白炭黑的生產(chǎn)工藝是什么？需要用的氫氧化鉀嗎？

【專家解說】：　　白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑是多孔性物質(zhì)，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶于苛性堿和氫氟酸，不溶于水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性。
　　制備白炭黑的傳統(tǒng)方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸鈉以外，其它成本都很高。新方法采用廉價的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產(chǎn)成本。

　　傳統(tǒng)方法
　　（1）氣相法
　　主要為化學氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下反應而成。反應式為：
　　SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl
　　空氣和氫氣分別經(jīng)過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后，在蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)，并以干燥、過濾后的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）后，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進行氣相水解；此時生成的氣相二氧化硅顆粒極細，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然后經(jīng)旋風分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。
　　德國迪高沙（Degussa）公司和美國卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產(chǎn)技術(shù)全球領先。他們的生產(chǎn)裝置規(guī)模大，自動化程度高，產(chǎn)品成本低，牌號（尤其是應用于特殊領域的功能性專用產(chǎn)品牌號）多，品質(zhì)好，如表面積分布均勻、含水量低。我國沈陽化工股份有限公司及上海氯堿化工股份有限公司也采用氣相法生產(chǎn)，但在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)、自動化程度及產(chǎn)品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司是目前國內(nèi)產(chǎn)量最大，牌號最全，技術(shù)最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標準GB20020-2005負責起草單位。
　?。?）沉淀法
　　沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采用水玻璃溶液與酸反應，經(jīng)沉淀、過濾、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭黑。反應式為：
　　Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
　　國內(nèi)大部分生產(chǎn)企業(yè)采用沉淀法。

　　新方法
　　新方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源，采用沉淀法制備白炭黑。其技術(shù)關(guān)鍵是將結(jié)晶的二氧化硅和硅酸鹽轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質(zhì)高嶺土、煤矸石、粉煤灰等。
　　著重介紹以高嶺土或硬質(zhì)高嶺土、煤矸石或粉煤灰為原料制備白炭黑的工藝技術(shù)。
　　（1）以高嶺土或硬質(zhì)高嶺土為原料
　　先將高嶺土或硬質(zhì)高嶺土粉碎至50~60目，然后在500~600℃高溫下焙燒2小時，再將焙燒土與濃度30%的工業(yè)鹽酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小時，經(jīng)中和、過濾、洗滌、干燥得到白炭黑，產(chǎn)品質(zhì)量符合GB10507-89標準；同時得到高效凈水劑聚合氯化鋁。焙燒及酸浸反應式如下：
　　焙燒：Al2O3·2Si02·2H20 —> Al2O3·2Si02 + 2H20
　　酸浸：Al2O3·2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3·6H20 + 2SiO2
　?。?）以煤矸石或粉煤灰為原料
　　先將煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分兩步：
　　第一步生產(chǎn)硅酸鈉：將粉碎的煤矸石或粉煤灰與純堿按重量比1：50混合均勻，經(jīng)高溫冶融（1400~1500℃，1小時）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小時）、過濾去雜質(zhì)、濃縮濾液到45~46波美度即得到硅酸鈉。
　　第二步生產(chǎn)白炭黑：先將硅酸鈉配成水玻璃溶液（模數(shù)為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時），再升溫至80℃，攪拌，調(diào)節(jié)PH值為5~7，熟化20分鐘，再經(jīng)過濾洗滌、干燥、分選，得到白炭黑。該白炭黑為活性，純度高。