一種色素炭黑氧化-造粒裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種色素炭黑氧化-造粒裝置，屬于色素炭黑的生產領域。
【背景技術】
[0002] 炭黑是由烴類物質（固態、液態或氣態）經不完全燃燒或裂解生成的。全世界生產 的炭黑有90%是作為補強劑使用到橡膠領域里，只有不到10%的炭黑作為著色顏料使用到 涂料、油墨及塑料等行業。作為黑色的顏料，炭黑具有極佳的黑度，耐高溫、耐光性好、化學 穩定好，價格便宜，是一種應用極廣的黑色顏料。
[0003] 色素炭黑使用過程中往往需要面對三方面的難題：
[0004] 首先是炭黑難以分散的問題。
[0005] 造成炭黑難以分散的原因是：普通色素炭黑的粒徑只有8~100nm，粒子表面能 高，難潤濕，易自聚，是所有顏料中最難分散的一種，在涂料、油墨、塑膠體系中很難通過機 械的力量把炭黑分散、還原到原始的納米存在狀態，即使是分散開來，在范德華力的作用 下，炭黑的粒子會自發地絮聚到一起，
[0006] 解決普通色素炭黑難以分散的主要技術方案就是對其表面進行氧化處理，對炭黑 氧化的方法多種多樣，裝置也各不相同，例如，授權公告號為CN201842796U的實用新型專 利"一種炭黑臭氧氧化裝置"就給出一種臭氧氧化的反應裝置。
[0007] 其次是環保安全的問題。
[0008] 在色素炭黑生產過程中，由于炭黑原料油質量及生產工藝的控制的局限，在炭黑 產品表面往往吸附有未完全裂解反應的芳烴油類物質，其中就有"多環芳烴"（PAHS)，有害 于人的身體健康，不符合對環保的要求，隨著環保意識的加強，越來越多的國家在制定環保 法規時，對炭黑表面吸附的多環芳烴含量提出越來越苛刻的要求。
[0009] 解決炭黑表面多環芳烴含量過高的方法是在高溫的環境下對炭黑進行氧化處理， 讓油狀的烴類物質與氧氣發生氧化反應生成無害的二氧化碳和水，例如，申請公布號為CN 102060281A的實用新型專利"炭黑、其制備方法及其用途"就給出一種通過電磁輻射處理 原料炭黑的裝置和方法。
[0010] 第三是粉塵污染的問題。
[0011] 粉狀炭黑比重小，易飛揚，使用粉狀炭黑生產涂料、油墨、塑膠產品時，投料過程極 易造成炭黑的粉塵污染。
[0012] 普通解決炭黑粉塵污染的有效方法是對炭黑進行造粒，但是過分或不恰當的造粒 也增加了炭黑在高分子材料里的分散難度，例如，濕法造粒的橡膠炭黑由于含有糖蜜、糊精 等添加劑，炭黑粒子堅硬，很難適用于涂料、油墨的生產，生產商們往往習慣使用粉狀的色 素炭黑產品，加重了粉塵污染的程度。 【實用新型內容】
[0013] 本實用新型公開了一種色素炭黑氧化-造粒裝置，使用該裝置能夠把炭黑的濕法 造粒與炭黑氧化兩種完全不相干的工藝有機結合起來，在對炭黑進行造粒的同時進行氧化 改性處理；在解決氧化改性的同時又解決了清除炭黑表面吸附有芳烴油類物質的問題；而 且炭黑的氧化過程在有水的環境中進行，有效解決了因炭黑氧化會產生高溫，容易造成火 災的安全難題；制得的產品亦粉亦粒，便于使用，便于分散，打破了炭黑非粉即粒的僵局。
[0014] 一種色素炭黑氧化-造粒裝置，該裝置由一級氧化-造粒機、二級氧化-造粒機、 回轉式干燥機三部分組成，本裝置以粉狀的色素炭黑為原料，在濕法造粒的同時，可以對炭 黑進行連續的濕法氧化處理，經過干燥，最終制得外觀亦粉亦粒的經過氧化處理的高甲苯 透光率色素炭黑產品。
[0015] 一種色素炭黑氧化-造粒裝置，該裝置可以單獨使用二級氧化-造粒機，以臭氧為 氧化劑，以粒狀炭黑為原料，對炭黑進行干法的氧化后處理。
[0016] 進一步，一級氧化-造粒機是一個由柱狀殼體及兩端為原片狀的填料壓塊所圍成 的封閉筒狀結構，電機通過皮帶輪帶動安置在軸承座上的轉軸勻速轉動，在轉軸上按照雙 螺旋線垂直排布有攪齒，柱狀殼體帶有蒸汽夾套，用來加熱筒體內的物料，柱狀殼體的上方 排布有雙氧水進液口和蒸汽進氣口，下方排布有冷凝水出口；
[0017] 對炭黑進行氧化造粒時，粉狀炭黑從粉狀炭黑進料口加入，雙氧水從雙氧水進液 口加入，在攪齒的攪動下，粉狀炭黑與雙氧水充分混合成粒并向粉狀炭黑進料口相反的方 向運動，炭黑發生氧化反應，形成的廢氣從安置在殼體上方的廢氣排氣口排出，濕粒子炭黑 則從殼體下方的濕炭黑粒子出口排出，接觸物料部分全部由不銹鋼制成。
[0018] 進一步，所述的攪齒按雙螺線垂直分布在轉軸上，相鄰攪齒間縱向距離為25mm，夾 角為22. 5°，攪齒頂端成45°。
[0019] 進一步，所述的一級氧化-造粒機濕炭黑粒子出口的下方安裝有氣密閥，濕炭黑 粒子出口通過氣密閥與二級氧化-造粒機的濕炭黑粒子進料口連接；氣密閥的作用是，保 證一級氧化-造粒機里產生的廢氣只能通過一級氧化-造粒機的廢氣排氣口排放，同時二 級氧化-造粒機里的廢氣無法進入一級氧化-造粒機。
[0020] 進一步，所述的二級氧化-造粒機的結構與一級氧化-造粒機的結構相似，也是一 個由柱狀殼體及兩端為原片狀的填料壓塊所圍成的封閉筒狀結構，電機通過皮帶輪帶動安 置在軸承座上的轉軸勻速轉動，在轉軸上按照雙螺旋線垂直排布有攪齒；
[0021] 從一級氧化-造粒機濕炭黑粒子出口排出的濕炭黑粒子經過氣密閥，從濕炭黑粒 子進料口穿過填料壓塊進入二級氧化-造粒機，在攪齒的攪動下，濕炭黑粒子繼續造粒、氧 化，并向進料口相反的方向運動，從安裝在另一端填料壓塊的排料口排出，臭氧則從安置在 靠近排料口一端的殼體下方的臭氧進氣口進入筒體；在尾氣風機的負壓作用下，進入筒體 的臭氧氣流與濕炭黑粒子的運動相向而行，臭氧被充分利用，氧化反應所產生的廢氣從安 置在靠近濕炭黑粒子進料口處的殼體上方的廢氣出氣口排出，完成氧化過程的炭黑濕粒子 最后從排料口排出，進入回轉干燥機；接觸物料部分全部由不銹鋼制成。
[0022] 進一步，所述的二級氧化-造粒機的排料口連接有氣密閥，氣密閥的作用是允許 炭黑濕粒子從排料口排除，不允許回轉干燥機內的廢氣從排料口進入二級氧化-造粒機。
[0023] 進一步，進入二級氧化-造粒機的臭氧是由臭氧發生器制得的，臭氧的濃度及流 速是決定產品氧化程度的另一重要條件，臭氧的流速由流量器控制。
[0024] 一種色素炭黑，由上述生產裝置產得，產得的色素炭黑粒子直徑在0. 01~0. 5毫 米之間，產品的視密度約為0. 1~0. 5g/ml，PH值約為1. 5~5. 5,甲苯透光率大于99%。
[0025] 本實用新型的一種色素炭黑氧化-造粒裝置，可以直接連接在爐法炭黑生產線 上，也可以粉狀的色素炭黑為原料進行濕法造粒、氧化后處理加工生產。
[0026] 本實用新型還有以下優點：
[0027] 1、產品的PH值為1. 5~5. 5,流動性好，分散性好，能夠滿足高檔涂料、油墨、塑膠 行業的需要；
[0028] 2、產品的甲苯透光率大于99%，分散性好、能降低應用體系粘度，同時滿足環保的 需要；
[0029] 3、產品脫開原來非粉即粒的傳統模式，可以通過調整干燥過程的溫度控制，降低 粒子的硬度，既易于產品使用過程中分散加工，又有利于產品的儲存、運輸和使用；
[0030] 4、生產過程可控，可以生產出系列的不同規格型號的色素炭黑產品。
[0031] 5、生產過程安全可靠。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本實用新型各裝置的連接示意圖。
[0033] 圖2為一級氧化-造粒機結構示意圖的正視圖。
[0034] 圖3為一級氧化-造粒機結構示意圖的側視圖。
[0035] 圖4為二級氧化-造粒機的結構示意圖。
[0036] 圖5為實施例一的工藝流程框圖。
[0037] 圖6為實施例二的工藝流程框圖。
[0038] 圖7為實施例三的工藝流程框圖。
[0039] 在圖中，A-級氧化-造粒機、B二級氧化-造粒機、C回轉干燥機、1殼體、2填 料壓塊、3電機、4皮帶輪、5軸承座、6轉軸、7攪齒、8蒸汽夾套、9雙氧水進液口、10蒸汽 進氣口、11冷凝水出水口、12粉狀炭黑進料口、13廢氣排氣口、14濕炭黑粒子出口、15廢氣 出氣口、16濕炭黑粒子進料口、17臭氧進氣口、18排料口。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0041] 如圖1，一種色素炭黑氧化-造粒裝置，該裝置由一級氧化-造粒機A、二級氧 化-造粒機B、回轉式干燥機C三部分組成，本裝置以粉狀的色素炭黑為原料，在濕法造粒的 同時，可以對炭黑進行連續的濕法氧化處理，經過干燥，最終制得外觀亦粉亦粒的經過氧化 處理的高甲苯透光率色素炭黑產品。
[0042] 本實用新型還可以單獨使用二級氧化-造粒機B，以臭氧為氧化劑，以粒狀炭黑為 原料，對炭黑進行干法的氧化后處理。
[0043] 如圖2、3所示，一級氧化-造粒機A是一個由柱狀殼體1及兩端為原片狀的填料 壓塊2所圍成的封閉筒狀結構，電機3通過皮帶輪4帶動安置在軸承座5上的轉軸6勻速 轉動，在轉軸6上按照雙螺旋線垂直排布有攪齒7,柱狀殼體1帶有蒸汽夾套8,用來加熱筒 體內的物料，柱狀殼體的上方排布有雙氧水進液口 9和蒸汽進氣口 10,下方排布有冷凝水 出口 11 ;
[0044] 對炭黑進行氧化造粒時，粉狀炭黑從粉狀炭黑進料口 12加入，雙氧水從雙氧水進 液口 9加入，在攪齒7的攪動下，粉狀炭黑與雙氧水充分混合成粒并向粉狀炭黑進料口 12 相反的方向運動，炭黑發生氧化反應，形成的廢氣從安置在殼體上方的廢氣排氣口 13排 出，濕粒子炭黑則從殼體下方的濕炭黑粒子出口 14排出，接觸物料部分全部由不銹鋼制 成。
[0045] 一級氧化-造粒機A的攪齒7按雙螺線垂直分布在轉軸上，相鄰攪齒7間縱向距 離為25m