專利名稱：一種含氟硅膠制備白炭黑的方法
技術領域：
本發明涉及化工領域，具體來說涉及一種制備白炭黑的方法。
背景技術：
磷肥工業生產中副產大量的氟硅酸，以氟硅酸為原料制備無水氟化氬， 回收了大部分氟，但又副產含氟硅膠。這種硅膠活性較差、又含氟，不能 作為橡膠或其它領域的填料，堆放因含氟又會造成環境污染。
重慶化工研究院1989年申請的發明專利"用硅砂生產白炭黑的新工藝" (CN1036746)是用經過除鐵處理的，Si02含量不低于99%的硅砂與氟化 銨反應生成氟硅酸銨，再用25-28°/。的氨水沉淀，經過濾、洗滌、干燥、粉 碎得到白炭黑產品。天津化工研究院1993年申請的發明專利"含氟硅膠制 高補強白炭黑的工藝方法"(CN1092790)是利用普釣磷肥副產的廢硅膠為 原料，溶于氟化銨溶液中，加熱煮沸，生成氟硅酸銨溶液，然后加10-30% 的氨水沉淀出二氧化硅，再經過濾、洗滌、干燥得到比表面積為100-250m2/g 的白炭黑產品。上述二個專利雖能制取高補強白炭黑，但在沉淀過程中均 使用氨水進行沉淀，隨氨水一起帶入系統的大量水，不論是制備白炭黑或 回收氟，為解決水平衡，只能將水蒸發、能耗大。而且為了處理溶解過程》丈 出的氨氣，需增加氨回收裝置。
由于采用氟硅酸生產無水氟化氫時副產的廢硅膠中含有大量的氟，其 形態和組成均不同于上述專利的硅砂，或普鈣磷肥副產的廢硅膠。因此為 了制備白炭黑和回收廢硅膠中的氟不能直接采用上述方法。
發明內容
本發明的目的在于克服上述缺點而提供的一種含氟硅膠利用率高，工 藝流程筒單、設備少、操作簡便、生產成本低且易于實現工業化生產的含 氟硅膠制備白炭黑的方法。
本發明的一種含氟硅膠制備白炭黑的方法，包括下述步驟
(1) 含氟硅膠溶解在帶攪拌M。熱裝置的溶解釜中，加入含氟硅膠 和氟化銨溶液，以Si02計氟化銨和含氟硅膠摩爾比為理論用量的I.5-2.5,
料漿在溶解釜內保持沸騰，至硅膠全部溶解，經過濾得到氟硅酸銨溶液； 放出的氨和水蒸汽通過冷凝器，冷凝水回流至溶解反應釜，通過冷凝器后 的氨直接引入沉淀釜；
(2) 白炭黑沉淀將氟珪酸銨溶液打入沉淀釜，首次通入占總氨重量 的10-20%氨，控制溫度10-20。C;將來自溶解釜通過冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制溫度20-7(TC，最后補加氨氣使沉淀料漿的pH值為8.5-10，控 制溫度50-60。C;沉淀反應生成的白炭黑料漿打入陳化槽陳化1-3小時，然 后過濾、進行六次逆流洗滌，vW濾液中分出由含氟石圭膠中的氟所生成的氟 化銨溶液，其余濾液和一洗液合并打入氟化銨溶液貯槽，用于含氟硅膠的 下一次溶解，第二至六次的洗液分別收集于相應的貯槽中，用于下一次的 第一至五次洗滌，第六次用清水，濾餅經干燥得到白炭黑。
上述含氟硅膠制備白炭黑的方法，其中分出的氟化銨溶液經濃縮、 冷卻結晶、過濾、氣流干燥制得氟化銨產品。
本發明與現有技術相比可知，本發明采用的是氟硅酸制取無水氟化氬 副產的含氟硅膠為原料，將含氟硅膠溶于氟化銨溶液，反應生成氟硅酸銨 溶液；氟硅酸銨溶液中再通入氨，沉淀出白炭黑。這是一個可逆反應，反 應方^呈式如下
6NH4F + Si02 ^~~(NH4)2SiF6 + 4NH31 + 2H20
本發明將反應溶解過程生成的氨直接用于沉淀白炭黑，不會給反應系 統帶入大量水，減少了能耗，無需建設氨回收裝置。本發明中含氟硅膠中 的二氧化硅全部得以利用。副產含氟硅膠中夾帶的氟，在沉淀白炭黑的同 時生成氟化銨，氟以氟化銨副產品的形式得到利用。對溶解過程放出的氨 直接用于沉淀白炭黑的反應，簡化了工藝流程，氨和氟化銨在系統內進行 了循環利用。因而具有工藝原材料消耗少、成本低，在制備出白炭黑的同 時，解決了氨和氟的回收利用問題，避免了環境的污染。
具體實施方式
實施例1:
(1) 含氟硅膠溶解在帶攪拌加熱裝置的1000升溶解釜中，加入含 氟硅膠80kg ( Si02含量27%, F含量8% )和氟化銨溶液600kg (濃度20% ); 料漿在溶解釜內保持沸騰，至硅膠全部溶解，經過濾得到氟硅酸銨溶液； 放出的氨和水蒸汽通過冷凝器，冷凝水回流至溶解反應釜，通過冷凝器后 的氨直接引入沉淀釜；
(2) 白炭黑沉淀將氟硅酸銨溶液打入1000升沉淀釜，首次通入氨 氣3.0kg,控制溫度10。C;將來自溶解釜通過冷凝器后的氨通入沉淀釜，控 制溫度70。C;補加氨使沉淀料漿的pH值為8.5,控制溫度50。C;將生成的 白炭黑料漿打入陳化槽陳化1小時，然后過濾、進行六次逆流洗滌，從濾 液中分出由含氟硅膠中的氟所生成的氟化銨溶液；其余濾液和一洗液合并 打入氟化銨溶液貯槽，用于含氟硅膠的下一次溶解，第二至六次的洗液分 別收集于相應的貯槽中，用于下一次的第一至五次洗滌，第六次用清水， 濾餅經干燥得到DBP吸收值2.4cm3/g的白炭黑23.2kg。
分出的氟化銨溶液，經濃縮、冷卻結晶、過濾、氣流干燥制得氟化銨 產品12.8kg。
4實施例2:
(1) 含氟硅膠溶解在帶攪拌加熱裝置的1000升溶解釜中，加入含 氟硅膠80kg ( Si02含量35.7%， F-含量10.8% )和氟化銨溶液880kg (濃度 30%);料漿在溶解釜內保持沸騰，至硅膠全部溶解，經過濾得到氟硅酸銨 溶液；放出的氨和水蒸汽通過冷凝器，冷凝水回流至溶解反應釜，通過冷 凝器后的氨直接引入沉淀釜；
(2) 白炭黑沉淀將氟硅酸銨溶液打入1000升沉淀釜，首次通入氨 氣6.0kg，控制溫度20。C;將來自溶解釜通過冷凝器后的氨通入沉淀釜，控 制溫度50。C;補加氨氣使沉淀料漿的pH值為9.5，控制溫度6(TC;將生成 的白炭黑料漿打入陳化槽陳化2小時，然后過濾、進行六次逆流洗滌，從 濾液中分出由含氟硅膠中的氟所生成的氟化銨溶液；其余濾液和一洗液合 并打入氟化銨溶液貯槽，用于含氟硅膠的下一次溶解，第二至六次的洗液 分別收集于相應的貯槽中，用于下一次的第一至五次洗滌，第六次用清水， 濾餅經干燥得到DBP吸收值2.1cmVg的白炭黑30.7kg。
分出的氟化銨溶液，經濃縮、冷卻結晶、過濾、氣流干燥制得氟化銨 產品17kg。
實施例3:
(1) 含氟硅膠溶解在帶攪拌加熱裝置的1000升溶解釜中，加入含 氟硅膠80kg ( Si02含量35.7%, F-含量10.8% )和氟化銨溶液880kg (濃度 30%);料漿在溶解釜內保持沸騰，至硅膠全部溶解，經過濾得到氟硅酸銨 溶液；放出的氨和水蒸汽通過冷凝器，冷凝水回流至溶解反應釜，通過冷 凝器后的氨直接引入沉淀釜；
(2) 白炭黑沉淀將氟硅酸銨溶液打入1000升沉淀釜，首次通入氨 氣8.0kg,控制溫度2(TC;將來自溶解釜通過冷凝器后的氨通入沉淀釜，控 制溫度40。C;補加氨氣使沉淀料漿的pH值為10,控制溫度5(TC;將生成 的白炭黑料漿打入陳化槽陳化3小時，然后過濾、進行六次逆流洗滌，從 濾液中分出由含氟硅膠;的氟所生成的氟化銨溶液；其余濾液和一洗液合 并打入氟化銨溶液貯槽，用于含氟硅膠的下一次溶解，第二至六次的洗液 分別收集于相應的貯槽中，用于下一次的第一至五次洗滌，第六次用清水， 濾餅經干燥得到DBP吸收值2.5cm3/g的白炭黑30.7kg。
分出的氟化銨溶液，經濃縮、冷卻結晶、過濾、氣流干燥制得氟化銨 產品17kg。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式 上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以 上實施例所作的任何筒單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方 案的范圍內。
權利要求
1、一種含氟硅膠制備白炭黑的方法，包括下述步驟(1)含氟硅膠溶解在帶攪拌及加熱裝置的溶解釜中，加入含氟硅膠和氟化銨溶液，以SiO2計氟化銨和含氟硅膠摩爾比為理論用量的1.5-2.5，料漿在溶解釜內保持沸騰，至硅膠全部溶解，經過濾得到氟硅酸銨溶液；放出的氨和水蒸汽通過冷凝器，冷凝水回流至溶解反應釜，通過冷凝器后的氨直接引入沉淀釜；(2)白炭黑沉淀將氟硅酸銨溶液打入沉淀釜，首次通入占總氨重量的10-20％氨，控制溫度10-20℃；將來自溶解釜通過冷凝器后的氨通入沉淀釜，控制溫度20-70℃，最后補加氨氣使沉淀料漿的pH值為8.5-10，控制溫度50-60℃；沉淀反應生成的白炭黑料漿打入陳化槽陳化1-3小時，然后過濾、進行六次逆流洗滌，從濾液中分出由含氟硅膠中的氟所生成的氟化銨溶液，其余濾液和一洗液合并打入氟化銨溶液貯槽，用于含氟硅膠的下一次溶解，第二至六次的洗液分別收集于相應的貯槽中，用于下一次的第一至五次洗滌，第六次用清水，濾餅經干燥得到白炭黑。
2、 如權利要求1所述的含氟硅膠制備白炭黑的方法，其中分出的氟 化銨溶液經濃縮、冷卻結晶、過濾、氣流干燥制得氟化銨產品。
全文摘要
本發明公開了一種含氟硅膠制備白炭黑的方法，在帶攪拌及加熱裝置的溶解釜中，使含氟硅膠與氟化銨溶液反應，生成氟硅酸銨溶液。氟硅酸銨溶液用氨氣分三段沉淀白炭黑，生成的白炭黑料漿打入陳化槽陳化，然后過濾、進行六次逆流洗滌，第六次用清水；從濾液中分出部分氟化銨溶液，用于回收氟化銨，其余濾液和一洗液返回系統溶解含氟硅膠。濾餅經干燥得到白炭黑。本方法含氟硅膠利用率高，工藝流程簡單、設備少、操作簡便、生產成本低且易于實現工業化生產。
文檔編號C01B33/12GK101462726SQ20091010241
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月14日 優先權日2009年1月14日
發明者馮勝波, 劉松林, 白瑞瑜, 陸鳳英, 駱吉林 申請人:甕福(集團)有限責任公司;浙江天成工程設計有限公司