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白炭黑概述及其生产工艺

硅在自然界中关键以二氧化硅和硅酸盐状态存在，一切植物皆含有少许二氧化硅，动物体内结缔组织中亦含有二氧化硅。硅在地壳中含量是绝对丰富，硅在地壳中重量百分数为27.6%，仅次于氧（47.2%）为第二位。无机硅化合物在八十年代是无机化学品中发展较快系列产品，尤其是近些年来发展更为快速。在德温特中心专利索引无机化学品类中，硅化合物专利文摘量占了绝正确优势。由此能够看出，无机硅化合物，在众多无机化学品中是有显著竞争力。

???纵观世界情况，硅化合物新品种近些年来增加并不多，而对于无机硅化合物用途开发则较为重视。比如硅化合物中最老品种硅酸钠，现在也在向高性能、高附加价值化发展；美国莫比尔企业对于ZSM沸石研制了多个规格，几乎可用于石油化工各个催化过程；氮化硅陶瓷发动机正在向实用化进军。所以，从现在开发趋势看，无机硅化合物将会大量进入到轻工、食品、医药、建筑、电子、冶金、机械工业等很多领域，一定大有发展前途。

???中国硅化合物产品关键是解放后才逐步发展起来，至今才有几十个品种，所以差距还较大。中国含有优质而丰富资源，为研究开发更多硅化合物提供了物质基础。近十多年来，不仅得到了化工部重视，并委托科研单位出版了“硅铝化合物”资料。能够预料，中国硅化合物发展速度必将越来越快，和世界发达国家差距必将越来越小。

???白炭黑是硅化合物中较老一个品种，三十年代中叶，德、苏、美等国就开始研制，到四十年代末就进入了工业生产，八十年代总生产能力达70～80万吨/年。中国六十年代开始起步，八十年代千吨级厂有两家，年产量总共仅5000～6000吨，而且品种少，质量差，能耗高，未形成系列化。所以，研制新产品和开发应用领域任务十分艰巨。

???1.物理化学性质

???外观为白色高度分散无定形粉末或絮状粉末，也有加工成颗粒状作为商品。比重为2.319～2.653，熔点为1750℃。不溶于水及绝大多数酸，在空气中吸收水分后会成为聚集细粒。能溶于苛性钠和氢氟酸。对其它化学药品稳定，耐高温不分解，不燃烧。含有很高电绝缘性，多孔性。内表面积大，在生胶中有较大分散力。经表面改性处理憎水性白炭黑易溶于油内，用于橡胶和塑料等作为补强填充剂，全部会使其产品机械强度和抗撕指标显著提升。因为制造方法不一样，白炭黑物化性质、微观结构均会有一定差异，故其应用领域和应用效果也不一样。

???2.用途。

???白炭黑用途很广，且不一样产品含有不一样用途，现再概述以下：用作合成橡胶良好补强剂，其补强性能仅次于炭黑，若经超细化和合适表面处理后，甚至优于炭黑。尤其是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时更为适用。用作稠化剂或增稠剂，合成油类、绝缘漆调合剂，油漆退光剂，电子元件包封材料触变剂，荧光屏涂覆时荧光粉沉淀剂，彩印胶板填充剂，铸造脱模剂。加入树脂内，可提升树脂防潮和绝缘性能。填充在塑料制品内，可增加抗滑性和防油性。填充在硅树脂中，可制成耐200℃以上塑料。在造纸工业中用作填充剂和纸表面配料。还有用作杀虫剂及农药载体或分散剂，防结块剂和液体吸附剂和润滑剂等。

???3.生产方法概述

???白炭黑生产方法，依据中国外资料表明，关键是沉淀法和气相法两大类型。因为沉淀法所用原料廉价，易得，生产工艺和设备较为简单，产品售价低，所以现在占主导地位。现将相关方法介绍以下：

???一、沉淀法

???沉淀法又称湿法，关键原材料为石英砂、纯碱、工业盐酸或硫酸或硝酸或二氧化碳。其工艺路线大致上是：先采取燃油或优质煤在高温下将石英砂和纯碱反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成一定浓度稀溶液，然后在一定条件下加入某种酸，使二氧化硅沉淀出来，再经清洗、过滤、干燥（烘干或喷雾）、粉碎、制得产品白炭黑。沉淀法又分酸法、溶胶法、碳化法等很多不一样具体方法。

???(1)酸法

???通常说来，酸法是将可溶性硅酸盐和硫酸（或其它酸）一起反应，当反应液抵达某一pH值时停止加酸反应，进行陈化，然后过滤并用水数次反复清洗，脱除Na2SO4后，送干燥、粉碎后得到产品。?

???工艺步骤示意图为：

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???该方法所得产品性能和制备过程条件控制有十分关键关系。这是因为在反应过程中，溶液中可溶性硅酸盐首先转变成为单体硅酸（可溶性）。由反应体系条件所决定，单体硅酸有可能生成疏松絮状物（聚集作用），也有可能生成致密胶粒（凝胶作用），从而造成最终产品很大差异。为了得到所需性能白炭黑，反应过程相关条件必需严格控制。

???在实际制备过程中，一样是酸法，而且用一样原材料，其具体操作过程和条件控制有不少差异，现举两例为证：

???例一配制好稀硫酸以一定速度，分三次加入到盛有一定量稀释了水玻璃反应釜中，边加酸边搅拌边升温，最终反应产物pH值控制在4～4.5之间，然后升温，在搅拌下老