Postęp w syntezie białej sadzy (Dwutlenek krzemu / SiO2)
Biała sadza to ogólna nazwa białego proszku bezpostaciowego kwasu krzemowego i produktów krzemianowych, głównie odnosząca się do strącanej krzemionki, krzemionki fazy gazowej, ultradrobnego żelu krzemionkowego i żelu krzemionkowego, w tym syntetycznego glinokrzemianu i krzemianu wapnia.
1. Zastosowanie białej sadzy
Biała sadza jest szeroko stosowana w syntezie kauczuku, oleju syntetycznego, farby, lekkiego środka, farby izolacyjnej, elementów elektronicznych, środka tiksotropowego, środka wytrącającego fosfor, kolorowego wypełniacza płyt drukarskich, środka antyadhezyjnego do odlewu i tak dalej. Sadza może być stosowana jako materiał wypełniający w polietylenie i innych tworzywach sztucznych. Może znacznie poprawić izolację elektryczną kabla na kablu. Jako klej na papierze może zwiększyć białość i nieprzezroczystość papieru oraz poprawić jego właściwości mechaniczne i ozdobność. W produkcji chemikaliów rolniczych biała sadza jest stosowana jako nośnik lub rozcieńczalnik do dodania do rolnictwa. Ze względu na wysoką zdolność wchłaniania, łatwą zawiesinę, dobre powinowactwo i stabilność chemiczną, może utrzymać skuteczność produktu.
2, proces syntezy białej sadzy
Główne metody produkcji białej sadzy to strącanie i faza gazowa, a biała sadza w fazie gazowej to białe, amorficzne i półprzezroczyste stałe koloidalne nanocząstki (wielkość cząstek poniżej 100 nm), ale proces przygotowania jest złożony, a produkt jest drogi, metoda opadu atmosferycznego ma tradycyjną metodę strącania i specjalną metodę strącania, przy czym ta pierwsza odnosi się do kwasu siarkowego, kwasu chlorowodorowego, CO: wody. Biała sadza wytwarzana przez szkło jest wykorzystywana jako podstawowy surowiec. Ta ostatnia odnosi się do białej sadzy wytwarzanej specjalnymi metodami, takimi jak technika supergrawitacji, metoda zolowo-żelowa, metoda kryształów chemicznych, metoda dwóch krystalizacji lub metoda mikroemulsji odwróconych miceli.
2.1 krzemionka koloidalna
Chiny rozpoczęły produkcję na małą skalę zmatowionej krzemionki koloidalnej w latach 60 XX wieku. Tylko 3 przedsiębiorstwa wyprodukowały białą fazę węglową w fazie gazowej przed 2002 r., Z czego dwie z nich stanowiły cztery chlorki krzemu, a druga została po raz pierwszy zrealizowana przez metylowy trzychlorosilan, produkt uboczny krzemoorganicznego, w celu wytworzenia czarnej sadzy w fazie gazowej, powszechnie znanej. jako "czerń nano-krzemionkowa".
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CAV), znane również jako piroliza, metoda sucha lub metoda spalania, jest zwykle wykonane z siloksanu, czterech chlorków krzemu, sześciu siloksanów etylowych, tlenu (lub powietrza) i wodoru, które reagują w wysokiej temperaturze.
Powietrze i wodór są przesyłane do syntetycznego hydrolizatu po ciśnieniu, separacji, chłodzeniu, odwodnieniu, suszeniu żelu krzemionkowego i filtracji pyłu. Po przesłaniu czterech materiałów chlorku krzemu do kolumny destylacyjnej, wyparkę ogrzewa się i odparowuje, a suszenie i przefiltrowane powietrze stosuje się jako nośnik do syntetycznego hydrolizatu, a cztery chlorki krzemu odparowuje się w wysokiej temperaturze. Gdy temperatura wynosi 1000-1800 ° C, faza gazowa jest hydrolizowana za pomocą pewnej ilości wodoru i tlenu (lub powietrza) w wysokiej temperaturze około 1800 stopni C. Cząstki krzemionki w fazie gazowej są bardzo cienkie, a gaz tworzy aerozol. , który nie jest łatwy do uchwycenia, tak że cząstki są najpierw gromadzone w agregatorze, a następnie gromadzone przez separator cyklonowy, a następnie wysyłane. W kwaśnym piecu stosuje się powietrze zawierające amoniak w celu przedmuchania zmatowionej krzemionki do wartości pH 4 - 6, czyli produktu końcowego.
Obecnie metoda opadu jest powszechnie stosowana w przemyśle, a jej przebieg procesowy przebiega ogólnie następująco: w określonej temperaturze przemysłowe szkło wodne przygotowuje się w reakcji kwarcu (piasku) i wodorotlenku sodu, aby uzyskać rozcieńczony roztwór, a następnie krzemionka jest wytrącana w określonych warunkach, a następnie oczyszczana, filtrowana, suszona i kruszona w celu uzyskania produktu w postaci sadzy. Istnieje wiele metod opadów, a metoda kwaśna jest główną metodą w Chinach.
2.2.1 metoda kwasowa
Metoda kwaśna to reakcja rozpuszczalnego krzemianu z kwasem siarkowym lub innym kwasem. Gdy reakcja osiąga określoną wartość pH, zatrzymuje się dodawanie kwasu, starzenie, filtrowanie, przemywanie i usuwanie N% SO, i otrzymanie produktu po wysuszeniu i zmiażdżeniu.
Schemat procesu wytwarzania białej sadzy metodą kwaśną
Kluczowym etapem w procesie kwaśnym jest proces dodawania kwasu, który wymaga jednoczesnej obróbki kilku parametrów. Z istotnych zmian w procesie reakcji wynika, że właściwości produktu są związane z warunkami kontroli technologicznej. Rozpuszczalny krzemian najpierw zamienia się w monomer kwasu krzemowego, jedna część nadal wytwarza luźny kłacz (agregację), a druga wytwarza gęsty koloid (działanie żelu).
2.2.2 karbonizacja
Wytwarzanie krzemionki przez karbonizację opiera się na reakcji dwutlenku węgla i rozpuszczalnego roztworu krzemianu w celu wytworzenia stałego SiO2 w wodzie po filtracji, suszeniu, zgniataniu i pakowaniu.
Schemat procesu karbonizacji dla przygotowania białej sadzy
W tym procesie szybkość konwersji krzemianu sodu jest niska, a urządzenie filtracyjne jest na ogół potrzebne do odzyskania sody kalcynowanej z produktów ubocznych w celu zmniejszenia kosztów. Środek powierzchniowo czynny ma również wpływ na działanie białej sadzy. Lepiej jest stosować glikol polietylenowy (6oo) jako środek powierzchniowo czynny w karbonizowanej czarnej sadzy.
Nowa technologia nawęglania natryskowego składa się z mieszanki CO i szkła wodnego jako surowca, wykorzystując zaawansowaną technologię i sprzęt, taki jak karbonizację natryskową, automatyczną prasę filtracyjną, suszenie błyskawiczne w strumieniu obrotowym i inną zaawansowaną technologię i sprzęt, aby uczynić aktywny (lub przezroczysty klasa) biała sadza. Proces ten ma dużą powierzchnię styku, szybką szybkość reakcji, niskie koszty produkcji i ciągły koszt produkcji. Charakterystyka produkcji, niska pracochłonność, dobra jakość produktu, duża zdolność widzenia, dobra szczelność, wysoka sprawność cieplna, oczywiste oszczędności energii i oszczędności energii, korzyści dla środowiska i korzyści ekonomiczne są godne uwagi.
2.2.3 dysocjacja minerałów i inne nowe procesy
Ruda niemetaliczna jako surowiec do wytwarzania białej sadzy to ziemia okrzemkowa, gleba białkowa, serpentyna, glina, ziemia nawilżająca, kaolin, wolastonit, piasek kwarcowy, sepiolit, attapulgit, popiół lotny, cyrkon, pancerz węgla, żółta ruda fosforu i tak dalej. W literaturze podano, że wytwarzanie białej sadzy z rudy metalicznej dowodzi, że jest ona ekonomicznie i technicznie wykonalna i zapewnia nowy sposób wykorzystania zasobów.
3. Wniosek
(1) krzemionka ma szeroki zakres zastosowań, a różne produkty mają różne zastosowania. Należy pilnie przyjąć prostszy i bardziej ekonomiczny sposób wytwarzania i przygotowania białej sadzy.
(2) konieczne jest przeprowadzenie systematycznych badań nad otrzymywaniem krzemionki z odpadów przemysłowych (takich jak żółty żużel fosforowy) oraz opracowanie technologii i ekonomicznie wykonalnego procesu.