專利名稱：一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法
技術領域：
本發明涉及一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法，屬于煤化工技術領域。
背景技術：
煤矸石為原料制備白炭黑的工藝過程中，有一個550°C -700°C高溫煅燒活化過程。對于常規鍛燒工藝而言，實際操作過程中煤矸石在550°C -700°C燃燒狀態很不穩定，鍛燒過程中的溫度控制就變得很難，從而鍛燒產物質量很不穩定，同時煤矸石中的碳質也得不到充分的利用。此外，我國的煤炭普遍含有一定的硫份，為了滿足排放要求鍛燒時必須引入脫硫工藝，目前較為先進的是摻鈣鍛燒脫硫工藝。然而煤矸石熱活化的脫硫要考慮雜質的引入以及脫硫溫度的制約(煤的摻鈣脫硫溫度要在850°C以上)，或者采取鍛燒后脫硫的手段，這樣勢必會增加脫硫成本，降低脫硫效率。為了解決這兩個問題，一些工藝采取了摻 加助劑鍛燒的手段，使煤矸石在較高鍛燒溫度條件下仍能得到高活性產物，如按煤矸石中氧化鋁含量加入0. 5倍-I倍的碳酸鈉在700°C -900°C下焙燒，這種摻加助劑鍛燒工藝不但增加了能耗也增加了原料成本。此外，由于煤矸石中碳質含量差異很大，現有鍛燒工藝對不同批次煤矸石的適應性普遍較低，例如為了維持鍛燒溫度的穩定，在實際操作中，當碳質含量少時，需摻煤鍛燒，從而降低了單位時間鍛燒爐煤矸石的處理量；當碳質含量多時，需在鍛燒爐中增加冷卻裝置移熱，熱量得不到充分利用且利用手段受到很大約束。
發明內容
本發明的目的是克服現有以煤矸石為原料制備白炭黑的工藝中存在原料成本高、鍛燒溫度難以控制等缺陷，提供一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法。本發明將粉磨后的煤矸石首先在無氧條件下高溫煅燒熱解，熱解后的煤矸石進入酸浸槽浸取，過濾后以酸式鋁液為原料來制備偏鋁酸鈉，再利用堿法提取濾渣中的二氧化硅堿式浸取液為原料，采用碳化反應法制備白炭黑。本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明的一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法，包括下列步驟I)先將煤矸石研磨得到50 200目煤矸石粉，粉磨后的煤矸石在無氧條件下以500°C 700°C高溫煅燒熱解I 2h ;2)向第I)步熱解后的煤矸石粉中加入酸液，在酸液中浸取2 3h，酸液和煤矸石粉的固液比為I : 4 8，浸取溫度為60 80°C ;所述酸液為3 5mol/L鹽酸溶液，6 8mol/L硫酸溶液，5 7mol/L硝酸溶液中的一種；3)過濾第2)步酸化后的煤矸石粉，向濾液中加入2 10mol/L的NaOH溶液，調節pH為11 13，使紅色沉淀析出，再次過濾，濾液濃縮結晶可得到偏鋁酸鈉；4)對第3)步得到的反應物再次過濾，得到的濾液濃縮結晶可得到偏鋁酸鈉；得到的紅色沉淀加入到質量濃度為10% 50%的NaOH溶液中，固液比I : I 2，然后將溫度加熱至80 100°C恒溫反應I 2h，過濾，蒸發濃縮濾液得到波美度43 45的水玻璃；5)向第4)步得到的水玻璃中加入表面活性劑，添加量為水玻璃質量的0. 5% 2%，然后在50 80°C溫度下通入CO2氣體，溶液逐漸變為乳白色，當體系pH為9 10時停止通入CO2氣體，常溫陳化0. 5 Ih ;其中，表面活性劑為分子量為6000的聚乙二醇、分子量為4000的聚乙二醇、分子量為2000的聚乙二醇中的一種；6)陳化結束后，將第5)步的反應物放入超聲振蕩器中并在50 80°C溫度下處理0. 5 Ih,過濾,沉淀物用無水乙醇洗漆3 5次,然后用蒸懼水洗漆至PH值為6 8,干燥后，將得到的固體在400 600°C下高溫灼燒I 3h，得到白炭黑產品。有益效果 本發明采用較低溫度和較短時間對煤矸石鍛燒，不需添加助劑，節約了能源和資源；鍛燒爐內溫度均勻可控，鍛燒產物質量穩定活性高；碳質燃燒熱的利用更加充分；碳質燃燒熱的利用更加靈活且易實現自動化控制，對煤矸石碳質含量變化的適應性強，環境友好無污染，燃燒爐脫硫不受溫度限制，脫硫效率高且對煤矸石的活化無影響。而且生產過程中可以聯產偏鋁酸鈉，提高煤矸石的利用價值。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明的內容作進一步說明。實施例I先將煤矸石研磨得到100目煤矸石粉，粉磨后的煤矸石熱解爐內無氧條件下700°C煅燒熱解Ih ;取熱解后的煤矸石粉50g加入300g濃度為3mol/L的鹽酸溶液，在酸浸槽浸取，酸浸槽溫度維持在60°C;過濾，將濾渣加入到IOOg濃度為50% NaOH溶液中，升溫至100°C反應lh，過濾，蒸發濃縮濾液得到波美度43的水玻璃；向水玻璃中加入Ig聚乙二醇6000，在50°C時通入CO2,溶液逐漸變為乳白色，當體系pH為10時停止通入CO2氣體，靜置，常溫陳化0. 5h ;陳化結束后，放入超聲振蕩器中50°C處理lh，過濾、先用乙醇洗滌3次，再用蒸餾水洗至中性，干燥，將得到的固體在馬弗爐中600°C高溫灼燒lh，得到白炭黑產品。經測試產品的各項指標達到HG/T3061-1999的要求。實施例2先將煤矸石研磨得到60目煤矸石粉，粉磨后的煤矸石熱解爐內無氧條件下650°C高溫煅燒熱解I. 5h ;取熱解后的煤矸石粉50g加入400g濃度為6mol/L的硫酸溶液，在酸浸槽浸取，酸浸槽溫度維持在80°C ;過濾，將濾渣加入到IOOg濃度為50% NaOH溶液中，升溫至80°C反應2h，過濾，蒸發濃縮濾液得到波美度45的水玻璃；向水玻璃中加入2g聚乙二醇4000，在60°C時通入CO2，溶液逐漸變為乳白色，當體系pH為9時停止通入CO2氣體，靜置，常溫陳化Ih ;陳化結束后，放入超聲振蕩器中60°C處理lh，過濾、先用乙醇洗滌5次，再用蒸餾水洗至中性，干燥，將得到的固體在馬弗爐中650°C高溫灼燒0. 5h，得到白炭黑產品。經測試產品的各項指標達到HG/T3061-1999的要求。實施例3先將煤矸石研磨得到80目煤矸石粉，粉磨后的煤矸石熱解爐內無氧條件下750°C高溫煅燒熱解Ih ;取熱解后的煤矸石粉50g加入300g5mol/L的硝酸溶液，在酸浸槽浸取，酸浸槽溫度維持在70°C;過濾，將濾渣加入到IOOg濃度為50%的NaOH溶液中，升溫至70°C反應I. 5h，過濾，蒸發濃縮濾液得到波美度44的水玻璃；向水玻璃中加入2. 5g聚乙二醇2000，在80°C時通入CO2,溶液逐漸變為乳白色，當體系pH為10時停止通入CO2氣體，靜置，常溫陳化Ih ;陳化結束后，放入超聲振蕩器中80°C處理lh，過濾、先用乙醇洗，再用蒸餾水 洗至中性，干燥，將得到的固體在馬弗爐中500°C高溫灼燒2h，得到白炭黑產品。經測試產品的各項指標達到HG/T3061-1999的要求。
權利要求
1.一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法，其特征在于包括下列步驟 1)先將煤矸石研磨得到50 200目煤矸石粉，粉磨后的煤矸石在無氧條件下以500°C 700°C高溫煅燒熱解I 2h ; 2)向第I)步熱解后的煤矸石粉中加入酸液，在酸液中浸取2 3h，酸液和煤矸石粉的固液比為I : 4 8，浸取溫度為60 80°C;所述酸液為3 5mol/L鹽酸溶液，6 8mol/L硫酸溶液，5 7mol/L硝酸溶液中的一種； 3)過濾第2)步酸化后的煤矸石粉，向濾液中加入2 lOmol/L的NaOH溶液，調節pH為11 13，使紅色沉淀析出； 4)對第3)步得到的反應物再次過濾，得到的紅色沉淀加入到質量濃度為10% 50%的NaOH溶液中，固液比I : I 2，然后將溫度加熱至80 100°C恒溫反應I 2h，過濾，蒸發濃縮濾液得到波美度43 45的水玻璃； 5)向第4)步得到的水玻璃中加入表面活性劑，添加量為水玻璃質量的0. 2%,銀后在50 80°C溫度下通入CO2氣體，溶液逐漸變為乳白色，當體系pH為9 10時停止通A CO2氣體，常溫陳化0. 5 Ih ;其中，表面活性劑為分子量為6000的聚乙二醇、分子量為4000的聚乙二醇、分子量為2000的聚乙二醇中的一種； 6)陳化結束后，將第5)步的反應物放入超聲振蕩器中并在50 80°C溫度下處理0.5 Ih,過濾,沉淀物用無水乙醇洗漆3 5次,然后用蒸懼水洗漆至PH值為6 8,干燥后，將得到的固體在400 600°C下高溫灼燒I 3h，得到白炭黑產品。
2.如權利要求I所述的一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法，其特征在于對第3)步得到的反應物再次過濾，得到的濾液濃縮結晶可得到偏鋁酸鈉。
全文摘要
本發明涉及一種煤矸石無氧高溫煅燒熱活化制備白炭黑的方法，屬于煤化工技術領域。本發明的目的是克服現有以煤矸石為原料制備白炭黑的工藝中存在原料成本高、鍛燒溫度難以控制等缺陷。本發明將粉磨后的煤矸石首先在無氧條件下高溫煅燒熱解，熱解后的煤矸石進入酸浸槽浸取，過濾后以酸式鋁液為原料來制備偏鋁酸鈉，再利用堿法提取濾渣中的二氧化硅堿式浸取液為原料，采用碳化反應法制備白炭黑。本發明的制備白炭黑的工藝，不需添加助劑，節約了能源和資源；鍛燒爐內溫度均勻可控，鍛燒產物質量穩定活性高；碳質燃燒熱的利用更加充分。
文檔編號C01B33/12GK102701220SQ20121015873
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者韓釗武 申請人:韓釗武