專利名稱：一種以煤為原料制備色素炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種以煤為原料制備色素炭黑的方法，屬于煤化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
炭黑作為最古老的エ業(yè)原料之一，被廣泛應(yīng)用于橡膠行業(yè)，被作為補(bǔ)強(qiáng)劑和填料。炭黑是烴類在嚴(yán)格控制的エ藝條件下經(jīng)氣相不完全燃燒或熱解而成的黒色粉末狀物質(zhì)。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氫和硫等。炭黑粒子近似球形，粒徑介于10 500 μ m間。以著色和調(diào)色為主要作用的炭黑稱為色素炭黒。色素炭黑具有無機(jī)顏料和有機(jī)染料不可比擬的特性，其用途越來越廣泛，目前主要用于塑料、油墨、涂料、化纖、制革、靜電復(fù)印、遮光紙等行業(yè)。色素炭黑主要以爐法、燈煙法、滾筒法和槽法生產(chǎn)，前者是最主要的生產(chǎn)方法。爐法炭黑是在一臺(tái)密閉反應(yīng)器(反應(yīng)爐)內(nèi)生成，天然氣(或重油)和空氣混合，燃燒 形成高溫(約1800 2000°C )火焰(熱氣流)，炭黑原料油(澄清油、こ烯焦油或煤焦油類油品)噴人該火焰中，經(jīng)裂解生成炭黑和煙氣，含炭黑的煙氣經(jīng)噴人水急冷(至900°C以下)后進(jìn)人分離裝置，分離后得到炭黑產(chǎn)品。用爐法生成的炭黑一般呈中性或弱堿性，根據(jù)使用的要求，該炭黑需經(jīng)氧化處理，使其呈酸性。目前最廣泛采用的后處理方法是“臭氧流化床氧化工藝”。色素炭黑有粒狀和粉狀之分，粒狀炭黑由粉狀炭黑在造粒機(jī)中造粒而成。當(dāng)前塑料色素炭黑生產(chǎn)エ藝路線為第一歩采用爐法生產(chǎn)エ藝，基本按照原橡膠用炭黑N220的生產(chǎn)エ藝，適當(dāng)提高吸碘值，并控制其吸油值在10m2/g，生產(chǎn)出色素炭黑的基樣；第二步采用臭氧氧化的方法，對所生產(chǎn)的色素炭黑樣進(jìn)行適當(dāng)較淺的氧化，以使其揮發(fā)分控制在L2到2.0%之間。(胡炳環(huán)，林金火· C364色素炭黑(塑料用)的制備.化學(xué)エ程與裝備，2009(04) :1-5)。其生產(chǎn)エ藝復(fù)雜、設(shè)備多、能耗高、回收率低，成本高。目前色素炭黑的生產(chǎn)都是在生產(chǎn)的炭黑的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行再次加工得到色素炭黒。本發(fā)明以原煤為原料，經(jīng)預(yù)處理洗選得到精煤，在制備炭黑的過程中加入特定化學(xué)試齊U，使其在反應(yīng)過程中提高炭黑的質(zhì)量，使得到的炭黑滿足色素炭黑的要求。原煤的預(yù)處理洗選制精煤方法如文獻(xiàn)所述，(金紅星.利用動(dòng)カ煤洗選エ藝生產(chǎn)煉焦精煤的實(shí)踐.煤炭加工與綜合利用，1996 (04) :70-71)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有色素炭黑生產(chǎn)エ藝復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)，提供ー種以煤為原料制備色素炭黑的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的ー種以煤為原料制備色素炭黑的方法，包括下列步驟步驟一、用跳汰機(jī)篩選并制備粒徑小于13mm的精煤；步驟ニ、向精煤中加入化學(xué)試劑，化學(xué)試劑質(zhì)量為精煤質(zhì)量的O. 1% 5%，混合研磨，得到預(yù)反應(yīng)物；步驟三、將步驟ニ所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。步驟ニ中所述的化學(xué)試劑為硫酸銅、硫酸鉀、碳酸鈉、亞硝酸鈉、ニ氧化錳中的任
意ー種。有益效果I、本發(fā)明的ー種以煤為原料制備色素炭黑的方法，利用煤代替焦油及天然氣為原料生產(chǎn)炭黑，既緩解了石油、天然氣能源短缺的問題，又増加了煤碳資源的附加值，大大降低了制造炭黑的成本。2、本發(fā)明的ー種以煤為原料制備色素炭黑的方法，在制備過程中添加化學(xué)試劑直 接得到色素炭黑，制備エ藝簡單。3、用本方法制備出的色素炭黑具有黑度、著色力好，易于分散，光澤度較好等特點(diǎn)，而且有極好的補(bǔ)強(qiáng)作用和エ藝性能，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)ー步說明。實(shí)施例I步驟一、原煤經(jīng)雙層分級篩分成大于150_、150 13_和小于13_三個(gè)粒級產(chǎn)品。小于13mm粒級末煤直接作為產(chǎn)品,大于150mm級特大塊煤經(jīng)檢查性手選后破碎至150_以下，然后與150 13_級塊煤一起進(jìn)入主洗系統(tǒng)，手選雜物排棄。進(jìn)入主洗系統(tǒng)的原煤先進(jìn)行6_脫泥，脫除的小于6_末煤經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水后摻入末煤產(chǎn)品；脫泥后的塊煤進(jìn)行重介質(zhì)淺槽分選；分選出的精煤由固定篩一次脫介、脫水，再經(jīng)脫介篩二次分級脫介、脫水后作為最終精煤產(chǎn)品；步驟ニ、5kg精煤產(chǎn)品中加入O. Ikg的硫酸鉀,混合在球磨機(jī)上研磨IOh,得到預(yù)反應(yīng)物；步驟三、將步驟ニ所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的3倍，在1000°C下反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物經(jīng)微米粉碎機(jī)粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。其拉伸強(qiáng)度、300%定伸強(qiáng)度、耐磨度等指標(biāo)已達(dá)到硬質(zhì)炭黑的指標(biāo)，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。實(shí)施例2步驟一、原煤經(jīng)雙層分級篩分成大于150mm、150 13_和小于13_三個(gè)粒級產(chǎn)品。小于13mm粒級末煤直接作為產(chǎn)品,大于150mm級特大塊煤經(jīng)檢查性手選后破碎至150_以下，然后與150 13_級塊煤一起進(jìn)入主洗系統(tǒng)，手選雜物排棄。進(jìn)入主洗系統(tǒng)的原煤先進(jìn)行6_脫泥，脫除的小于6_末煤經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水后摻入末煤產(chǎn)品；脫泥后的塊煤進(jìn)行重介質(zhì)淺槽分選；分選出的精煤由固定篩一次脫介、脫水，再經(jīng)脫介篩二次分級脫介、脫水后作為最終精煤產(chǎn)品；步驟ニ、50kg精煤產(chǎn)品中加入Ikg的硫酸銅,混合在球磨機(jī)上研磨15h,得到預(yù)反應(yīng)物；步驟三、將步驟ニ所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的10倍，在1500°C下反應(yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物經(jīng)微米粉碎機(jī)粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。其中拉伸強(qiáng)度、300%定伸強(qiáng)度、耐磨度等指標(biāo)接近硬質(zhì)炭黑的指標(biāo)，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。實(shí)施例3步驟一、原煤經(jīng)雙層分級篩分成大于150mm、150 13mm和小于13mm三個(gè)粒級產(chǎn)品。小于13mm粒級末煤直接作為產(chǎn)品,大于150mm級特大塊煤經(jīng)檢查性手選后破碎至150_以下，然后與150 13_級塊煤一起進(jìn)入主洗系統(tǒng)，手選雜物排棄。進(jìn)入主洗系統(tǒng)的原煤先進(jìn)行6_脫泥，脫除的小于6_末煤經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水后摻入末煤產(chǎn)品；脫泥后的塊煤進(jìn)行重介質(zhì)淺槽分選；分選出的精煤由固定篩一次脫介、脫水，再經(jīng)脫介篩二次分級脫介、脫水后作為最終精煤產(chǎn)品；
步驟ニ、50kg精煤產(chǎn)品中加入Ikg的碳酸鈉,混合在球磨機(jī)上研磨15h,得到預(yù)反應(yīng)物；步驟三、將步驟ニ所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反應(yīng)至少3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。其中拉伸強(qiáng)度、300%定伸強(qiáng)度、耐磨度等指標(biāo)已達(dá)到硬質(zhì)炭黑的指標(biāo)，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。實(shí)施例4步驟一、原煤經(jīng)雙層分級篩分成大于150mm、150 13mm和小于13mm三個(gè)粒級產(chǎn)品。小于13mm粒級末煤直接作為產(chǎn)品,大于150mm級特大塊煤經(jīng)檢查性手選后破碎至150_以下，然后與150 13_級塊煤一起進(jìn)入主洗系統(tǒng)，手選雜物排棄。進(jìn)入主洗系統(tǒng)的原煤先進(jìn)行6_脫泥，脫除的小于6_末煤經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水后摻入末煤產(chǎn)品；脫泥后的塊煤進(jìn)行重介質(zhì)淺槽分選；分選出的精煤由固定篩一次脫介、脫水，再經(jīng)脫介篩二次分級脫介、脫水后作為最終精煤產(chǎn)品；步驟ニ、50kg精煤產(chǎn)品中加入Ikg的亞硝酸鈉,混合在球磨機(jī)上研磨15h,得到預(yù)反應(yīng)物；步驟三、將步驟ニ所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反應(yīng)至少3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。其中拉伸強(qiáng)度、300%定伸強(qiáng)度、耐磨度等指標(biāo)接近硬質(zhì)炭黑的指標(biāo)，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。實(shí)施例5步驟一、原煤經(jīng)雙層分級篩分成大于150mm、150 13mm和小于13mm三個(gè)粒級產(chǎn)品。小于13mm粒級末煤直接作為產(chǎn)品,大于150mm級特大塊煤經(jīng)檢查性手選后破碎至150_以下，然后與150 13_級塊煤一起進(jìn)入主洗系統(tǒng)，手選雜物排棄。進(jìn)入主洗系統(tǒng)的原煤先進(jìn)行6_脫泥，脫除的小于6_末煤經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水后摻入末煤產(chǎn)品；脫泥后的塊煤進(jìn)行重介質(zhì)淺槽分選；分選出的精煤由固定篩一次脫介、脫水，再經(jīng)脫介篩二次分級脫介、脫水后作為最終精煤產(chǎn)品；步驟ニ、50kg精煤產(chǎn)品中加入Ikg的ニ氧化猛,混合在球磨機(jī)上研磨15h,得到預(yù)反應(yīng)物；步驟三、將步驟ニ所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反應(yīng)至少3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。其中拉伸強(qiáng)度、300%定伸強(qiáng)度、耐磨度等指標(biāo)已
達(dá)到軟質(zhì)炭黑的指標(biāo)，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。下面是應(yīng)用本發(fā)明的方法制備的色素炭黑與其他炭黑的性能比較
權(quán)利要求
1.一種以煤為原料制備色素炭黑的方法，其特征在于包括下列步驟 步驟一、用跳汰機(jī)篩選并制備粒徑小于13mm的精煤； 步驟二、向精煤中加入化學(xué)試劑，化學(xué)試劑質(zhì)量為精煤質(zhì)量的O. 1% 5%，混合研磨，得到預(yù)反應(yīng)物； 步驟三、將步驟二所得的預(yù)反應(yīng)物加入到高溫氧化爐中，通氧量為預(yù)反應(yīng)物質(zhì)量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后快速冷卻至室溫，高溫氧化爐中的產(chǎn)物粉碎即得到色素炭黑產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求I所述的一種以煤為原料制備色素炭黑的方法，其特征在于步驟二中所述的化學(xué)試劑為硫酸銅、硫酸鉀、碳酸鈉、亞硝酸鈉、二氧化錳中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以煤為原料制備色素炭黑的方法，屬于煤化工領(lǐng)域。利用煤代替焦油及天然氣為原料生產(chǎn)色素炭黑。首先將原料煤進(jìn)行預(yù)處理，去掉煤矸石、鐵絲、木屑等雜質(zhì)，過篩后粉碎，預(yù)處理后的原煤進(jìn)行重介質(zhì)淺槽分選得到精煤，然后添加化學(xué)試劑超細(xì)磨碎，再高溫煅燒去掉原煤的雜質(zhì)使之成為純炭物質(zhì)，粉碎后即得色素炭黑產(chǎn)品。在制備過程中添加化學(xué)試劑直接得到色素炭黑，制備工藝簡單。得到的煤質(zhì)炭黑有極好的補(bǔ)強(qiáng)作用和工藝性能，其理化指標(biāo)達(dá)到或接近化工部軟質(zhì)炭黑的標(biāo)準(zhǔn)，其中拉伸強(qiáng)度、300％定伸強(qiáng)度、耐磨度等指標(biāo)已達(dá)到或接近硬質(zhì)炭黑的指標(biāo)，滿足現(xiàn)代橡膠塑料制品性能的高要求。
文檔編號C09C1/50GK102732067SQ20121023973
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者韓釗武 申請人:韓釗武