua)硅、氧氣（或(huo)空氣）和氫氣，高溫下反應(ying)而成。反應(ying)式(shi)為(wei)：

SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl.

空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)和氫氣(qi)(qi)(qi)分(fen)別經(jing)過(guo)加壓、分(fen)離(li)、冷卻脫(tuo)水(shui)、硅(gui)(gui)膠干燥、除(chu)塵(chen)過(guo)濾后送入(ru)合成(cheng)水(shui)解爐。將四氯化(hua)硅(gui)(gui)原料送至精餾塔(ta)精餾后，在(zai)蒸發器(qi)(qi)中(zhong)加熱蒸發，并以干燥、過(guo)濾后的(de)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)為(wei)載體，送至合成(cheng)水(shui)解爐。四氯化(hua)硅(gui)(gui)在(zai)高溫(wen)下(xia)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)（火焰溫(wen)度1000~1800℃）后，與氫和氧（或(huo)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)）在(zai)1800℃左右的(de)高溫(wen)下(xia)進行的(de)氣(qi)(qi)(qi)相水(shui)解；此(ci)時(shi)生成(cheng)的(de)氣(qi)(qi)(qi)相二氧化(hua)硅(gui)(gui)顆粒(li)細，與氣(qi)(qi)(qi)體形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)溶膠，不易(yi)捕集，故使其先在(zai)聚集器(qi)(qi)中(zhong)聚集成(cheng)較大(da)顆粒(li)，然后經(jing)旋(xuan)風(feng)分(fen)離(li)器(qi)(qi)收(shou)集，再送入(ru)脫(tuo)酸爐，用含氮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)吹洗氣(qi)(qi)(qi)相二氧化(hua)硅(gui)(gui)至PH值為(wei)4～6即為(wei)成(cheng)品。

（2）沉淀法

沉淀法又叫(jiao)硅酸(suan)鈉酸(suan)化法，采(cai)用(yong)水玻璃溶液與酸(suan)反(fan)應，經沉淀、過濾(lv)、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭(tan)黑。反(fan)應式為：

Na2SiO3 + 2H+ —> 白(bai)炭黑 + 2Na+ + H20

國(guo)內(nei)大部分生(sheng)產企業采用沉淀(dian)法(fa)。

白炭黑新方法

新方法主(zhu)(zhu)要以(yi)非金屬礦及其(qi)延伸物為硅(gui)(gui)源(yuan)，采(cai)用沉淀法制(zhi)備(bei)白(bai)炭黑。其(qi)技(ji)術關鍵是(shi)將(jiang)結晶的二氧化硅(gui)(gui)和(he)硅(gui)(gui)酸鹽轉(zhuan)變成(cheng)非晶態二氧化硅(gui)(gui)。原料主(zhu)(zhu)要有硅(gui)(gui)灰(hui)石(shi)、蛋(dan)白(bai)石(shi)、埃(ai)洛石(shi)、橄欖石(shi)、蛇蚊(wen)石(shi)、高(gao)嶺(ling)土、硬質高(gao)嶺(ling)土、煤矸石(shi)、粉煤灰(hui)等。

著重(zhong)介(jie)紹(shao)以高(gao)嶺土或硬(ying)質高(gao)嶺土、煤矸石或粉煤灰為原料制備(bei)白炭黑的工藝技術(shu)。

（1）以(yi)高嶺(ling)土(tu)或硬質高嶺(ling)土(tu)為原(yuan)料

先將高(gao)嶺(ling)土(tu)(tu)或硬(ying)質高(gao)嶺(ling)土(tu)(tu)粉碎至50~60目，然后在(zai)(zai)500~600℃高(gao)溫下(xia)焙燒2小時(shi)，再將焙燒土(tu)(tu)與濃度30%的工業鹽酸按1：2.5（重量）配(pei)料，在(zai)(zai)90℃左右酸浸(jin)(jin)7小時(shi)，經中和、過濾、洗滌、干(gan)燥得(de)(de)到白(bai)炭黑，產品質量符(fu)合GB10507-89標準；同時(shi)得(de)(de)到凈水劑(ji)聚合氯化鋁。焙燒及(ji)酸浸(jin)(jin)反(fan)應式如下(xia)：

焙燒(shao)：Al2O3•2Si02•2H20 —> Al2O3•2Si02 + 2H20

酸浸：Al2O3•2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3•6H20 + 2SiO2

（2）以煤矸(gan)石(shi)或粉(fen)煤灰為(wei)原(yuan)料

先(xian)將(jiang)煤矸石或粉(fen)煤灰粉(fen)碎至粒度小(xiao)于(yu)120目(mu)，然(ran)后(hou)分兩(liang)步：

生產硅酸(suan)鈉：將粉碎的(de)煤矸石或粉煤灰與純(chun)堿按重量比(bi)1：50混合均勻(yun)，經高溫冶(ye)融（1400~1500℃，1小(xiao)時(shi)）、水(shui)萃浸溶(rong)（100℃以(yi)上，4~5小(xiao)時(shi)）、過濾去雜質、濃(nong)縮(suo)濾液到45~46波美度即得到硅酸(suan)鈉。

生產白(bai)(bai)炭(tan)黑(hei)(hei)：先將硅酸鈉配成水(shui)玻璃溶(rong)液（模數(shu)為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然(ran)后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時(shi)），再升溫至80℃，攪拌(ban)，調節PH值為5~7，熟化(hua)20分鐘(zhong)，再經過濾洗滌、干燥、分選，得到白(bai)(bai)炭(tan)黑(hei)(hei)。該白(bai)(bai)炭(tan)黑(hei)(hei)為活性。

主要用途

由(you)于白炭黑產品(pin)的(de)一系(xi)列，使(shi)它能夠廣應用于許多領域(yu)。

白炭黑橡膠制品

白(bai)炭(tan)(tan)黑(hei)(hei)(hei)用在(zai)彩色(se)橡膠制品(pin)中以替代(dai)炭(tan)(tan)黑(hei)(hei)(hei)進行補強(qiang)，使白(bai)色(se)或半(ban)透明產品(pin)的(de)需(xu)要。白(bai)炭(tan)(tan)黑(hei)(hei)(hei)同時具(ju)有強(qiang)的(de)粘附力、抗(kang)撕裂及耐熱抗(kang)老化性能，所(suo)以在(zai)黑(hei)(hei)(hei)色(se)橡膠制品(pin)中亦可(ke)替代(dai)部分炭(tan)(tan)黑(hei)(hei)(hei)，以獲得高(gao)質量的(de)橡膠制品(pin)，如越(yue)野輪胎(tai)、工(gong)程(cheng)輪胎(tai)、子午胎(tai)等。

白炭黑農業化學制品

在農業化學(xue)制品中，如農藥、噴(pen)施(shi)肥(fei)料等，使用白炭黑作(zuo)載體(ti)或稀(xi)釋劑(ji)、崩(beng)解劑(ji)，做(zuo)崩(beng)解劑(ji)在水分(fen)散粒(li)劑(ji)wdg中使用懸浮率，建議使用含量(liang)10%左右。能保持(chi)效力，因為它的高(gao)表面積具有高(gao)吸附力，易于懸浮，有良好的親和性及化學(xue)穩定性。即使在雨水、沖洗和炎熱條件下(xia)，仍能長期保持(chi)不變。

白炭黑日用化工制品

用白炭黑(hei)作填(tian)料(liao)和磨(mo)蝕(shi)劑的(de)透明(ming)彩(cai)色及不(bu)透明(ming)牙(ya)(ya)膏，這類牙(ya)(ya)膏具有(you)良好(hao)的(de)柔韌性(xing)(xing)、分散性(xing)(xing)，膏體(ti)光(guang)滑、柔軟、磨(mo)蝕(shi)性(xing)(xing)好(hao)，不(bu)磨(mo)蝕(shi)牙(ya)(ya)膏管(guan)體(ti)；它能使藥物(wu)物(wu)物(wu)牙(ya)(ya)膏保持藥性(xing)(xing)的(de)穩定。是與氟化物(wu)具有(you)良好(hao)的(de)配伍性(xing)(xing)，可避免(mian)鈣(gai)鹽(yan)作磨(mo)料(liao)產(chan)生(sheng)難溶鹽(yan)的(de)弊(bi)端。

白炭黑膠結劑

用在橡膠(jiao)或合成橡膠(jiao)制成的(de)膠(jiao)粘劑中(zhong)，提供了觸變(bian)性和補強性，同時由于其伸展性還(huan)有粘著力，質高價廉(lian)。

白炭黑抗結塊劑

白炭黑可用在一些(xie)產品中來(lai)有自由(you)流動性，如草地肥料、殺真菌劑(ji)、磨輪研磨劑(ji)、洗衣漂白劑(ji)、酚(fen)醛(quan)注塑烏(wu)洛(luo)托品、酚(fen)和尿素的塑料制品、制造橡(xiang)膠硫磺及抗結塊混合物。

白炭黑造紙填料

用白(bai)炭黑(hei)做紙張(zhang)填料可(ke)使紙張(zhang)抗油墨透過(guo)性(xing)能及(ji)機械強度，增加(jia)白(bai)度，減少(shao)單位重量。能實(shi)現紙張(zhang)輕量化、減少(shao)生產(chan)成本(ben)、提升紙張(zhang)使用性(xing)能。

此外還可用(yong)在消(xiao)防劑、飼料、化妝(zhuang)品、消(xiao)光劑、顏(yan)料、油漆等(deng)許(xu)多行業(ye)。