專(zhuān)利名稱(chēng)：廢輪胎裂解炭黑凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種炭黑凈化工藝，尤其是一種廢輪胎裂解炭黑凈化工藝。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，廢舊橡膠輪胎也越來(lái)越多，由于其在自然界中難以降解，對(duì)環(huán)境造成了極大的污染，人們都在致力于尋求一種最為理想的解決辦法。由于廢舊輪胎經(jīng)過(guò)裂解可以回收可燃?xì)狻⒂推泛吞亢?，為廢輪胎的資源化利用提供了一條附加值高且環(huán)境友好的回收路線。眾所周知，在合成橡膠中增加炭黑，可以顯著增強(qiáng)橡膠的定伸能力、拉伸強(qiáng)度、抗撕裂性能和耐磨性能，延長(zhǎng)橡膠制品的使用壽命，因此越來(lái)越多的人致力于提高裂解回收的炭黑品質(zhì)，使其重新回用到合成橡膠中。目前，大多數(shù)是采用酸洗堿洗工藝提高炭黑品質(zhì)，但是該工藝針對(duì)的是僅僅是成分相對(duì)單一的炭黑?，F(xiàn)在隨著合成輪胎技術(shù)的進(jìn)步，為了提高輪胎的滾動(dòng)阻力，輪胎加工過(guò)程中開(kāi)始加入二氧化硅等添加劑，從而造成裂解輪胎所得炭黑中的灰分除了氧化鋅、碳酸鈣、硫化物等成分，還含有較多的二氧化硅，成分越來(lái)越復(fù)雜，處理更加困難，簡(jiǎn)單的酸洗堿洗工藝對(duì)于該種炭黑無(wú)能為力。同時(shí)由于裂解炭黑是一種由納米級(jí)粒子組成的粉體，降低其中的灰分含量則更加困難。另外，在輪胎裂解過(guò)程中也有部分有機(jī)質(zhì)沉積在炭黑上，使得裂解炭黑的揮發(fā)分含量較高?；曳趾蛽]發(fā)分的高含量在很大程度上制約著再生炭黑的利用，使其無(wú)法再重新回用到橡膠合成工藝中，從而不能實(shí)現(xiàn)回收炭黑的再次重復(fù)利用，制約了整個(gè)回收工藝的經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種炭黑凈化工藝，采用本發(fā)明，可以有效的降低橡膠裂解所得炭黑中灰分和揮發(fā)分的含量，使其可以以較高的品質(zhì)再次應(yīng)用到橡膠合成工藝中，實(shí)現(xiàn)真正的資源再生利用。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將經(jīng)過(guò)酸洗堿洗的炭黑再次經(jīng)過(guò)酸洗過(guò)程，其具體步驟主要包括(1) 一次酸洗將裂解炭黑與酸液加入到反應(yīng)器中，攪拌，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用堿液吸收或用活性炭吸附；(2) 一次水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水按固液比為1 10(kg L)的比例混合， 攪拌lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與堿液按固液比為1 8 1 10 (kg L)的比例混合，攪拌IOmin，過(guò)濾；(4) 二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5) 二次水洗將步驟(4)所得的炭黑水洗至濾液pH為6 8。由于裂解所得的炭黑中含有二氧化硅、氧化鋅、碳酸鈣、硫化物等灰分，首先將其用酸液進(jìn)行酸洗，例如硫酸、鹽酸、硝酸等，使得灰分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的鹽溶于水中，使用硫酸危險(xiǎn)性較大，而且灰分的硫酸鹽在水中溶解度也較小，后續(xù)水洗過(guò)程不易將其除去；鹽酸容易揮發(fā)，對(duì)設(shè)備的要求較高，因此本發(fā)明優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 15%的硝酸溶液。此溶液同時(shí)具有酸性和氧化性，可以與灰分中的氧化鋅、碳酸鈣及硫化物等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為可溶于水的鹽，也可以溶解灰分中的極微細(xì)的二氧化硅，還可以氧化炭黑表面沉積的有機(jī)質(zhì)。為了保證炭黑中的灰分最大程度轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，又不會(huì)造成后期產(chǎn)生廢酸過(guò)多， 本發(fā)明中炭黑與酸性溶液固液比1 8 1 12(kg L)。由于灰分中含有碳酸鈣、硫化物等成分，加入硝酸時(shí)會(huì)有二氧化碳、硫化氫等酸性氣體逸出，因此，需要用堿液對(duì)其進(jìn)行吸收或用活性炭進(jìn)行吸附，防止造成環(huán)境污染。待炭黑中的灰分轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)之后，對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾后的廢酸可以采用常規(guī)的技術(shù)將其調(diào)整至最初的濃度進(jìn)行回用。將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水按固液比為1 10(kg L)的比例混合，攪拌lOmin，不僅洗去炭黑表面的殘留酸液，而且將酸洗過(guò)程中生成的可溶性物質(zhì)充分溶解，洗去。過(guò)濾后的酸性濾液備用。此處選用1 10的固液比，使固液充分混合，保證水洗的效果，減輕下一步堿洗操作的負(fù)擔(dān)。所采用的水中鈣、鎂離子含量不宜過(guò)高，總硬度不應(yīng)超過(guò)100mg/L(以 CaCO3計(jì))，防止再次引入鈣、鎂離子。雖然上述炭黑經(jīng)過(guò)水洗，但是炭黑表面仍然呈酸性，導(dǎo)致后期利用碳黑生產(chǎn)橡膠時(shí)硫化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此，需要經(jīng)過(guò)堿洗中和殘酸，降低炭黑的表面酸性，降低炭黑揮發(fā)分含量，增強(qiáng)其補(bǔ)強(qiáng)性能，使炭黑表面呈弱堿性或者中性。同時(shí)，堿液也可以與難溶于水的二氧化硅反應(yīng)，生成可溶性的硅酸鹽。堿洗過(guò)程中炭黑與堿液的固液比為1 8 1 10 (kg L)，加入堿液后，攪拌lOmin，過(guò)濾；本發(fā)明采用的堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，其濃度為lmol/L，不會(huì)因?yàn)閴A性太強(qiáng)而使整個(gè)反應(yīng)體系后期難于過(guò)濾，又不會(huì)由于堿性不夠而無(wú)法將炭黑表面的殘酸清除干凈。堿洗過(guò)濾后的炭黑再進(jìn)行二次酸洗，對(duì)堿洗過(guò)程中殘留的堿液進(jìn)行中和，此處采用步驟O)中所得的酸性濾液進(jìn)行酸洗即可，既能達(dá)到對(duì)PH值的微調(diào)，又使得酸性濾液得以回收利用。二次酸洗后產(chǎn)生的廢水可以和堿洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢堿液中和后排放或者回用。二次酸洗后的炭黑用去離子水進(jìn)行二次水洗，將炭黑表面的少量酸液去除，洗至濾液PH為6 8，過(guò)濾、造粒并干燥即可得符合工業(yè)要求的炭黑。二次酸洗后的廢水由于酸性較弱，可以回用到一次水洗過(guò)程中，從而減少了廢酸液的排放。為了使的炭黑中的灰分分布均勻，清除更加徹底，本發(fā)明中所使用的炭黑經(jīng)過(guò)粉碎預(yù)處理，目數(shù)為400-600目。通過(guò)該凈化工藝，每IOOkg熱解炭黑能得到85kg左右的凈化炭黑，其灰分從 18. 7%降到2.6%，凈化炭黑補(bǔ)強(qiáng)性能已經(jīng)超過(guò)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑，基本達(dá)到N330的補(bǔ)強(qiáng)水平。 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的酸洗濾液可以經(jīng)過(guò)調(diào)整后再回用到凈化系統(tǒng)中，水洗濾液酸度較低，除 NO3"外，其他雜質(zhì)離子以Si2+、Ca2+為主，幾乎不含重金屬離子，可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的中和處理后作為廢水排放或有選擇性的回用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種炭黑凈化工藝，其具體步驟主要包括(1) 一次酸洗將粉碎至400目的裂解炭黑與10%的硝酸溶液按照固液比為 1 8 (kg L)加入到反應(yīng)器中，50°C攪拌30min，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用堿液吸收；(2)水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水(總硬度87mg/L)按固液比為1 10 (kg L) 的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與lmol/L的氫氧化鈉溶液按固液比為 1 8(kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾；(4) 二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5) 二次水洗將步驟⑷所得的炭黑用去離子水水洗至濾液PH為6。二次水洗后的炭黑過(guò)濾、造粒并干燥即可得符合工業(yè)要求的炭黑。實(shí)施例2一種炭黑凈化工藝，其具體步驟主要包括(1) 一次酸洗將粉碎至600目的裂解炭黑與15%的硝酸溶液按照固液比為 1 12 (kg L)加入到反應(yīng)器中，70°C攪拌30min，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用活性炭吸附；(2)水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水(總硬度88mg/L)按固液比為1 10 (kg L) 的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與lmol/L的氫氧化鉀溶液按固液比為 1 10 (kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾；(4) 二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5) 二次水洗將步驟⑷所得的炭黑用去離子水水洗至濾液PH為8。二次水洗后的炭黑過(guò)濾、造粒并干燥即可得符合工業(yè)要求的炭黑。實(shí)施例3一種炭黑凈化工藝，其具體步驟主要包括(1) 一次酸洗將粉碎至500目的裂解炭黑與12%的硝酸溶液按照固液比為 1 9 (kg L)加入到反應(yīng)器中，60°C攪拌30min，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用堿液吸收；(2)水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水(總硬度85mg/L)按固液比為1 10 (kg L) 的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與lmol/L的氫氧化鉀溶液按固液比為 1 9(kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾；(4) 二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5) 二次水洗將步驟(4)所得的炭黑用去離子水水洗至濾液pH為7。二次水洗后的炭黑過(guò)濾、造粒并干燥即可得符合工業(yè)要求的炭黑。實(shí)施例4一種炭黑凈化工藝，其具體步驟主要包括(1) 一次酸洗將粉碎至450目的裂解炭黑與14%的硝酸溶液按照固液比為 1 10 (kg L)加入到反應(yīng)器中，65°C攪拌30min，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用活性炭吸附；(2)水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水(總硬度96mg/L)按固液比為1 10 (kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與lmol/L的氫氧化鈉溶液按固液比為 1 8. 5(kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾；(4) 二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5) 二次水洗將步驟(4)所得的炭黑用去離子水水洗至濾液pH為6. 5。二次水洗后的炭黑過(guò)濾、造粒并干燥即可得符合工業(yè)要求的炭黑。實(shí)施例5一種炭黑凈化工藝，其具體步驟主要包括(1) 一次酸洗將粉碎至550目的裂解炭黑與13%的硝酸溶液按照固液比為 1 ll(kg L)加入到反應(yīng)器中，55°C攪拌30min，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用堿液吸收；(2)水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水(總硬度90mg/L)按固液比為1 10 (kg L) 的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與lmol/L的氫氧化鈉溶液按固液比為 1 9. 5(kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾；(4) 二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5) 二次水洗將步驟(4)所得的炭黑用去離子水水洗至濾液pH為7. 5。二次水洗后的炭黑過(guò)濾、造粒并干燥即可得符合工業(yè)要求的炭黑。表1實(shí)施例1-5凈化后炭黑的平均性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種炭黑凈化工藝，包括酸洗和堿洗，其特征在于經(jīng)過(guò)酸洗堿洗的炭黑再次經(jīng)過(guò)酸洗過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭黑凈化工藝，其特征在于其具體步驟主要包括(1)一次酸洗將裂解炭黑與酸液加入到反應(yīng)器中，攪拌，過(guò)濾；反應(yīng)逸出的氣體用堿液吸收或用活性炭吸附；(2)水洗將酸洗過(guò)濾后的炭黑與水按固液比為1 10(kg L)的比例混合，攪拌 lOmin，過(guò)濾，濾液備用；(3)堿洗將水洗過(guò)濾后的炭黑與堿液按固液比為1 8 1 10(kg L)的比例混合，攪拌lOmin，過(guò)濾；(4)二次酸洗將步驟O)的濾液與堿洗過(guò)濾后的炭黑充分混合攪拌lOmin，過(guò)濾；(5)二次水洗將步驟(4)所得的炭黑水洗至濾液pH為6 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑凈化工藝，其特征在于所述的酸液優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10% 15%的硝酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑凈化工藝，其特征在于步驟(1)中炭黑與酸性溶液固液比 1 8 1 12(kg L)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑凈化工藝，其特征在于步驟(3)中的堿液為lmol/L的氫氧化鈉溶液或lmol/L的氫氧化鉀溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的炭黑凈化工藝，其特征在于所述的炭黑經(jīng)過(guò)粉碎預(yù)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑凈化工藝，其特征在于步驟O)中所用水的總硬度不超過(guò) 100mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑凈化工藝，其特征在于步驟(5)中所用水為去離子水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種炭黑凈化工藝，尤其是一種廢輪胎裂解炭黑凈化工藝，包括酸洗和堿洗，經(jīng)過(guò)酸洗堿洗的炭黑再次經(jīng)過(guò)酸洗過(guò)程。通過(guò)該凈化工藝，炭黑的灰分從18.7％降到2.6％，揮發(fā)分從9.5％降到5.0％，對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性能已經(jīng)超過(guò)半補(bǔ)強(qiáng)炭黑，基本達(dá)到N330的補(bǔ)強(qiáng)水平。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的酸洗濾液可以經(jīng)過(guò)調(diào)整后再回用到凈化系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)C09C1/56GK102504619SQ20111029348
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者牛曉璐 申請(qǐng)人:牛曉璐