畢業(yè)論文白炭黑生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展綜述-免費(fèi)閱讀
【正文】 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國 67%以上的沉淀二氧化硅是用于橡膠工業(yè)，因此，對自己的產(chǎn)品適用于何種橡膠，配方如何改進(jìn)，均屬于應(yīng)用研究的課題。 消化吸收先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備 近年來，我國沉淀二氧化硅的生產(chǎn)出現(xiàn)了一些先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備，必須盡快的消化、吸收、推廣。應(yīng)用較多的是有機(jī)干法處理，而且多是預(yù)處理，主要處理方法是在超微細(xì)氣流粉碎時(shí)，向被粉碎的二氧化硅中加入一定量的有機(jī)處理劑，利用氣流粉碎時(shí)的高度湍動(dòng)性或高溫，達(dá)到表面處理的目的。 二氧化硅粉體的表面改性 通過改 性的途徑，有目的地改變沉淀二氧化硅的分散性和表面物理化學(xué)性能，這是控制和提高二氧化硅質(zhì)量的新方法。 朝細(xì)化和朝微細(xì)化粉體的研究、開發(fā)和工業(yè)化極為活躍，已引起了人們的重視 微粉按粒徑大小分為普通微粉 100～ m 和超微粉 ～ μ m，但在實(shí)際上并沒有這么嚴(yán)格的區(qū)分，日本學(xué)者認(rèn)為粒徑在 μ m 以下的粒子為超微粉。近年來國內(nèi)的廣州市人民化工廠和天津化工研究院聯(lián)合開發(fā)的 ，但還需進(jìn)一步開發(fā)和系列化。目前，農(nóng)藥專用型二氧化硅尚處于研制階段。在發(fā)達(dá)國家，為了滿足不同用戶的需求，發(fā)展了多品種、多規(guī)格的系列化產(chǎn)品，如迪高沙公司僅 Aerosil 牌號就有11 個(gè)規(guī)格，消光劑還有五個(gè)品種。相比之下，我國各公司的產(chǎn)量是相當(dāng)小的，與規(guī)模經(jīng)濟(jì)的量相去甚遠(yuǎn)。這一新產(chǎn)品的成功，為國內(nèi)白炭黑的生產(chǎn)在質(zhì) 量和品種上的提高起了積極的作用。如果降低溫度，水解反應(yīng)逆向進(jìn)行，水合二氧化硅的溶解度降低，沉淀析出。 (2)生產(chǎn)方法 聯(lián)堿廢液 法工藝流程圖： 稀釋劑 ↓ 聯(lián)堿廠廢液 → 中和 → 反應(yīng) → 陳化 → 過濾 → 干燥 →產(chǎn)品 ↓ ↓ NH3（ g）回收系統(tǒng) 母液回收處理 流程簡述：將聯(lián)堿廠的廢液的 pH調(diào)整后，加入到反應(yīng)釜中，預(yù)熱到反應(yīng)溫度。干燥后的物料通過風(fēng)管 、袋濾器，成品進(jìn)入料倉。 （ 2） 生產(chǎn)方法 沉淀二氧化硅的生產(chǎn)流程如下： 工藝水→ 工藝水過濾器 → 離子交換器 → 工藝水罐 ────┓ │ ┏→ 中 間 槽 │ 水玻璃→ 水玻璃配置槽 → 壓濾機(jī) → 儲(chǔ)罐 ─│ ││ ↑↑ ┖→ 計(jì)量槽 ││ 壓縮空氣─┛┗─補(bǔ)充工藝水 ↓ ↓↓ 硫酸 → 硫酸接收槽 → 硫酸儲(chǔ)槽 ─────→ 反 應(yīng) 器 ←蒸汽 ↓ ┏─── 打漿系統(tǒng) ← 壓 濾 機(jī) ← 換 熱 器 ← 料漿輸送泵 │ ↑ ↑ ↑┗→ 母液排掉 ↑ │ 工藝水 → 工藝水槽 │ 熱水槽 │ ↓ 回水罐 ─ ──────┛┏→ 引風(fēng)機(jī) →排空 料漿儲(chǔ)罐 → 管道過濾器 → 螺桿泵 → 干燥塔 → 大袋濾器 ─│ ┏→ 引風(fēng)機(jī) →排空 ↑ ┖→ 小袋濾器 ─│ 熱風(fēng) ┖→ 料倉 →成品 流程簡述 : 工藝水經(jīng)工藝水過濾器過濾，去除機(jī)械雜質(zhì)，濾液進(jìn)入離子交換器，去除 Ca2+ 、 Mg2+進(jìn)入工藝水罐。沉淀二氧化硅在常溫 ~700℃溫度范圍內(nèi)加熱不會(huì)改變其無定型結(jié)構(gòu)，但大于 700℃后比表面積逐漸減小，這表明結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，表面熔結(jié)，吸附能力相應(yīng)減小。品種不同，分散程度也不一樣。 結(jié)晶二氧化硅是三維晶體結(jié)構(gòu)，沉淀二氧化硅是無規(guī)則二元線性結(jié)構(gòu)。 氫氣經(jīng)納氏泵加壓后，經(jīng)氣水分離器冷凍脫水，硅膠干燥、過濾除塵后送水解爐。它的觸變效應(yīng)比沉淀二氧化硅有效得多。氣相二氧化硅型號的分級多按比表面的大小而定。由于生產(chǎn)中有微量的氯化氫存 在，使產(chǎn)品 pH值約為 ~。氣相二氧化硅在硅橡膠混煉過程中的“結(jié)構(gòu)化”現(xiàn)象與此有關(guān)。 氣相二氧化硅在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是無規(guī)節(jié)的三維體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部排列成緊密的填滿狀態(tài)。 二、 氣相二氧化硅 （ 1）性質(zhì) 氣相二氧化硅是合成的無機(jī)硅酸，是具有無定型結(jié)構(gòu)的高度分散的白色微粉末。 1957 年以前，橡膠工業(yè)是以硅酸鹽類白炭黑為主，但其后幾年直到現(xiàn)在，二氧化硅類白炭黑逐步取代了硅酸鹽類白炭黑。 80 年代中期，發(fā)達(dá)國家的合成硅酸產(chǎn)品，年產(chǎn)量已達(dá) 72 萬噸，其中，氣相二氧化硅占六萬噸。在德國學(xué)者赫斯特歐洲在 幾年以后才出現(xiàn)。二者都可使用這個(gè)名稱，這一名稱相當(dāng)于英語中常用的術(shù)語“ Silica”。 早在 1887 年，文獻(xiàn)中就曾提到過用 石英砂和焦炭的電護(hù)法反應(yīng)制硅酸產(chǎn)品，第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，已經(jīng)有了合成硅酸產(chǎn)品。德國也是從制造硅酸鈣和硅酸鋁開始（ Calsil， Silteg AS5）。范茲 (Horst Fer)對合成硅酸系統(tǒng)分類中，屬高溫?zé)峤夥ü杷犷惍a(chǎn)品。我國氣相二氧化硅的生產(chǎn)始于 70 年代，目前只有沈陽、上海兩地生產(chǎn)，產(chǎn)量還滿足不了國內(nèi)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 80 年代中期，發(fā)達(dá)國家合成硅酸產(chǎn)品的年產(chǎn)量達(dá) 72 萬噸，其中沉淀法白炭黑占 66 萬噸。它的組成可以用 SiO2它沒有毛細(xì)管結(jié)構(gòu)?！敖Y(jié)構(gòu)化”現(xiàn)象隨表面羥基的增高而增強(qiáng)，隨表面水分的增大而減弱。二氧化硅表面酸性點(diǎn)，能促進(jìn)氧化物分解，因而能稍稍及其交聯(lián)效應(yīng)。 氣相二氧化硅由原生粒子到次生粒子在相互粘附成凝聚狀態(tài)，其粒子直徑并不均一，事實(shí)上，它是一種分散體系。同時(shí)比表面積對增稠和觸變效應(yīng)的影響也大，一般來說，比表面積越大，稠度越大和觸變性越高。 氫氣和空氣在合成水解爐上部噴嘴處燃燒，同時(shí)通入四氯化硅 ,燃燒形成 1000℃左右的高溫，同時(shí)生成水蒸氣，水蒸氣將四氯化硅水解成二氧化硅和 HCl 氣體。沉淀二 氧化硅內(nèi)部存在著硅酸鈉形式的硅酸分子骨架 │ │ │ ─ Si─ O─ Si─，這種長分子的縮和，分子間排列較為疏松，且有 │ │ │ 較多的二維結(jié)構(gòu)，因此會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)現(xiàn)象。粒子分散程度與其比表面積有關(guān)，即比表面積大的，分布窄；比表面積小的，分布寬。 沉淀二氧化硅的表面有極強(qiáng)的化學(xué)吸附性，這與其表面羥基的存在有關(guān) ，它的表面羥即刻和分子以氫鍵的形式結(jié)合而形成多分子吸附層。 水玻 璃溶液在水玻璃配置槽中，加入適量的工藝水制成合適的水玻璃溶液，經(jīng)壓濾機(jī)過濾除去沉淀物，經(jīng)水玻璃中間泵打到水玻璃計(jì)量槽，經(jīng)計(jì)量，用水玻璃輸送泵送到反應(yīng)器。 聯(lián)堿廢液法 （ 1） 生產(chǎn)原理 聯(lián)堿廢液的主要成分是 NH4C
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