CN1331744C - 一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺，其特征在于将石英沙、硫酸钠和炭混合后加入窑炉内反应，生成的固体和二氧化硫经下列步骤处理后生成白炭黑和亚硫酸钠：(1)将生成的硅酸钠固体溶解，过滤后得到硅酸钠液体，在硅酸钠液体中加入亚硫酸氢钠进行合成反应后过滤；(2)将生成的二氧化硫与步骤(1)产生的滤液的一部分进行反应，生成的亚硫酸氢钠循环参与如步骤(1)所述的合成反应；(3)生成白炭黑：将步骤(1)过滤后的物质进行酸化、过滤、洗涤、干燥制出白炭黑；(4)生成亚硫酸钠：将步骤(1)产生的滤液的一部分浓缩干燥制出亚硫酸钠。本发明的工艺流程简单、联产亚硫酸钠、生产成本低，具有较大的应用推广价值。

Description

一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺
本发明涉及一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺。
技术背景
白炭黑又名轻质二氧化硅，是橡胶的良好补强剂；也用作润滑剂、绝缘材料及塑料制品、纸张、油漆、纺织品等的填充料或白色颜料。目前，国内外最常用的生产白炭黑的传统方法是沉淀法，该法需要消耗大量的纯碱和硫酸，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺，该工艺降低了生产白炭黑的成本。
本发明的理论基础是：
2Na2SO4+2nSiO2+C→2Na2O·nSiO2+2SO2+CO2
SO2+Na2SO3+H2O→2NaHSO3
2NaHSO3+Na2O·nSiO2→nSiO2+2Na2SO3+H2O
本发明是一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺，其特征在于将石英沙、硫酸钠和炭按118.3～147.9∶100∶4～12的重量比混合后加入窑炉内，于1200℃～1500℃下进行反应，生成的硅酸钠固体和二氧化硫经下列步骤处理后生成白炭黑和亚硫酸钠：(1)将生成的硅酸钠固体按100∶180～488的重量比加入水进行溶解，过滤，在硅酸钠滤液中按硅酸钠∶亚硫酸氢钠为1∶2的摩尔比加入浓度为1％～40％的亚硫酸氢钠溶液，于70～95℃下进行合成反应，反应1～4h后，再进行过滤；2)将生成的二氧化硫与步骤(1)产生的滤液的一部分于20～50℃下进行反应，生成的亚硫酸氢钠继续参与如步骤(1)所述的合成反应；(3)生成白炭黑：将步骤(1)中过滤后的物质进行酸化至3.5～6.0，经过滤、洗涤、干燥制出白炭黑；(4)生成亚硫酸钠：将步骤(1)产生的滤液的另一部分浓缩干燥制出亚硫酸钠。
较之已有的技术，本发明的优点在于：一是不使用纯碱或者烧碱，硫酸或者盐酸：二是在生产白炭黑同时，联产亚硫酸钠产品：三是无废物排放；四是利用全保温马蹄焰窑炉连续生产由硫酸钠法制得的水玻璃。
具体实施方式
本发明是这样实现的：将原料石英砂、硫酸钠和炭(已经粉碎)按照SiO2∶Na2SO4∶C＝100∶81.4∶6.5的重量比例混合，投入连续投入全保温马蹄焰窑炉，反应温度1420℃～171450℃，连续出料，物料经水淬、溶解得到3.5M、29Be’硅酸钠液体。在6L的反应釜中加入底水1.875L，预加硅酸钠溶液0.043L，加温至85℃，在90分钟的时间内，同时均匀加入硅酸钠溶液0.706L和8.25％亚硫酸氢钠溶液2.273L，反应结束后进行过滤，回收亚硫酸钠溶液，过滤所得的物质进行酸化调整PH值到4.5。所得物料经过滤、洗涤、干燥制出白炭黑209.50g(BET为172m2/g)，取一半亚硫酸钠溶液通入5％的二氧化硫气体，得到8.25％亚硫酸氢钠溶液，该溶液回用生产白炭黑。另取一半亚硫酸钠溶液通过浓缩干燥制出112.37g亚硫酸钠。
本发明的工艺流程简单、生产成本低，具有较大的应用推广价值。

Claims (2)

1.一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺，其特征在于将石英沙、硫酸钠和炭按118.3～147.9∶100∶4～12的重量比混合后加入窑炉内，于1200℃～1500℃下进行反应，生成的硅酸钠固体和二氧化硫经下列步骤处理后生成白炭黑和亚硫酸钠：
(1)将生成的硅酸钠固体按100∶180～488的重量比加入水进行溶解，过滤，在硅酸钠滤液中按硅酸钠∶亚硫酸氢钠为1∶2的摩尔比加入浓度为1％～40％的亚硫酸氢钠溶液，于70～95℃下进行合成反应，反应1～4h后，再次过滤；
(2)将生成的二氧化硫与步骤(1)中所述再次过滤得到的滤液的一部分于20～50℃下进行反应，生成的亚硫酸氢钠继续参与如步骤(1)所述的合成反应：
(3)生成白炭黑：将步骤(1)中所述再次过滤得到的物质进行酸化至3.5～6.0，经过滤、洗涤、干燥制出白炭黑；
(4)生成亚硫酸钠：将步骤(1)中所述再次过滤得到的滤液的另一部分浓缩干燥制出亚硫酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种用硫酸钠法生产白炭黑和亚硫酸钠的工艺，其特征在于所述的窑炉为全保温马蹄焰窑炉。
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