專利名稱：用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法。
背景技術(shù)：
硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，主要由古代硅藻遺體組成，其化學(xué)成份主要是 SiO2，含有少量 Al203、Fe203、Ca0、Mg0、K20、Na20、P205 和有機質(zhì)。SiO2 通常占 80% 以上，最高可達94%。優(yōu)質(zhì)娃藻土的氧化鐵含量一般為I I. 5%,氧化招含量為3 6%。娃藻土的礦物成份主要是蛋白石及其變種，其次是粘土礦物-水云母、高嶺石和礦物碎屑。礦物碎屑有石英、長石、黑云母及有機質(zhì)等。有機物含量從微量到30%以上。硅藻土主要分布在中國、美國、丹麥、法國、蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國。我國硅藻土儲量
3.2億噸，遠景儲量達20多億噸，主要集中在華東及東北地區(qū)，其中規(guī)模較大，工作做得較多的有吉林、浙江、云南、山東、四川等省，分布雖廣，但優(yōu)質(zhì)土僅集中于吉林長白地區(qū)，其他地區(qū)大多礦床由于雜質(zhì)含量高，不能直接深加工利用。硅藻質(zhì)粘土是硅藻土中的一種，四川硅藻質(zhì)粘土資源主要集中在米易縣境內(nèi)，包括回漢溝、新民村和沙壩等礦床。均為陸相湖泊沉積礦床，形成于新第三紀。含礦地層為昔格達組，主要礦石有硅藻土巖和含硅藻粘土巖兩種。米易硅藻質(zhì)粘土具有以下特點(I)娃藻種屬好，以園篩藻、小園藻為主，其次為直鏈藻，娃藻體在3 40 μ m,娃藻孔均勻；(2)礦石SiO2含量低，是國內(nèi)已發(fā)現(xiàn)娃藻土中SiO2含量最低礦石之一,介于55% 60% ； (3)Fe2O3和Al2O3等有害雜質(zhì)含量高，其中Fe2O3含量為6% 10% ;A1203含量達14% 17% ；礦石礦物組成復(fù)雜，粘土類及碎屑礦物含量高，局部礦產(chǎn)綜合利用研究詳細測定，硅藻(42% )、石英、玉髓(20% )、伊利石(18% )、綠泥石(7% )、多水高嶺石、角閃石類、針鐵礦、磷灰石、有機物等；(5)礦石結(jié)構(gòu)不均勻，硅藻粒度大多為3 45 μ m之間，伊利石、綠泥石、隱晶質(zhì)玉髓等粘土礦物呈磷片狀，微粒狀集合體組成礦石基底，以石英、云母、長石、角閃石等粉砂質(zhì)礦物分散于硅藻和基底礦物之間。分選異常困難；硅藻質(zhì)粘土中鐵多以二價鐵形式賦存于礦物晶格之中，除鐵提純難度很大；(6)硅藻孔結(jié)構(gòu)特征不好，堆密度大，孔體積小。米易硅藻質(zhì)粘土質(zhì)量較差，原礦分散粒度60 70目是比較合適選擇。硅藻土可以用于生產(chǎn)白炭黑，但是需要經(jīng)過復(fù)雜的提純工序。白炭黑是一種超細微具有活性的二氧化硅粒子，為膠體二氧化硅或水合二氧化硅，是一種重要的硅系無機精細化工原料。白炭黑具有與炭黑相似的補強性能，可用于透明和彩色橡膠制品，還可用作塑料制品、高檔油漆、合成革、涂料、粘合劑、人造分子篩、合成樹脂、白色珠光水泥及農(nóng)藥的摻和料，也是造紙顏料和化妝品、制藥、制糖、電子等產(chǎn)品的填充料以及生產(chǎn)印刷油墨的消光齊U、塑料薄膜的開口劑，是一種很有前途的精細化工產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，該方法無需針對礦石進行提純。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，包括如下步驟
a、硅酸鈉玻璃液的制備將硅藻質(zhì)粘土粉碎，加入氫氧化鈉和水?dāng)嚢璨⒅蠓蟹磻?yīng)，之后冷卻陳化、過濾，制得硅酸鈉玻璃液；b、白炭黑混合液的制備向硅酸鈉玻璃液中加入少量硫酸鈉混合攪拌，再用硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析制得白炭黑混合液；C、白炭黑的制備將白炭黑混合液加熱進行老化處理，然后洗滌、過濾、烘干制得產(chǎn)品白炭黑。 所述冷卻陳化是指通過自然冷卻、靜止使雜質(zhì)沉淀的過程；冷卻陳化能使反應(yīng)程度增加，便于抽濾。所述老化是指達到反應(yīng)終點以后，將白炭黑混合液通過恒溫加熱使體系中的白炭黑粒子均勻化，且能使白炭黑粒子聚集包裹的雜質(zhì)慢慢浸出，提高白炭黑性能的過程。其中，上述方法中所述硅藻質(zhì)粘土按重量計，含Si0255 60%，F(xiàn)e2036 10%，Ai2O3H 17%。進一步的，上述方法步驟a中硅酸鈉玻璃液制備的具體步驟為將硅藻質(zhì)粘土粉碎至60 70目，按重量配比硅藻質(zhì)粘土 氫氧化鈉水=10 6 100的比例將硅藻質(zhì)粘土、氫氧化鈉和水混合攪拌均勻，煮沸I. 3 I. 5小時，之后常溫冷卻陳化I I. 2小時，過濾，制得模數(shù)為O. 75 O. 78的硅酸鈉玻璃液。再進一步的,上述方法步驟b中白炭黑混合液制備的具體步驟為向每IOOml娃酸鈉玻璃液中加入Ig硫酸鈉混合攪拌，再用2mol/L的硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析，沉析時攪拌，溫度控制在70 80°C，用硫酸溶液滴定至pH為6 6. 5時停止滴酸，制得白炭黑混合液。更進一步的，上述方法步驟c中白炭黑制備的具體步驟為將白炭黑混合液加熱至80 100°C進行老化處理15 25min，然后洗滌過濾、在105 120°C的溫度環(huán)境下烘干即得到產(chǎn)品白炭黑。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所用硅藻質(zhì)粘土資源主要分布在四川、云南兩省，以第三紀和第四紀陸相湖泊沉積礦床為主，其產(chǎn)出條件好，埋藏淺，易于露采，有良好開發(fā)利用前景，但礦石質(zhì)量特優(yōu)不多。通過對分散性、原位條件試驗結(jié)果分析，提出了堿性熱反應(yīng)、陳化過濾、水玻璃酸化沉析的方法，可有效提高產(chǎn)出效率。本發(fā)明應(yīng)用原位工藝，即直接用硅藻質(zhì)粘土制備白炭黑，不經(jīng)過專門的選礦、提純工序；用直接開采得到的硅藻質(zhì)粘土經(jīng)過堿性熱反應(yīng)，可使二氧化硅和雜質(zhì)分離，過程簡單，制備得到的白炭黑SiO2質(zhì)量大于90%，體積平均粒度I 5 μ m，白度大于95%，比表面積大于173m2/g，吸DBP值大于2. 87cm3/g。


圖I為本發(fā)明實施例一所得白炭黑XRD衍射圖；圖2為本發(fā)明實施例一所得白炭黑電鏡圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，包括如下步驟a、硅酸鈉玻璃液的制備將硅藻質(zhì)粘土粉碎，加入氫氧化鈉和水?dāng)嚢璨⒅蠓蟹磻?yīng)，之后冷卻陳化、過濾，制得硅酸鈉玻璃液；b、白炭黑混合液的制備向硅酸鈉玻璃液中加入少量硫酸鈉混合攪拌，再用硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析制得白炭黑混合液；C、白炭黑的制備將白炭黑混合液加熱進行老化處理，然后洗滌、過濾、烘干制得產(chǎn)品白炭黑。 本發(fā)明直接利用硅藻質(zhì)粘土制備白炭黑的原位工藝，可減少專門針對硅藻質(zhì)粘土進行提純的工序，過程簡單。生產(chǎn)得到的白炭黑質(zhì)量好，從圖I可以看出，白炭黑所含雜質(zhì)少；從圖2可以看出，白炭黑的分散性好，硬顆粒少，并且尺寸小。其中，上述方法中所述硅藻質(zhì)粘土按重量計，含Si0255 60%，F(xiàn)e2036 10%，Al2O3H 17%。進一步的，為了使制備得到的白炭黑質(zhì)量更好，上述方法步驟a中硅酸鈉玻璃液制備的具體步驟為將硅藻質(zhì)粘土粉碎至60 70目，按重量配比硅藻質(zhì)粘土 氫氧化鈉水=10 6 100的比例將硅藻質(zhì)粘土、氫氧化鈉和水混合攪拌均勻，煮沸I. 3 I. 5小時，之后常溫冷卻陳化I I. 2小時，過濾，制得模數(shù)為O. 75 O. 78的硅酸鈉玻璃液。再進一步的，為了使制備得到的白炭黑質(zhì)量更好，上述方法步驟b中白炭黑混合液制備的具體步驟為向每IOOml硅酸鈉玻璃液中加入Ig硫酸鈉混合攪拌，再用2mol/L的硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析，沉析時攪拌，溫度控制在70 80°C，用硫酸溶液滴定至pH為6 6. 5時停止滴酸，制得白炭黑混合液。更進一步的，為了使制備得到的白炭黑質(zhì)量更好，上述方法步驟c中白炭黑制備的具體步驟為將白炭黑混合液加熱至80 100°C進行老化處理15 25min，然后洗滌過濾、在105 120°C的溫度環(huán)境下烘干即得到產(chǎn)品白炭黑。下面通過實施例對本發(fā)明具體實施方式
作進一步的說明，但并不因此將本發(fā)明限制在實施例所述范圍當(dāng)中。實施例一將硅藻質(zhì)粘土(按重量計含510259.07%，？63036.32%4120315.01%)1(^粉碎至65目左右，以硅藻質(zhì)粘土 NaOH 水=IOg 6g 100g，攪拌均勻，煮沸I. 5h ;常溫冷卻陳化lh，形成模數(shù)為O. 76的硅酸鈉玻璃液；用真空泵抽濾分離未堿溶的固體和硅酸鈉玻璃液，其條件為轉(zhuǎn)速1400rad/min, 120W,極限壓力6Pa,抽速I I. lL/s,約5 6min ;在每IOOml的硅酸鈉玻璃液中加入Ig硫酸鈉，混合攪拌，用2mol/L的硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析，溫度75°C，轉(zhuǎn)速600rad/min，時間約2h，滴定至PH為6. 5時停止滴酸，將制備的白炭黑混合液在溫度為85°C進行老化處理20min ;放入IOOOml燒杯中加入IOOOml水對老化后的白炭黑洗滌兩遍，抽濾，其條件為轉(zhuǎn)速1400rad/min，120W，極限壓力6Pa，抽速I I. IL/s ;洗滌后在105°C烘干，即得到白炭黑產(chǎn)品3. 3208g，按干重量計含Si0292. 39%，體積平均粒度2. 36 μ m,白度為96%，比表面積189m2/g，吸DBP值為2. 89cm3/g。實施例一制備得到的白炭黑的衍射圖和電鏡圖如圖I和圖2所示，從圖I可以看出，白炭黑所含雜質(zhì)少；從圖2可以看出，白炭黑的分散性好，硬顆粒少，并且尺寸小。實施例二
將硅藻質(zhì)粘土(按重量計含 Si0259. 07 %，F(xiàn)e2036. 32 %，Al2O3H. 86 % ) IOg 粉碎至70目左右，以硅藻質(zhì)粘土 NaOH 水=IOg 6g 100g，攪拌均勻，煮沸I. 5h ;常溫冷卻陳化lh，形成模數(shù)為O. 75的硅酸鈉玻璃液；用真空泵抽濾分離未堿溶的固體和硅酸鈉玻璃液，其條件為轉(zhuǎn)速1400rad/min, 120W,極限壓力6Pa,抽速I I. lL/s,約5 6min ;在每IOOml的硅酸鈉玻璃液中加入Ig硫酸鈉，混合攪拌，用2mol/L的硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析，溫度70°C，轉(zhuǎn)速600rad/min，時間約2h，滴定至PH為6. 5時停止滴酸，將制備的白炭黑混合液在溫度為90°C進行老化處理15min ;放入IOOOml燒杯中加入IOOOml水對老化后的白炭黑洗滌兩遍，抽濾，其條件為轉(zhuǎn)速1400rad/min，120W，極限壓力6Pa，抽速I I.lL/s ;洗滌后在105°C烘干，即得到白炭黑產(chǎn)品3. 1667g，按干重量計含Si0291.67%，體積平均粒度3. 84 μ m,白度為95%,比表面積181m2/g，吸DBP值為2. 87cm3/g。
權(quán)利要求
1.用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，其特征在于包括如下步驟 a、硅酸鈉玻璃液的制備將硅藻質(zhì)粘土粉碎，加入氫氧化鈉和水?dāng)嚢璨⒅蠓蟹磻?yīng)，之后冷卻陳化、過濾，制得硅酸鈉玻璃液； b、白炭黑混合液的制備向硅酸鈉玻璃液中加入少量硫酸鈉混合攪拌，再用硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析制得白炭黑混合液； C、白炭黑的制備將白炭黑混合液加熱進行老化處理，然后洗滌、過濾、烘干制得產(chǎn)品白炭黑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，其特征在于所述硅藻質(zhì)粘土按重量計，含Si0255 60%，F(xiàn)e2036 10%，Al2O3H 17%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，其特征在于步驟a中硅酸鈉玻璃液制備的具體步驟為將硅藻質(zhì)粘土粉碎至60 70目，按重量配比硅藻質(zhì)粘土 氫氧化鈉水=10 : 6 : 100的比例將硅藻質(zhì)粘土、氫氧化鈉和水混合攪拌均勻，煮沸I. 3 I. 5小時，之后常溫冷卻陳化I I. 2小時，過濾，制得模數(shù)為O. 75 O. 78的硅酸鈉玻璃液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，其特征在于步驟b中白炭黑混合液制備的具體步驟為向每IOOml硅酸鈉玻璃液中加入Ig硫酸鈉混合攪拌，再用2mol/L的硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析，沉析時攪拌，溫度控制在70 80°C，用硫酸溶液滴定至pH為6 6. 5時停止滴酸，制得白炭黑混合液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，其特征在于步驟c中白炭黑制備的具體步驟為將白炭黑混合液加熱至80 100°C進行老化處理15 25min，然后洗滌過濾、在105 120°C的溫度環(huán)境下烘干即得到產(chǎn)品白炭黑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，屬于化工領(lǐng)域。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用硅藻質(zhì)粘土原位制備白炭黑的方法，該方法無需針對礦石進行提純，該方法包括如下步驟a、硅酸鈉玻璃液的制備將硅藻質(zhì)粘土粉碎，加入氫氧化鈉和水?dāng)嚢璨⒅蠓蟹磻?yīng)，之后冷卻陳化、過濾，制得硅酸鈉玻璃液；b、白炭黑混合液的制備向硅酸鈉玻璃液中加入少量硫酸鈉混合攪拌，再用硫酸溶液對硅酸鈉玻璃液進行沉析制得白炭黑混合液；c、白炭黑的制備將白炭黑混合液加熱進行老化處理，然后洗滌、過濾、烘干制得白炭黑。本發(fā)明用硅藻質(zhì)粘土直接制備白炭黑，利用堿性熱反應(yīng)，二氧化硅和雜質(zhì)分離，無需針對礦石進行進一步提純，過程簡單。
文檔編號C01B33/12GK102616791SQ201210092758
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者王文輝, 王榮貴, 陳南春 申請人:四川宏輝科技有限公司