白炭黑

白(bai)(bai)炭(tan)黑(hei)是(shi)白(bai)(bai)色粉(fen)末狀X-射線無定形硅(gui)酸(suan)和硅(gui)酸(suan)鹽(yan)產品的(de)總稱，主(zhu)要(yao)是(shi)指沉淀(dian)二(er)氧(yang)(yang)化硅(gui)、氣相二(er)氧(yang)(yang)化硅(gui)和細(xi)二(er)氧(yang)(yang)化硅(gui)凝膠，也包括粉(fen)末狀合(he)成硅(gui)酸(suan)鋁和硅(gui)酸(suan)鈣等。白(bai)(bai)炭(tan)黑(hei)是(shi)多孔(kong)性物質(zhi)，其組成可用(yong)SiO2•nH2O表示，其中(zhong)nH2O是(shi)以(yi)表面羥基的(de)形式(shi)存(cun)在。能溶于(yu)苛性堿(jian)，不溶于(yu)水、溶劑(ji)和酸(suan)。不燃、無嗅、具(ju)有(you)好的(de)電絕緣性。

白炭黑性質

1、物理性質

外觀：白色粉末(mo)或(huo)粒狀或(huo)不規則造塊。

　　真密度(du)：約2.0g/ml 假密度(du)：約0.2g/ml（普(pu)通產品）。

　　不燃燒(shao)；電絕緣性好。

　　2、化學性質：

　　能與燒堿發生(sheng)反應 SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O

　　3、主要化(hua)學指標

　　SiO2含量（干品）≥90%

　　篩余物(wu)（4.5цm）≤0.5%

　　加熱(re)減量：4.0-8.0%

　　灼(zhuo)燒減(jian)量：（干品(pin)）≤7.0%

　　PH值(zhi)：5.0-8.0

　　總銅含量(liang)：≤30mg/kg

　　總錳含量：≤50mg/kg

　　總(zong)鐵(tie)含量：≤1000mg/kg

　　DBP吸收值：2.00-3.50cm/g

　　比表面積(ji)：不(bu)同用途有不(bu)同范圍(wei)，一般145-165m/g（HT2） 165-185m/g（HT1）

　　200-300m/g（HT3）

　　3、主要物理性能（配(pei)合(he)橡膠品）

　　拉伸強度(du)≥17.0Mpa 500%定(ding)伸強度(du)≥6.3Mpa

　　扯斷伸長度≥675%

制作方法

制備(bei)白炭黑(hei)(hei)的傳統方法是利(li)用硅(gui)酸(suan)鈉(na)(na)、四氯化硅(gui)、正硅(gui)酸(suan)乙酯(zhi)做(zuo)硅(gui)源(yuan)(yuan)，除硅(gui)酸(suan)鈉(na)(na)以外，其它成本(ben)(ben)都很高。新方法采用廉(lian)價的非金屬礦作為(wei)硅(gui)源(yuan)(yuan)，大(da)大(da)降(jiang)低了白炭黑(hei)(hei)的生(sheng)產成本(ben)(ben)。

白炭黑傳統方法

（1）氣相法

主要為化學(xue)氣相沉(chen)積(ji)（CAV）法(fa)，又稱熱(re)解法(fa)、干法(fa)或燃燒(shao)法(fa)。其原料(liao)一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下(xia)反(fan)應而成。反(fan)應式為：

SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl.

空(kong)氣(qi)(qi)(qi)和氫氣(qi)(qi)(qi)分(fen)別經(jing)(jing)過加(jia)(jia)壓(ya)、分(fen)離、冷(leng)卻脫水(shui)、硅(gui)(gui)膠干燥、除塵(chen)過濾后送(song)(song)入(ru)(ru)合成(cheng)水(shui)解(jie)(jie)爐。將四氯化(hua)硅(gui)(gui)原料送(song)(song)至(zhi)精(jing)餾(liu)塔精(jing)餾(liu)后，在蒸(zheng)發器中(zhong)加(jia)(jia)熱蒸(zheng)發，并以干燥、過濾后的空(kong)氣(qi)(qi)(qi)為載體(ti)，送(song)(song)至(zhi)合成(cheng)水(shui)解(jie)(jie)爐。四氯化(hua)硅(gui)(gui)在高(gao)溫(wen)下氣(qi)(qi)(qi)化(hua)（火焰溫(wen)度1000~1800℃）后，與氫和氧(yang)（或空(kong)氣(qi)(qi)(qi)）在1800℃左(zuo)右的高(gao)溫(wen)下進行的氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)水(shui)解(jie)(jie)；此時生成(cheng)的氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)顆粒細(xi)，與氣(qi)(qi)(qi)體(ti)形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)溶膠，不易捕(bu)集(ji)，故使其先在聚(ju)集(ji)器中(zhong)聚(ju)集(ji)成(cheng)較(jiao)大(da)顆粒，然后經(jing)(jing)旋風分(fen)離器收集(ji)，再送(song)(song)入(ru)(ru)脫酸爐，用含氮空(kong)氣(qi)(qi)(qi)吹洗氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)二(er)氧(yang)化(hua)硅(gui)(gui)至(zhi)PH值為4～6即為成(cheng)品(pin)。

（2）沉淀法

沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采用水玻璃溶液(ye)與酸反(fan)應(ying)，經沉淀、過濾、洗滌、干燥(zao)和煅燒而(er)得到白(bai)炭黑(hei)。反(fan)應(ying)式為：

Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭(tan)黑 + 2Na+ + H20

國內(nei)大(da)部分(fen)生產企業采用沉淀法。

白炭黑新方法

新方法主要(yao)以非(fei)(fei)金(jin)屬礦及其(qi)延(yan)伸物為硅源，采用(yong)沉淀法制備白炭黑。其(qi)技術關鍵是將結晶的二(er)(er)氧化(hua)硅和硅酸鹽轉變成非(fei)(fei)晶態二(er)(er)氧化(hua)硅。原料主要(yao)有硅灰石(shi)、蛋白石(shi)、埃洛石(shi)、橄欖石(shi)、蛇蚊(wen)石(shi)、高嶺(ling)土(tu)、硬質高嶺(ling)土(tu)、煤矸石(shi)、粉煤灰等。

著重(zhong)介紹以高(gao)嶺土(tu)或(huo)硬質高(gao)嶺土(tu)、煤矸石或(huo)粉(fen)煤灰為原料(liao)制備白炭(tan)黑的工藝技(ji)術。

（1）以高嶺(ling)土或硬質高嶺(ling)土為原料(liao)

先將高(gao)嶺土(tu)或硬質高(gao)嶺土(tu)粉碎至50~60目，然后在500~600℃高(gao)溫下焙(bei)燒2小時，再將焙(bei)燒土(tu)與濃度30%的(de)工業鹽酸按1：2.5（重量(liang)）配(pei)料(liao)，在90℃左右酸浸7小時，經(jing)中和、過(guo)濾、洗滌、干(gan)燥得到白(bai)炭黑，產品質量(liang)符合GB10507-89標準；同時得到凈水劑聚合氯化鋁。焙(bei)燒及酸浸反應式如下：

焙(bei)燒：Al2O3•2Si02•2H20 —> Al2O3•2Si02 + 2H20

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

（2）以(yi)煤矸石或粉煤灰(hui)為原料

先將煤(mei)矸石(shi)或粉煤(mei)灰(hui)粉碎至粒度(du)小于(yu)120目，然(ran)后分兩步：

生產硅(gui)酸(suan)鈉：將粉碎的煤矸石(shi)或粉煤灰與純堿按重(zhong)量比(bi)1：50混合均勻，經高溫冶融(rong)（1400~1500℃，1小(xiao)時）、水(shui)萃(cui)浸溶（100℃以上，4~5小(xiao)時）、過濾去雜質、濃縮濾液到(dao)45~46波美度即得到(dao)硅(gui)酸(suan)鈉。

生產(chan)白炭黑(hei)：先將硅酸(suan)鈉配成(cheng)水玻璃溶液（模數為2.4~3.6,SiO2含量(liang)為4~10%）,然后在5~20%的硫酸(suan)中酸(suan)浸（28~32℃，8~16小(xiao)時），再升溫至80℃，攪拌，調節PH值為5~7，熟化20分(fen)鐘，再經過濾(lv)洗滌、干燥(zao)、分(fen)選，得到白炭黑(hei)。該白炭黑(hei)為活(huo)性。

主要用途

由于(yu)白炭黑產品的一系列，使它能夠廣應(ying)用于(yu)許多(duo)領(ling)域(yu)。

白炭黑橡膠制品

白炭(tan)(tan)(tan)黑用在彩色橡(xiang)膠(jiao)制品(pin)(pin)中(zhong)以(yi)(yi)替代(dai)炭(tan)(tan)(tan)黑進行補強(qiang)，使白色或半透明產品(pin)(pin)的(de)需要。白炭(tan)(tan)(tan)黑同(tong)時具有(you)強(qiang)的(de)粘附力、抗(kang)撕(si)裂及耐(nai)熱抗(kang)老化(hua)性能，所以(yi)(yi)在黑色橡(xiang)膠(jiao)制品(pin)(pin)中(zhong)亦可(ke)替代(dai)部分炭(tan)(tan)(tan)黑，以(yi)(yi)獲得高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)橡(xiang)膠(jiao)制品(pin)(pin)，如越野輪胎、工程輪胎、子午胎等(deng)。

白炭黑農業化學制品

在(zai)(zai)農業(ye)化學(xue)制品中，如(ru)農藥、噴施肥料等，使(shi)用白炭(tan)黑作載體或(huo)稀釋劑、崩(beng)解劑，做(zuo)崩(beng)解劑在(zai)(zai)水分散(san)粒劑wdg中使(shi)用懸浮率，建議使(shi)用含量10%左右(you)。能(neng)保持(chi)效力(li)，因為它的高表面積具有高吸附(fu)力(li)，易(yi)于懸浮，有良好的親和性及化學(xue)穩定(ding)性。即使(shi)在(zai)(zai)雨水、沖洗和炎熱條(tiao)件下，仍能(neng)長期保持(chi)不(bu)變。

白炭黑日用化工制品

用白炭(tan)黑作(zuo)填料和磨蝕(shi)劑(ji)的(de)(de)透(tou)明彩色及(ji)不透(tou)明牙膏(gao)，這類牙膏(gao)具有良好的(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)(xing)、分(fen)散性(xing)(xing)，膏(gao)體(ti)光(guang)滑、柔(rou)軟、磨蝕(shi)性(xing)(xing)好，不磨蝕(shi)牙膏(gao)管體(ti)；它能使藥物(wu)物(wu)物(wu)牙膏(gao)保(bao)持藥性(xing)(xing)的(de)(de)穩(wen)定。是與氟化物(wu)具有良好的(de)(de)配伍性(xing)(xing)，可避(bi)免鈣鹽作(zuo)磨料產(chan)生難(nan)溶鹽的(de)(de)弊端。

白炭黑膠結劑

用在橡(xiang)膠(jiao)或合成(cheng)(cheng)橡(xiang)膠(jiao)制(zhi)成(cheng)(cheng)的膠(jiao)粘劑(ji)中，提供了觸變性和補強性，同時由于其伸展性還有粘著力(li)，質高價廉(lian)。

白炭黑抗結塊劑

白炭黑可用在(zai)一(yi)些產品中(zhong)來有自由(you)流動性，如草地(di)肥(fei)料(liao)、殺真菌劑、磨(mo)輪研磨(mo)劑、洗衣漂白劑、酚(fen)醛注塑烏(wu)洛托品、酚(fen)和尿素(su)的塑料(liao)制品、制造橡膠硫磺及抗結塊混合物。

白炭黑造紙填料

用(yong)白炭黑做紙張(zhang)填料可使(shi)紙張(zhang)抗油墨透過性(xing)能及(ji)機(ji)械強度(du)，增加白度(du)，減少(shao)單位重量。能實現紙張(zhang)輕(qing)量化、減少(shao)生(sheng)產成(cheng)本、提升紙張(zhang)使(shi)用(yong)性(xing)能。

此外(wai)還可(ke)用(yong)在消防劑、飼料(liao)、化妝品、消光劑、顏料(liao)、油漆(qi)等許多行業。