CN108529633B - 一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法 - Google Patents

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Abstract

一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法。其技术方案是:将光纤预制棒废料用浓度95‑99.8%的有机溶剂浸泡12‑48h,废料与溶剂质量比为1:2‑4,浸泡次数2‑3次;然后在600‑800℃下煅烧15‑30min,待自然冷却后研磨成粉;接着将该粉末转移至反应釜并加入浓度6‑22%的草酸,粉末与草酸的质量比为1:3‑5,在85‑105℃和转速为50‑250r/min条件下搅拌15‑30min,固液分离;把所得固体进行多次水洗、醇洗后,继续用醇浸泡12‑48h;最后在600‑800℃下烘10‑30min即得吸油值为2.0‑2.2mL/g的白炭黑产品。本发明对设备腐蚀性小、污染小、安全性高、成本低廉、工艺简单且获得产品具有较高吸油值。

Description

一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的 方法
技术领域
本发明属于白炭黑提取的技术领域。具体涉及一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法。
背景技术
白炭黑具有多孔性、内表面积大、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温和电绝燃性好等优异特性。可作为补强剂、增稠剂和触变剂等广泛用于橡胶、造纸、塑料、涂料、染料、油漆、农药和日用化工等众多领域。
吸油值是表征白炭黑对有机物的吸附性能的产品质量参数,常用1g白炭黑的DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸附量来表示。白炭黑的吸附性能好,在有机高分子材料中具有较好的分散性,才会发挥其补强作用。因此,具有较高的吸油值是白炭黑能被广泛应用的前提,橡胶、涂料、电子材料等众多领域均需要高吸油值的白炭黑。
光纤预制棒制备是光纤生产的最重要的一环,在其制备过程中会产生大量废料,中国每年产生的废料约4-6万吨且每年还在持续增长。该废料的主要成分为纳米级二氧化硅,还含有无机、有机絮凝剂等杂质。目前处理这种废料的方式是填埋,造成极大的资源浪费和环境污染。因此,从制备光纤预制棒产生的废料中回收具有较高吸油值的白炭黑具有重要的意义。
中国专利CN 103991875 B公布了一种从制备光纤预制棒产生的废料中回收白炭黑的方法。但该工艺在实施过程中存在以下问题:盐酸对设备腐蚀严重且挥发会对人体造成一定的伤害,还会造成原料的损失,所提取的白炭黑的吸油值不够高。
发明内容
本发明旨在克服上述技术中的缺陷,目的在于提供一种对设备腐蚀性小、安全性高、成本低廉、工艺简单的一种从光纤预制棒废料中回收更高吸油值白炭黑的方法。
盐酸对于不锈钢具有较强的腐蚀性,即使在浓度较低的情况下仍具有一定的腐蚀性。而草酸相对而言,腐蚀性较弱。草酸一般情况下,在室温、最高浓度低于50%,不锈钢有好的耐草酸腐蚀的性能。同时草酸的挥发性低于盐酸,一方面减少挥发溢出对人体造成的伤害,另一方面减少原料损失。
本发明首先对光纤预制棒废料进行预处理,使用有机溶剂进行浸泡目的是置换出废料中的水分,水的表面张力大,在后续煅烧过程中水的急剧挥发会产生较大附加压力,造成废料颗粒孔隙塌陷,不利于提高吸油值。基于上述处理才使得草酸处理所得废料粉末的吸油值比盐酸处理废料粉末吸油值更高,达到2.0mL/g以上。
盐酸、草酸都能够较好的除去粉末颗粒孔隙内含量较多的Fe等金属杂质。但对吸油值的影响截然不同,原因可能是:盐酸酸性强,粉末颗粒表面的羟基在强酸性环境下加热会发生分子间脱水,造成颗粒密集团聚,降低了粉末的吸油值;而草酸酸性小,不会导致粉末颗粒发生类似的团聚现象;草酸的两个羧基会与不同颗粒表面羟基反应成键,该化学键经高温煅烧脱去CO后,在颗粒表面架起了新的化学键桥梁,该结构串联的颗粒发生交错,形成三维网状二次孔结构,能显著提高所得白炭黑的吸油值。
本发明采取的技术方案如下。
一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,包括如下步骤:
(1)将光纤预制棒废料用95-99.8%有机溶剂浸泡,废料与溶剂质量比为1:2-4,浸泡时间12-48h,然后离心倒掉上清液,重复上述步骤2-3次,得到黄色糊状物;
(2)将所得黄色糊状物放入马弗炉中煅烧15-30min,煅烧温度为600-800℃,自然冷却后得到黄色片状固体;
(3)将黄色片状固体研磨,得到平均粒径为10-30μm的聚集体黄色粉末;
(4)将黄色粉末放入反应器中,加入浓度为6-22%的草酸溶液,粉末与草酸的质量比为1:3-5,然后在85-105℃和转速为50-250r/min搅拌下反应15-30min,固液分离,得白色固体;
(5)将所得白色固体水洗2-5次后在用醇洗涤2-5次;然后继续加醇浸泡12-48h,最后在600-800℃下烘15-30min即得到产品白炭黑。
上述步骤(1)中有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、正己醇和丙酮中的一种或多种的混合。
上述步骤(2)、(3)步中所述黄色片状固体的平均粒径为2-3mm。
上述步骤(5)中醇选自甲醇、乙醇中的一种。
本发明的有益效果:
1、采用有机溶剂预处理光纤预制棒废料,避免煅烧过程造成颗粒孔隙塌陷,使得用草酸处理提高粉末吸油值成为可能;
2、草酸替代盐酸可以降低对设备的腐蚀性,挥发性低,提高生产的安全性和原料的利用率;
3、草酸处理能除去废料中含量较高的Fe等杂质,还促成粉末颗粒形成了三维网状的二次孔结构,显著提高了白炭黑产品的吸油值;
4、采用光纤预制棒废料作为原料,实现了资源化,变废为宝,利于成本控制和环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明,本发明的内容完全不限于此。
所述的制备光纤预制棒产生的废料是将制备光纤预制棒过程中产生的纳米二氧化硅颗粒,先用水冲淋,再加无机絮凝剂和有机絮凝剂,然后压滤,即得制备光纤预制棒产生的废料。所述废料中:水为47~51wt%;固体干料为49~53wt%。在所述固体干料中:纳米二氧化硅颗粒的含量为75~82wt%;有机絮凝剂的含量为5.2~6.3wt%;总铁含量为2140~2160mg/kg;总锰含量约400~420mg/kg;总铜含量约120~140mg/kg。
实施例1
一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其具体实施步骤为:
步骤一、将光纤预制棒废料用98-99.8%乙醇浸泡,废料与溶剂质量比为1:2浸泡时间24-30h,然后离心倒掉上清液,重复上述步骤2次,得到黄色糊状物;
步骤二、将所得黄色糊状物放入马弗炉中煅烧25-30min,煅烧温度为650-700℃,自然冷却后得到黄色片状固体;
步骤三、将黄色片状固体研磨,得到平均粒径为10-15μm的聚集体黄色粉末;
步骤四、将黄色粉末放入反应器中,加入浓度为18-22%的草酸溶液,粉末与草酸的质量比为1:5,然后在85-90℃和转速为200-250r/min搅拌条件下反应25-30min,固液分离,得白色固体;
步骤五、将所得白色固体水洗3-4次后乙醇洗3-4次;然后继续加乙醇浸泡12-15h,最后在700-800℃下烘25-30min。
实施例2
一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其具体实施步骤为:
步骤一、将光纤预制棒废料用97-98%甲醇浸泡,废料与溶剂质量比为1:3,浸泡时间12-18h,然后离心倒掉上清液,重复上述步骤3次,得到黄色糊状物;
步骤二、将所得黄色糊状物放入马弗炉中煅烧15-20min,煅烧温度为700-800℃,自然冷却后得到黄色片状固体;
步骤三、将黄色片状固体研磨,得到平均粒径为20-25μm的聚集体黄色粉末;
步骤四、将黄色粉末放入反应器中,加入浓度为6-12%的草酸溶液,粉末与草酸的质量比为1:3,然后在100-105℃和转速为50-100r/min搅拌条件下反应15-20min,固液分离,得白色固体;
步骤五、将所得白色固体水洗2-3次后甲醇洗2-3次;然后继续加甲醇浸泡24-36h,最后在600-650℃下烘20-25min。
实施例3
一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其具体实施步骤为:
步骤一、将光纤预制棒废料用95-96%乙醇浸泡,废料与溶剂质量比为1:4,浸泡时间30-48h,然后离心倒掉上清液,重复上述步骤2次,得到黄色糊状物;
步骤二、将所得黄色糊状物放入马弗炉中煅烧20-25min,煅烧温度为600-650℃,自然冷却后得到黄色片状固体;
步骤三、将黄色片状固体研磨,得到平均粒径为25-30μm的聚集体黄色粉末;
步骤四、将黄色粉末放入反应器中,加入浓度为12-18%的草酸溶液,粉末与草酸的质量比为1:4,然后在95-100℃和转速为150-200r/min搅拌条件下反应20-25min,固液分离,得白色固体;
步骤五、将所得白色固体水洗4-5次后乙醇洗4-5次;然后继续加乙醇浸泡36-48h,最后在650-700℃下烘15-20min。
对比例1
重复专利CN 103991875 B中实施例1提取白炭黑用于测试。
实施例4
用GB/T 3780.2-2003规定的B法(手工法)测定所提取白炭黑产品的吸油值。
实施例1提取的白炭黑吸油值:2.2mL/g。
实施例2提取的白炭黑吸油值:2.0mL/g。
实施例3提取的白炭黑吸油值:2.1mL/g。
对比例1提取的白炭黑吸油值:1.0-1.2mL/g。
实施例1~3提取的白炭黑吸油值为对比例1的近2倍,吸油值显著提高。
实施例5
设备耐腐蚀性测试
重复专利CN 103991875 B的方法进行试验,进行试验两次后发现所用盐酸对离心等金属设备腐蚀严重,导致这些设备所腐蚀配件需要定期更换,而本发明所用草酸长时间都未发现对各个金属设备有明显的腐蚀现象。
综上,本发明提供的一种对设备腐蚀性小的从光纤预制棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法与已公布的方法相比,具有对设备腐蚀性小、污染小、安全性高、成本低廉、工艺简单且获得产品具有较高吸油值等优点,是一种具有应用前景的从光纤预制棒废料中回收白炭黑的方法。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明保护的范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将光纤预制棒废料用95-99.8%有机溶剂浸泡,废料与溶剂质量比为1:2-4,浸泡时间12-48h,然后离心倒掉上清液,重复上述步骤2-3次,得到黄色糊状物;
(2)将所得黄色糊状物放入马弗炉中煅烧15-30min,煅烧温度为600-800℃,自然冷却后得到黄色片状固体;
(3)将黄色片状固体研磨,得到平均粒径为10-30μm的聚集体黄色粉末;
(4)将黄色粉末放入反应器中,加入浓度为6-22%的草酸溶液,粉末与草酸的质量比为1:3-5,然后在85-105℃和转速为50-250r/min搅拌下反应15-30min,固液分离,得白色固体;
(5)将所得白色固体水洗2-5次后再用醇洗涤2-5次;然后继续加醇浸泡12-48h,最后在600-800℃下烘15-30min即得到吸油值为2.0-2.2mL/g的白炭黑产品。
2.根据权利要求1所述的一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其特征在于:所述步骤(1)中有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、正己醇和丙酮中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其特征在于:所述步骤(2)、(3)步中所述黄色片状固体的平均粒径为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的一种对设备腐蚀性小的从光棒废料中回收高吸油值白炭黑的方法,其特征在于:步骤(5)中醇选自甲醇、乙醇中的一种。
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