CN1184143C

CN1184143C - 氟硅酸钠氨化制高补强白炭黑的方法

Info

Publication number: CN1184143C
Application number: CN 01141442
Authority: CN
Inventors: 宁延生; 朱春雨
Original assignee: TIANJIN CHEMICAL RESEARCH & DESIGN INST
Current assignee: TIANJIN CHEMICAL RESEARCH & DESIGN INST
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: CN1337355A

Abstract

氟硅酸钠氨化制高补强白炭黑的方法属于粉体材料的制备技术领域。现工艺方法所得白炭黑比表面积偏低，在橡胶胶料中透明性、补强性差，很难作为高补强白炭黑使用，而且工艺流程长，生产成本高。针对上述问题，本发明提出了Na₂SiF₆分步氨化处理工艺，先一次将总量25-50%的Na₂SiF₆和5-20%氨水在30-45℃下反应，有利于微小胶核的产生，然后再一次或分次加入其余的Na₂SiF₆和氨水在50-70℃下反应，陈化后，经过滤、洗涤、烘干，制得白炭黑。本发明产品比表面积高，并且在130-220m²/g范围内可调节，DBP吸油值2.0-3.3范围内可调节。产品可用作制鞋、轮胎的补强材料。

Description

氟硅酸钠氨化制高补强白炭黑的方法

本发明属于粉体材料制备技术领域，特别是涉及一种利用磷肥副产物氟硅酸钠制备白炭黑的制备工艺。

背景技术

目前，磷肥生产过程中逸出大量含氟废气，以四氟化硅的形式逸出，吸收后与NaCl溶液反应制得氟硅酸钠。氟硅酸钠可以作为产品直接用在某些领域，也可作为制备氟盐的中间原料。氟硅酸钠氨化处理，脱硅后溶液再与铝酸钠反应制得冰晶石。反应式：

CN1225897A公开了此种工艺方法。在该项专利中，首先返回冰母与Na₂SiF₆配制成料浆，然后在常温下加入浓度≥17％的氨水，时间60分。反应料浆沉化后过滤，经热水洗涤、过滤、干燥、粉碎得白炭黑产品。

此工艺方法所得白炭黑比表面积偏低(100m²/g)，在橡胶胶料中透明性补强性差，很难作为高补强白炭黑使用。因此，本工艺生产的产品只能作为填料使用。而且，氨化后SiO₂滤饼胶性强，不易过滤、洗涤。烘干后产品需粉碎处理，不但生产工艺流程长，而且增加了回收滤饼带来的NH₄F+NaF混合溶液的难度。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种特殊的Na₂SiF₆氨化处理工艺。氨化反应原理与CN1225897A相同，但氨化工艺及条件不同。本发明在进行氨化反应时，先将25％～50％Na₂SiF₆原料与底料混合(底液可以是水或后工段冰晶石生产时的返回母液)。在30～45℃进行第一步氨化反应，然后，将反应物料升温至50～75℃，先加入氨水调PH8.0～9.0，再加入剩余Na₂SiF₆；同时加入氨水，维持反应物料PH8.0～9.0，进行第二步氨化反应，然后陈化。反应浆料过滤、洗涤、干燥得产品。水洗使用常温水即可。干燥可使用静态或动态干燥设备，均无需粉碎处理。

本发明采用了分步氨化办法，Na₂SiF₆也不是一次加入。每一步氨化的温度不同，以二步为例，第一步温度在30～45℃，温度偏低，有利于微小SiO₂胶核的产生，SiO₂胶核的数量通过Na₂SiF₆加入量控制，SiO₂胶核的大小、多少决定了产品的原始粒子大小，对产品的比表面积影响也较大。但温度过低，也不利反应进行。Na₂SiF₆加入量多，易出现胶化倾向。第一步氨化，最好控制在35～42℃，Na₂SiF₆加入量25～40％。第二步氨化温度50～75℃，在高温区氨化有利于氨化时析出粒子与“胶核”形成均匀聚集体沉淀。但温度过高，反应浆料中游离氨水容易逸出，操作环境差，氨损失大，最好控制在55～65℃。氨化的步骤也可以是二步以上，通过每一步的加氨水或Na₂SiF₆量的不同，加之反应温度的不同使形成的SiO₂颗粒均一，易于过滤，同时也能通过此方式调节产品的比表面积等指标。

本发明采用如下技术措施：

氟硅酸钠氨化制高补强白炭黑的方法，以氟硅酸钠与氨水为原料进行氨化反应，过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，其特点是：氟硅酸钠分步加入，氨化反应分步进行，第一次将总量25～50％的氟硅酸钠配制成重量浓度3～5％的悬浮液和总量为5～20％浓度为14～22％氨水在30～45℃下反应，然后再一次或分次并流加入其余的氟硅酸钠和氨水在50～75℃下反应，维持浆料PH8.0～8.5，反应好的浆料再陈化10～30分钟。

本发明还可采用如下具体技术措施：

上述制高补强白炭黑方法，Na₂SiF₆氨化反应分二步进行，第一步氨化，将总量25～50％的氟硅酸钠配制成重量浓度3～5％的悬浮液和总量为5～20％浓度为14～22％氨水在30～45℃下反应；第二步氨化，并流加入剩余的氟硅酸钠与氨水，氨化反应温度在50～75℃。

上述制高补强白炭黑方法，第一步氨化是将氨水加入到预先配制好的氟硅酸钠浆料中；第二步氨化是将剩余的氨水与氟硅酸钠同步加入，并维持浆料PH8.0～8.5。

上述制高补强白炭黑方法，氨化反应分三步加入，第一步将总量25～50％的氟硅酸钠配制成重量浓度3～5％的悬浮液和总量为5～20％浓度为14～22％氨水在30～45℃下反应；第二步氨化时并流加入氨水与氟硅酸钠，加入量为总量的10～20％，氨化温度40～50℃；第三步氨化时，并流加入剩余的氨水与氟硅酸钠，维持PH8.0～9.0，反应温度50～75℃。

上述制高补强白炭黑方法，氟硅酸钠的氨化底液可以是水，也可以是氟硅酸钠一铝酸钠方法生产冰晶石的返回液。

本发明具有的优点和积极效果是：正是由于本发明采取了分步加入氟硅酸钠，分步氨化方式，所得产品比表面高，并且在130～220m²/g范围内可调节。DBP吸油值2.0～3.3范围内可调节。产品可用作制鞋、轮胎的补强材料。

具体实施方式

本发明通过下述例子予以进一步说明，但并不局限于例中所述方法。

实施例1

在5L带搅拌反应器中，加入2300ml水、75g氟硅酸钠，配成浆料，升温至45℃，搅拌下加入90ml浓度16％的氨水，继续升温至65℃，并流加入氟硅酸钠175g，氨水450ml，期间反应物料PH值在8.0左右。加料完毕，反应浆料PH值8.0～8.5。反应浆料过滤、洗涤烘干后为粉状产品，产品比表面积172m²/g。

实施例2

在5L带搅拌反应器中，加入氟硅酸钠一铝酸钠方法制冰晶石返回的母液(含少量氟盐与1～2％游离氨)2300ml，升温至40℃，搅拌下加入80g氟硅酸钠，加入55ml浓度16％的氨水，继续升温至60℃，加入170g氟硅酸钠，同时加入浓度16％的氨水490ml，维持PH8.0～8.5，然后过滤、洗涤、烘干得产品，比表面积200m²/g。

实施例3

在5L带搅拌反应器中，加入氟硅酸钠一铝酸钠方法制冰晶石返回的母液2300ml，升温至40℃，搅拌下加入70g氟硅酸钠，加入40ml浓度16％的氨水，反应浆料继续升温至50℃，同时加入30g氟硅酸钠与浓度16％的氨水80ml，陈化10分钟，再加入150g氟硅酸钠，同步加入380ml浓度16％的氨水，过滤、洗涤、烘干得产品，比表面积150m²/g。

Claims

1.氟硅酸钠氨化制高补强白炭黑的方法，以氟硅酸钠与氨水为原料进行氨化反应，过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，其特征在于：氟硅酸钠分步加入，氨化反应分步进行，第一次将总量25～50％的氟硅酸钠配制成重量浓度3～5％的悬浮液和总量为5～20％、重量浓度为14～22％氨水在30～45℃下反应，然后再一次或分次并流加入其余的氟硅酸钠和氨水在50～75℃下反应，维持浆料PH8.0～8.5，反应好的浆料再陈化10～30分钟。

2.根据权利要求1所述的制高补强白炭黑的方法，其特征在于：氟硅酸钠氨化反应分二步进行，第一步氨化，将总量25～50％的氟硅酸钠配制成重量浓度3～5％的悬浮液和总量为5～20％、重量浓度为14～22％氨水在30～45℃下反应；第二步氨化，并流加入剩余的氟硅酸钠与氨水，氨化反应温度在50～75℃。

3.根据权利要求2所述的制高补强白炭黑的方法，其特征在于：第一步氨化是将氨水加入到预先配制好的氟硅酸钠悬浮液中；第二步氨化是将剩余的氨水与氟硅酸钠同步加入，并维持浆料PH8.0～8.5。

4.根据权利要求1所述的制高补强白炭黑的方法，其特征在于：氨化反应分三步加入，第一步将总量25～50％的氟硅酸钠配制成重量浓度3～5％的悬浮液和总量为5～20％、重量浓度为14～22％氨水在30～45℃下反应；第二步氨化时并流加入氨水与氟硅酸钠，加入量为总量的10～20％，氨化温度40～50℃；第三步氨化时，并流加入剩余的氨水与氟硅酸钠，维持PH8.0～9.0，反应温度50～75℃。

5.根据权利要求1～4所述的任一制高补强白炭黑的方法，其特征在于：氟硅酸钠的氨化底液是水，或者是氟硅酸钠-铝酸钠方法生产冰晶石的返回液。