白炭黑的制备

1. 白炭黑的制备

制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。 （1）气相法主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。反应式为：SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先。他们的生产装置规模大，自动化程度高，产品成本低，牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多，品质好，如表面积分布均匀、含水量低。我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产，但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是目前国内产量最大，牌号最全，技术最先进的气相二氧化硅供应商，是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起草单位。（2）沉淀法沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为：Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20国内大部分生产企业采用沉淀法。 新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。着重介绍以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的工艺技术。（1）以高岭土或硬质高岭土为原料先将高岭土或硬质高岭土粉碎至50~60目，然后在500~600℃高温下焙烧2小时，再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小时，经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，产品质量符合GB10507-89标准；同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧及酸浸反应式如下：焙烧：Al2O3·2Si02·2H20 —> Al2O3·2Si02 + 2H20酸浸：Al2O3·2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3·6H20 + 2SiO2（2）以煤矸石或粉煤灰为原料先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分两步：第一步生产硅酸钠：将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1：50混合均匀，经高温冶融（1400~1500℃，1小时）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小时）、过滤去杂质、浓缩滤液到45~46波美度即得到硅酸钠。第二步生产白炭黑：先将硅酸钠配成水玻璃溶液（模数为2.4~3.6,SiO2含量为4~10%）,然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小时），再升温至80℃，搅拌，调节PH值为5~7，熟化20分钟，再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑。该白炭黑为活性，纯度高。

2. 白炭黑的介绍

白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。

3. 白炭黑的用途

4. 炭黑与白炭黑区别

一、特性不同
1、白炭黑：能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
2、碳黑：因为炭黑表面含有很强的极性基团，基体极性大，作用增强，这时强度增加，却妨碍导电粒子自身的凝集，以致导电性差。
二、作用不同
1、白炭黑：由于白炭黑产品的一系列优越性，使它能够广泛应用于橡胶制品、农业化学制品、日用化工制品等许多领域。
2、碳黑：可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。

三、外形特点不同
1、白炭黑：白色粉末或粒状或不规则造块。
2、碳黑：轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大。
参考资料来源：
百度百科-碳黑
百度百科-白炭黑

5. 白炭黑的用途

由于白炭黑产品的一系列优越性，使它能够广泛应用于许多领域。
用白炭黑做纸张填料可提高纸张抗油墨透过性能及机械强度，增加白度，减少单位重量。能有效实现纸张轻量化、降低生产成本、提高纸张使用性能。
此外还可用在消防剂、饲料、化妆品、消光剂、颜料、油漆等许多行业。

6. 气相法白炭黑

原理上二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅都可以用来作为生产气相白炭黑的原料，但是目前大多数气相白炭黑都是用四氯化硅做原料（四氯化硅的纯度98%左右），这是因为一是四氯化硅是多晶硅生产系统的主要副产物原料充分，二是使用三氯氢硅的价格两倍于四氯化硅而二氯二氢硅量不足够，同时使用三氯氢硅做原料需要的压空也两倍于四氯化硅，反应热也高于四氯化硅需要热冷管和冷却面积要大。
年产1Wt气相白炭黑的话那么能够处理的副产物四氯化硅至少在2.9Wt，那按照国内目前的情况至少要上5条生产线（国内单条线在2000t/年就已经很不错了），国外目前可以做到单条线产5000t/年。我估计投资的话包括买设备、设计费用、技术转让费什么的应该在5000W左右吧（只是简单的估计）。

7. 白炭黑的成分

白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10~20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。从白炭黑2004-2008年这四年产量的增速来看，四年复合增长率13.3%。2009年我国共有白炭黑生产企业超过60家，产能约100万吨，产量75万吨，中国产销量居全球首位。得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长，预计未来我国沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增长速度约为10%。2015年，亚洲将成为高分散白炭黑最大市场，其需求增速将远高于全球平均9%的增速，达到15%或更高。中国占亚洲市场的40%，将成为全球最大的单一市场。

8. 白炭黑是做什么的？

白炭黑根据生产方式及粒径的差别分为沉淀法和气相法，不过用途领域相差不算大，仅看要求高低。
极其重要的高科技超微细无机新材料之一,由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用
    ◇作为液体的触变剂和增稠剂，防沉淀、防流挂； 
　　◇改善颜料填料在液体体系中悬浮性和分散性； 
　　◇用作分散和研磨助剂； 
　　◇提高涂层耐腐蚀性； 
　　◇提高粉末流动性、贮存稳定性； 
　　◇改善粉末带电量及电荷稳定性； 
　　◇提高抗水性； 
　　◇提高漆膜抗刮伤性； 
　　◇提高颜色鲜艳性； 
　　◇固定特殊效果； 
　　◇提高漆膜物理机械性能； 
　　◇提高漆膜附着力和柔韧性； 
　　◇改善橡胶、弹性体粘弹性能,补强； 
　　◇消泡剂中的消泡作用； 
　　◇提高涂层表面硬度、抗刮擦； 
　　◇薄膜及弹性体中防止粘连； 
　　◇作为吸附剂和载体； 
　　◇用于喷墨打印涂层； 
　　◇作为齿科材料的高级填充物； 
    ◇作为催化剂载体，显著的热绝缘性，用于低温和高温绝缘。