專利名稱：一種利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硅橡膠裂解技術領域，尤其是一種用于利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法。
背景技術：
從對目前廢舊硅橡膠回收利用現(xiàn)狀的了解，存在著廢舊硅橡膠回收過程中產生的殘渣無法再利用的問題。在現(xiàn)有技術中，人們利用硅橡膠的邊角廢料在通過裂解生產和回收有機硅環(huán)體過程中，產生大量的酸性粉塵和灰渣，其量約占邊角廢料的30%飛0%，而這些灰渣的主要成分為二氧化硅。裂解后的灰渣成分并不單一，其主要成分為白炭黑、石英砂、 氫氧化鋁、以及殘余的硅烷類油份。
對于硅橡膠裂解后的產物來說，灰渣和硅烷類油份均可以回收利用，但是含有硅烷類油份的灰渣不能單獨使用。由于其灰渣中含有硅烷類油份，大大縮小了其再次應用的范圍，降低了回收利用效率，既而形成了目前廠區(qū)內灰渣大量堆積的現(xiàn)象。不僅造成了巨大的浪費，同時影響和污染了工廠的生產環(huán)境和工人的身體健康，還對廠外的環(huán)境造成嚴重污染，危及周邊的生態(tài)環(huán)境安全。生態(tài)環(huán)境安全問題不僅關系到公民的人身安全、身心健康及下一代健康成長，而且關系到經濟的安全與可持續(xù)發(fā)展問題。
但是目前很少有人關注裂解剩余殘渣的綜合回收再利用問題，極少有相關研究見于報刊與雜志。對于裂解殘渣中含有殘余硅烷類油份的問題，最有效的方法是在裂解回收過程中，改進工藝，以及延長減壓蒸餾時間等方法來提高硅烷類油份的回收率。但是受限于目前硅橡膠廢料裂解回收的工藝，以及從工業(yè)化回收利用的經濟效益考慮，無法從根本上解決以上問題。
目前對硅橡膠裂解渣的回收利用，主要是通過簡單的粉碎工藝直接制成 0. Γ2. 5mm的膠粉，作為其它化工產品的填料使用。但是在硅橡膠裂解過程中，一般都用硫酸作為催化劑，這樣產生的裂解渣都有一定的酸度，PH值為2 3，粉碎之后不經過中和處理而直接作為其它化工產品的填料使用，會影響產品的性能。而且粉碎工藝中，沒有進行很好的分級，膠粉粒徑大而且分布寬，很不均勻，作為填料使用，會影響產品的性能。以上這些缺點都限制了硅橡膠裂解渣的回收利用。
中國發(fā)明專利ZL200610032782. 2公開了一種硅橡膠廢料裂解灰渣的回收綜合利用工藝，其特征是把裂解灰渣進行加堿中和后進行干燥，并經粉碎和篩分后回收二氧化硅，以供橡膠工業(yè)或硅酮玻璃密封膠工業(yè)等生產優(yōu)良的填充劑。中國發(fā)明專利ZL200610035221. 5公開了提出一種硅橡膠裂解渣回收利用方法，該方法包括將硅橡膠裂解渣在噴淋式固體物料機械攪拌中和槽中與堿液發(fā)生混合與其中和反應，中和后的料漿進行干燥，然后在粉磨機進行粉碎處理，分離出粒徑在1(Γ40 —范圍的粉體作為成品排出。上述工藝技術都存在回收產品含有殘余硅烷類油份，產品色澤差，灰渣粒徑大而且分布寬，不均勻，回收產品的應用范圍窄等缺點。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是改進現(xiàn)有硅橡膠廢料裂解灰渣的回收技術存在回收產品含有殘余硅烷類油份，產品色澤差，灰渣粒徑大而且分布寬，不均勻，回收產品的應用范圍窄等缺點，提供一種硅橡膠裂解渣回收利用方法，該方法是將裂解渣經粉碎、煅燒、堿溶、溶膠-凝膠，共沸脫水、常壓干燥得到一種能夠自由流動、白度好、PH=8、之間、粒徑在0. 3^3 /W范圍內的微米級白炭黑，不僅大大提高了回收產品的質量，而且拓寬了回收產品的應用范圍。
本發(fā)明所采用的技術方案是一種利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法， 其特征是包括如下步驟(1)高溫煅燒裂解殘余物經粉碎過篩至200目后，在馬弗爐內進行700°C以上煅燒，形成煅燒后的灰渣，目的是除去殘余的硅烷類油份。
(2)堿溶反應在堿溶反應釜中加入煅燒后的灰渣，按灰渣中二氧化硅與固體氫氧化鈉摩爾比為 (2. 8 3. 1) :1加入固體氫氧化鈉，并按固液體積比為1 :(2 4)加入去離子水，在8(TlO(rC 條件下進行常壓反應2、小時反應，反應完畢后過濾，濾液為硅酸鈉溶液，分析所得硅酸鈉溶液的濃度及模數(shù)，并用去離子水稀釋硅酸鈉溶液至0. 8-1. 2mol/L ；(3)溶膠和凝膠工序準備好濃度為(質量百分數(shù))的表面活性劑6 12份，表面活性劑和堿溶反應釜中加入煅燒后的灰渣的重量比為(6 12) 100,在溶膠-凝膠反應釜中加入上述的表面活性劑，升溫至30°C 50°C，在強攪拌下，向溶液滴加堿溶反應所得到的硅酸鈉，然后滴加 0. 5^1mol/L鹽酸水溶液，控制溶液的PH =纊9，在半小時內滴加完畢，陳化半小時后得凝膠白炭黑；(4)洗滌和過濾工序將白炭黑經洗滌、過濾后，與正丁醇共沸脫水，然后在常壓下干燥得產品白炭黑。
具體實施中，上述洗滌和過濾工序用去離子水洗滌產品，過濾后濾餅與正丁醇共沸脫水，當共沸塔頂溫度為99°c 102°C后，停止脫水，將塔釜產品白炭黑取出，放入常壓干燥箱100°C 110°C干燥2小時以上得成品白炭黑，產品總收率為40%。
上述的表面活性劑為聚乙二醇。
本發(fā)明的有益效果是(1)采用高溫煅燒，使得渣中的有機廢物在煅燒爐內進行氧化分解反應，廢物中的有毒有害物質在高溫中氧化、熱解而被破壞。使煅燒后的物質變成無害和最大限度地減容， 避免造成二次污染。
(2)對煅燒后的物質利用溶膠-凝膠技術制備得到的產品白炭黑具有白度好、粒徑小(0. 3 3 /〃")、且粒徑分布窄、具有良好的流動性等優(yōu)點，拓寬了回收產品的應用范圍。
(3)本發(fā)明整個工藝流程中不會產生粉塵和飛灰，以及其它一些二次污染等問題， 具有很高的環(huán)境效益。


圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明實施例通過廢渣經球磨、煅燒、堿溶、過濾、溶膠、陳化、洗滌、 過濾、脫水、干燥等工序制備得到白炭黑。
實施例1 :70g裂解殘余物經粉碎過篩至200目，在馬弗爐內進行70(T900°C、2小時以上煅燒，得白色灰渣42g，灰渣中含二氧化硅質量分數(shù)為76%，在堿溶反應釜中分別加入煅燒后42g灰渣、按灰渣中二氧化硅與固體氫氧化鈉摩爾比為3 1加入固體氫氧化鈉 7. 09g，按固液體積比為1 :2. 2加入去離子水170ml，在90°C條件下進行常壓反應5 7小時反應，反應完畢后過濾，濾液為硅酸鈉溶液，分析所得硅酸鈉溶液的濃度及模數(shù)，并用去離子水稀釋硅酸鈉溶液至lmol/L。在溶膠-凝膠反應釜中分別加入1%的聚乙二醇12g， 升溫至40°C，在強攪拌下，向溶液滴加堿溶反應所得到的lmol/L硅酸鈉100ml，然后滴加 0. 8mol/L鹽酸水溶液，控制溶液的PH =纊9，在半小時內滴加完畢，陳化半小時后得凝膠白炭黑；用去離子水洗滌產品、過濾后濾餅與正丁醇共沸脫水，當共沸塔頂溫度為100°c后， 停止脫水，將塔釜產品白炭黑取出，放入常壓干燥箱105°c干燥2小時得成品白炭黑，產品總收率為40%。
實施例2:200g裂解殘余物經粉碎過篩至200目，在馬弗爐內進行900°C、3小時以上煅燒，得白色灰渣118g，灰渣中含二氧化硅質量分數(shù)為78%，在堿溶反應釜中分別加入煅燒后118g灰渣、按灰渣中二氧化硅與固體氫氧化鈉摩爾比為2. 9 :1加入固體氫氧化鈉20g，按固液體積比為1 :3加入去離子水480ml，在95°C條件下進行常壓反應3飛小時反應，反應完畢后過濾，濾液為硅酸鈉溶液，分析所得硅酸鈉溶液的濃度及模數(shù)，并用去離子水稀釋硅酸鈉溶液至1. lmol/L ；在溶膠-凝膠反應釜中分別加入1. 5%的聚乙二醇20g，升溫至45°C，在強攪拌下，向溶液滴加堿溶反應所得到的1. lmol/L硅酸鈉，然后滴加0. 6mol/L鹽酸水溶液，控制溶液的PH =壙9，在半小時內滴加完畢，陳化半小時后得凝膠白炭黑；用去離子水洗滌產品、過濾后濾餅與正丁醇共沸脫水，當共沸塔頂溫度為100°C后，停止脫水，將塔釜產品白炭黑取出，放入常壓干燥箱108°C干燥2小時得成品白炭黑。
權利要求
1.一種利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法，其特征是包括如下步驟(1)高溫煅燒裂解殘余物經粉碎過篩至200目后，在馬弗爐內進行700°C以上煅燒，形成煅燒后的灰渣，目的是除去殘余的硅烷類油份；(2)堿溶反應在堿溶反應釜中加入煅燒后的灰渣，按灰渣中二氧化硅與固體氫氧化鈉摩爾比為 (2. 8 3. 1) :1加入固體氫氧化鈉，并按固液體積比為1 :(2 4)加入去離子水，在8(TlO(rC 條件下進行常壓反應2、小時反應，反應完畢后過濾，濾液為硅酸鈉溶液，分析所得硅酸鈉溶液的濃度及模數(shù)，并用去離子水稀釋硅酸鈉溶液至0. 8-1. 2mol/L ；(3)溶膠和凝膠工序準備好濃度為的表面活性劑6 12份，表面活性劑和堿溶反應釜中加入煅燒后的灰渣的重量比為(6 12) :100，在溶膠-凝膠反應釜中加入上述的表面活性劑，升溫至 300C 50°C，在強攪拌下，向溶液滴加堿溶反應所得到的硅酸鈉，然后滴加0. 5^1mol/L鹽酸水溶液，控制溶液的PH =壙9，在半小時內滴加完畢，陳化半小時后得凝膠白炭黑；(4)洗滌和過濾工序將白炭黑經洗滌、過濾后，與正丁醇共沸脫水，然后在常壓下干燥得產品白炭黑。
2.根據權利要求1所述的一種利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法，其特征在于上述的步驟(4)為用去離子水洗滌產品，過濾后濾餅與正丁醇共沸脫水，當共沸塔頂溫度為99°C 102°C后，停止脫水，將塔釜產品白炭黑取出，放入常壓干燥箱100°C 110°C干燥 2小時以上得成品白炭黑。
3.根據權利要求1或2所述的一種利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法，其特征在于上述的表面活性劑為聚乙二醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用廢硅橡膠裂解殘余物制備白炭黑的方法，其步驟為裂解殘余物經粉碎過篩后進行高溫煅燒，在堿溶反應釜中分別加入煅燒后的灰渣、一定量的固體氫氧化鈉、水，反應完畢后過濾，濾液為硅酸鈉溶液，在溶膠-凝膠反應釜中分別加入去離子水、表面活性劑，滴加硅酸鈉、鹽酸水溶液，得白炭黑，然后經洗滌、過濾后，與正丁醇共沸脫水，干燥得產品白炭黑。本發(fā)明采用高溫煅燒，使得渣中的有機廢物在煅燒爐內進行氧化分解反應，廢物中的有毒有害物質在高溫中氧化、熱解而被破壞；對煅燒后的物質利用溶膠-凝膠技術制備超細白炭黑，產品白炭黑具有白度好、粒徑小、且粒徑分布窄、具有良好的流動性等優(yōu)點，拓寬了回收產品的應用范圍。
文檔編號C01B33/12GK102491348SQ20111040226
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者丁建人, 周文軍, 朱文 申請人:江山市華順有機硅有限公司