煤矸石制取白炭黑地研究的

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1、实用标准文案煤矸石制取白炭黑的研究组员：孙志阳、隋玉鹏、李洋洋、张燕指导老师：赵海　摘　要　研究了用煤矸石制取白炭黑的可行性。将煤矸石在一定温度下活化,并破碎到一定细度后,先用酸溶出氧化铝,再通过碱浸,用常压法制取水玻璃。然后以水玻璃为原料,用酸性硅溶胶两步法制取白炭黑。研究了活化温度、破碎粒度、反应温度、pH值、酸性硅溶胶的稳定性以及陈化条件等因素对制取过程的影响,确定了制取工艺,找出了最佳操作条件。并对白炭黑的改性进行了初步研究,以进一步提高其性能。关键词　煤矸石　白炭黑酸溶解碱溶解操作条件性能煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含

2、碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。从煤炭开采来看，中国每年生产1亿t煤炭，排放矸石1400万t左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1亿t炼焦煤排放矸石量2000万t，每洗1亿t动力煤，排放矸石量1500万t。2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿t，洗煤385亿t，排放矸石量19-20亿t。因而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积

3、量30亿t以上（占中国工业固体废物排放总量的40%以上）。利用的必要　　煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。如辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。　　保护环境是中国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，煤矸石发电是充分利用煤矸石的有效热成分，变废为宝，解决污染的有效途径。白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅

4、酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。国内以沉淀法白炭黑为主，于1958年实现沉淀法白炭黑的工业化生产，但产量小，发展较慢。1987年产量还仅有2687吨；1990年突破万吨达到1.06万吨；1994年增长至2.81万吨，比1987年增长9.4倍；1997年我国白炭黑产量达到了8万吨左右；2004年上升到近30万吨。

5、可见近十几年来我国白炭黑产量是突飞猛进。　　国内白炭黑的生产分布比较广泛，一共有十几个省市生产，其中产量较大的是福建、山东、江苏、江西精彩文档实用标准文案等省。目前国内一共有几十家白炭黑生产企业，总产能在40万吨/年左右。其中规模较大的沉淀法白炭黑生产企业有福建南平嘉联化工有限公司、上海九琛精细化工有限公司、株洲兴隆化工实业有限公式、罗地亚白炭黑（青岛）有限公司、无锡确成硅化学有限公司，滕州辛绪化工有限公司等。气相法白炭黑方面，广州吉必盛科技实业有限公司产能达到6000吨/年，是国内最大的气相二氧化硅供应商。由于看好白炭黑市场前景，目前国内一些企业正在建设或计划建设白炭黑项目，

6、有改扩建，也有新建。如上海九琛精细化工有限公司、濮阳市光璞石化公司、湖北兴发集团等。预计2010年我国白炭黑产能有望突破100万吨/年大关。由于白炭黑产品的一系列优越性，使它能够广泛应用于许多领域。橡胶制品农业化学制品日用化工制品胶结剂抗结块剂造纸填料。　　　煤矸石中所含的元素可达数十种,其主要成分是Al2O3和SiO2，另外还含有Fe2O3、CaO、MgO、K2O以及磷、硫的氧化物和微量的稀有金属元素。由于煤矸石中SiO2和Al2O3的平均含量较大,一般在40%～60%和15%～30%之间;同时在一定焙烧温度下，煤矸石中原来的结晶相大部分分解为无定形态,活性大大提高,因此从煤

7、矸石中提取SiO2和Al2O3并制成化工产品是一种切实可行的利用途径。本文主要叙述利用煤矸石制取白炭黑的研究情况。1　原　料试验选用的煤矸石为原料，经过分析、测试,得出原料中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量以及水分、烧失量等数据,见表1。表1　煤矸石的主要化学组成%成　分Al2O3SiO2Fe2O3水分烧失量含　量24.750.24.62.315.110%的硫酸溶液、5%的盐酸溶液、不同浓度的氢氧化钠溶液。2　试验过程2.1　试验方法白炭黑即沉淀二氧化硅,是一种白色无定形微细粉状物,质