沉淀白炭黑生产工艺改进(3)

沉淀白炭黑生产工艺改进

2009年7月　　　　　　　　　　　崔益顺等:沉淀白炭黑生产工艺改进37

量的水分使孔容加大,而降低了外表面积。水玻璃密度对白炭黑比表面积及胶料性能的影响见表5。从表5可知:水玻璃密度增大,比表面积减小,补强性能略差;水玻璃密度过小,比表面积增大,加工过程中会出现延迟硫化的现象,导致补强性能差。　　2)底液浓度及加热蒸汽的控制　底液当中水玻璃的加入量和稀释水的加入量都需要严格控制,以避免因加入量不准确带来的产品质量波动。由于在该生产过程中,反应采用的是直接蒸汽加热,加热过程中将带入一定量的蒸汽冷凝水,当带入的蒸汽冷凝水量过大时,会引起产品的比表面积波动。因此,在反应时要保证足够的蒸汽压力,以减少因蒸汽冷凝水带入过多造成的产品质量波动。

表5　水玻璃密度对白炭黑比表面积及胶料性能的影响

ρ(水玻璃)/比表面积/硫化时间/500%定伸扯断伸/(g cm-3)(min应力m2 g-1)

1.0471.0741.116

235190164

10710

8.58.66.97.4

684693630610

714.320.423.518.217.8

动非常厉害,对该设备损害较大。改进措施:在反应釜出口段加一截耐温、耐压的钢丝管进行连接,安装一个浆料回路系统,缓冲料浆泵的震动,以减轻整个灌浆操作对料浆泵的影响。

　　3)由于白炭黑颗粒表面具有较高的表面能,颗粒会自发团聚,在生产过程中又未进行表面改性处理,当其作为补强剂添加于下游产品时,存在着分散困难的缺陷。改进措施:在原来的打浆工段后,流化床沸腾干燥前加一个高速剪切超细分散机,对浆料进行超细粉碎、分散、机械乳化,改善其性能。同时尽量降低物料在流化床中的停留时间,以增加其活性,。

　　4),,在,加重尾,尾气中的二氧化硅浓度增,加速环境污染及造成二氧化硅的浪费。为此将尾气收集系统改为布袋收集,即安装一套与生产能力相匹配的自动振打布袋收集系统,使尾气中二氧化硅的回收率达到95%以上,减少二氧化硅的损失,减轻环境污染。

　5)由于该工艺使用的是沸腾流化床干燥,得到的产品为粉状和粒状。为使产品满足不同的需求,增加气流粉碎系统,对粒状产品进行气流粉碎,得到粒径更细、粒径分布更广的产品,提高产品的档次。

　　3)反应过程中pH的控制　硅酸的凝聚速度受pH影响,pH为9时,硅酸聚合具有较快的反应速

率,容易聚合生成较圆滑的球状粒子,一次粒子间通

过表面羟基相互作用堆积团聚形成二次粒子,形成较大的空隙。当反应过程中一段、二段的pH低于7时,反应好的浆料中会出现许多硬的凝胶颗粒。这些颗粒在打浆阶段不易打散,给干燥工序带来困难,并且影响产品质量,增加消耗,使生产成本增加。2.3　工艺改进

　　1)水玻璃溶液的黏度不是很大,但当初级粒子和固相沉淀生成后料液黏度会大幅上升,达到水玻璃溶液黏度的上百倍,黏度的迅速增大,严重影响了继续加入的硫酸与水玻璃料液的充分混合接触,极易出现硫酸或水玻璃局部过浓引起整体反应不均一的现象,造成产品质量下降。为改善这种情况,采用在反应釜中安装带多孔的环行管道的方式,以保证对加过程中水玻璃、硫酸均匀地进行中和反应,避免硫酸或水玻璃局部过浓所引起的整体反应不均一的现象,提高产品的质量。

　　2)原工艺在反应完成后,直接由反应釜底阀出料,经料浆泵打入厢式压滤机进行过滤。该段的连接都是采用不锈钢管刚性连接,在过滤时料浆泵震

3　结论

　　1)在生产设备定型的情况下,改变生产工艺的温度和控制影响产品质量的因素,可得到具有不同比表面积的产品;同时为了提升产品的性能,也对生产工艺进行了改进,以满足不同用户的需求。2)通过对该工艺的研究,得到满足用户所需产品的适宜温度:一段温度为78～82℃,二段温度为86～90℃,该温度条件下生产出的二氧化硅产品,粒状经胶辊行业、粉状经鞋底行业运用,具有较好的适用性。

参考文献:

[1]　李素英,钱海燕.白炭黑的制备与应用现状[J].无机盐工业,

2008,40(1):8-10.

收稿日期:2009-04-13

作者简介:崔益顺(1969—　),女,教授,硕士,主要从事化工工艺研

究,已发表论文30余篇。

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