Negro seda
El negro seda es el nombre general para los productos de silicato y ácido silícico amorfo de rayos X en polvo blanco, en referencia principalmente a la sílice precipitada y al dióxido de silicio en fase de vapor, geles de sílice ultrafinos. y aerogeles, incluidos silicato de aluminio sintético en polvo y silicato de calcio, etc. El negro de humo blanco es un material poroso y su composición se puede expresar como SiO2·nH2O, donde el nH2O existe en forma de grupos hidroxilo superficiales. Soluble en álcali cáustico y ácido fluorhídrico, pero insoluble en agua, disolventes y ácidos (excepto ácido fluorhídrico). Es resistente a altas temperaturas, no inflamable, insípido, inodoro y tiene un buen aislamiento eléctrico.
El negro de humo blanco generalmente se divide en sílice con método de precipitación y sílice con método en fase gaseosa según el método de producción. La sílice en fase de vapor normalmente son nanopartículas coloidales sólidas translúcidas, floculentas, amorfas y blancas (tamaño de partícula inferior a 100 nm), no tóxicas y con una enorme superficie específica (100 ~ 400 m2/g). La sílice en fase de vapor es toda nanosílice, con una pureza del producto de hasta el 99% y un tamaño de partícula de hasta 10 ~ 20 nm, pero el proceso de preparación es complejo y costoso. La sílice de precipitación se divide en sílice de precipitación tradicional y sílice de método de precipitación especial; El primero se refiere a la sílice producida utilizando ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, CO2 y vidrio soluble como materias primas básicas, mientras que el segundo se refiere a la sílice producida mediante tecnología de hipergravedad, método sol-gel, método de cristal químico y cristalización secundaria. Sílice producida mediante métodos especiales como como el método o el método de microemulsión micelar inversa.
La sílice precipitada se utiliza principalmente como agente de refuerzo para caucho natural y caucho sintético, agente de fricción de pasta de dientes, etc. La sílice pirógena se utiliza principalmente como agente de refuerzo para caucho de silicona, recubrimientos y espesantes de resina insaturada. El gel de sílice ultrafino y el aerogel se utilizan principalmente como agentes mateantes de recubrimiento, espesantes, agentes de apertura de películas plásticas, etc.
2. Método de producción
El método tradicional de preparación de sílice es utilizar silicato de sodio, tetracloruro de silicio y ortosilicato de etilo como fuentes de silicio, además del silicato de sodio, otros costos son muy altos. alto. El nuevo método utiliza minerales no metálicos baratos como fuente de silicio, lo que reduce en gran medida el costo de producción de sílice.
2.1 Método tradicional
(1) Método en fase de vapor
Es principalmente el método de deposición química de vapor (CAV), también conocido como método de pirólisis, método seco o Método de combustión. Las materias primas son generalmente tetracloruro de silicio, oxígeno (o aire) e hidrógeno, que reaccionan a altas temperaturas. La fórmula de reacción es:
SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl
El aire y el hidrógeno se presurizan, separan, enfrían y deshidratan respectivamente, el gel de sílice se seca, se espolvorea y se filtra antes de ser enviado. al horno de hidrólisis sintética. La materia prima de tetracloruro de silicio se envía a la torre de destilación para su rectificación, se calienta y se evapora en el evaporador y se envía al horno de hidrólisis sintética con aire seco y filtrado como portador. Después de vaporizar el tetracloruro de silicio a alta temperatura (temperatura de la llama 1000~1800 ℃), se combina con una cierta cantidad de hidrógeno y oxígeno (o aire) para realizar la hidrólisis en fase gaseosa a una temperatura alta de aproximadamente 1800 ℃; generado en este momento es extremadamente fino y forma un aerosol con gas, que es difícil de capturar, por lo que primero se reúne en partículas más grandes en el acumulador, luego se recoge en el separador ciclónico y luego se envía al horno de desacidificación para purgar. la sílice pirógena con aire que contiene nitrógeno. Cuando el valor de pH alcance 4 a 6, el producto terminado estará listo.
La empresa alemana Degussa y la estadounidense Cabot Company son líderes mundiales en tecnología de producción en fase gaseosa. Su equipo de producción es a gran escala, tiene un alto grado de automatización, bajo costo de producto, muchas marcas (especialmente marcas de productos especiales funcionales utilizadas en campos especiales) y buena calidad, como una distribución superficial uniforme y un bajo contenido de humedad. Shenyang Chemical Co., Ltd. de mi país y Shanghai Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd. también utilizan el método de fase gaseosa para la producción, pero su escala de producción, tecnología de producción, nivel de automatización y marcas de productos son mucho menores que los de las grandes empresas extranjeras. empresas.
(2) Método de precipitación
El método de precipitación también se llama método de acidificación con silicato de sodio. Utiliza una solución de vidrio soluble y ácido para reaccionar, y luego se somete a precipitación, filtración y lavado. secar y calcinar para obtener negro de carbón. La fórmula de reacción es:
Na2SiO3 + 2H+ —> Negro de humo blanco + 2Na+ + H20
La mayoría de las empresas de producción nacional utilizan el método de precipitación.
2.2 Nuevo método
El nuevo método utiliza principalmente minerales no metálicos y sus extensiones como fuentes de silicio y utiliza el método de precipitación para preparar negro de humo blanco. La tecnología clave es convertir la sílice cristalina y los silicatos en sílice amorfa.
Las principales materias primas incluyen wollastonita, ópalo, halloysita, olivino, serpentita, caolín, caolín duro, ganga de carbón, cenizas volantes, etc.
Este informe se centra en la tecnología de proceso para preparar sílice utilizando caolín o caolín duro, ganga de carbón o cenizas volantes como materias primas.
(1) Utilice caolín o caolín duro como materia prima
Primero triture el caolín o el caolín duro hasta una malla de 50 ~ 60 y luego tuéstelo a una temperatura alta de 500 ~ 600 ℃ durante 2 horas, luego mezclar la tierra tostada y el ácido clorhídrico industrial con una concentración del 30% según la proporción de 1:2,5 (peso), lixiviación ácida a aproximadamente 90°C durante 7 horas, neutralizar, filtrar, lavar y secado para obtener sílice La calidad del producto cumple con la norma GB10507-89 al mismo tiempo, se obtiene un agente purificador de agua de alta eficiencia. Las fórmulas de reacción de tostación y lixiviación ácida son las siguientes:
Tostación: Al2O3?2Si02?2H20 —> Al2O3?2Si02 + 2H20
Lixiviación ácida: Al2O3?2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3? 6H20 + 2SiO2
(2) Utilice ganga de carbón o cenizas volantes como materia prima
Primero triture la ganga de carbón o las cenizas volantes hasta obtener un tamaño de partícula inferior a 120 mesh. , y luego divídalo en dos pasos:
El primer paso es producir silicato de sodio: mezcle la ganga de carbón triturado o cenizas volantes y carbonato de sodio en una proporción en peso de 1:50, fundido a alta temperatura ( 1400~1500℃, 1 hora) y extraer con agua se puede obtener remojando (por encima de 100°C, 4 a 5 horas), filtrando para eliminar las impurezas y concentrando el filtrado a 45 a 46 grados Baume.
El segundo paso es producir sílice: primero prepare silicato de sodio en una solución de vidrio soluble (el módulo es 2,4~3,6, el contenido de SiO2 es 4~10%) y luego agregue 5~20% de ácido sulfúrico. Medio lixiviación ácida (28~32℃, 8~16 horas), luego elevar la temperatura a 80℃, agitar, ajustar el valor del pH a 5~7, envejecer durante 20 minutos y luego filtrar, lavar, secar y clasificar para obtener blanco negro carbón. El negro de carbón blanco es activo y tiene una alta pureza.
3. Capacidad de producción/producción
La producción nacional está dominada por la sílice de precipitación. La producción industrial de sílice de precipitación se realizó en 1958, pero la producción fue pequeña y el desarrollo fue lento. En 1987, la producción fue de sólo 2.687 toneladas; en 1990, superó las 10.000 toneladas y alcanzó las 10.600 toneladas; en 1994, aumentó a 28.100 toneladas, un aumento de 9,4 veces en comparación con 1987, la producción de sílice de mi país alcanzó unas 80.000 toneladas; toneladas; en 2004 ascendió a casi 300.000 toneladas. Se puede observar que la producción de sílice de mi país ha crecido a pasos agigantados en la última década.
La producción nacional de sílice está ampliamente distribuida, y más de una docena de provincias y ciudades la producen. Entre ellas, Fujian, Shandong, Jiangsu, Jiangxi y otras provincias tienen la mayor producción. En la actualidad, hay decenas de empresas productoras de sílice en China, con una capacidad de producción total de aproximadamente 400.000 toneladas al año. Entre ellas, las mayores empresas productoras de sílice de precipitación incluyen Fujian Nanping Jialian Chemical Co., Ltd., Shanghai Jiuchen Fine Chemical Co., Ltd., Zhuzhou Xinglong Chemical Industry Co., Ltd., Luodia Silica (Qingdao) Co., Ltd. , Wuxi Heng Heng Silica Co., Ltd., Tengzhou Xinxu Chemical Co., Ltd., etc. Las empresas de producción de sílice en fase de vapor a gran escala incluyen Shenyang Chemical Industry Co., Ltd., Guangzhou Jibishi Technology Industrial Co., Ltd., etc.
Debido a las perspectivas optimistas del mercado de la sílice, algunas empresas nacionales están actualmente construyendo o planeando construir proyectos de sílice, incluidas renovaciones, ampliaciones y nuevas construcciones. Como Shanghai Jiuchen Fine Chemical Co., Ltd., Puyang Guangpu Petrochemical Company, Hubei Xingfa Group, etc.
Se espera que la producción de sílice de mi país alcance alrededor de 350.000 toneladas en 2005, y se espera que la capacidad de producción de sílice de mi país supere la marca de 500.000 toneladas/año en 2006