煤矸石制备白炭黑的试验及机理研究.pdf

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1、第33卷第6期非金属矿Vlol-33No．6201O年11月Non．MetallicMinesNovember，2010煤矸石制备白炭黑的试验及机理研究郑林义王超瑞徐初阳张明旭(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001)摘要以淮南煤矸石为原料，经煅烧活化、脱杂、烧碱熔硅和乙醇的作用，最后酸中和等工艺过程，制得非晶态、粒度可达纳米级的白炭黑。主要考察了煤矸石煅烧活化温度、碱用量、乙醇浓度等对白炭黑产率和性质的影响，并利用激光粒度分布测试仪、x射线衍射仪、扫描电子显微镜等对产品进行了表征。对制备过

2、程的机理进行了分析和探讨。关键词煤矸石白炭黑煅烧活化脱杂烧碱熔硅中图分类号：TD985文献标识码：A文章编号：1000-8098(2010)1)6-1)034-03ExperimentalStudyonPreparationandMechanismofWhiteCarbonBlackfromCoalGangueZhengLinyiWangChaoruiXuChuyangZhangMingxu(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，AnhuiUniversit

3、yofScienceandtechnology,Huinan，Anhui232001)AbstractAmorphousnanowhitecarbonblackwaspreparedbyaprocessconsistingofcalcinedactivation，hydrochloricacidactivation，alkalidissolution，actionofethanolandacidneutralization，withHuainancoalgangueasrawmateria1．Theeff

4、ectsofcalcinedtemperature，alkalidosageandethanolconcentrationonyieldandpropertiesofthewhitecarbonblackwereinvestigated．Theproductwascharacterizedbylaserparticlesizedistributiontester,X—raydifractometerandscanningelectronmicroscope．Themechanismofpreparatio

5、nprocesswasanalyzedanddiscussed．Keywordscoalganguewhitecarbonblackcalciningactivationimpurityremovalalkalidissolution白炭黑即非晶态二氧化硅，分子式为SiO·H2O，是一种白色、无毒、无定型微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧和电绝缘性好等优异性能[1】。自炭黑的制备方法有很多，1O203O405060其中非金属矿法是制备自炭黑的新方法。非金属矿20／()法是

6、以富含的非金属矿为原料，通过化学方法把结晶图1煤矸石的XRD图谱态的二氧化硅转变为非晶态的二氧化硅，从而制得符l-2试验仪器主要试验仪器为：SX-2箱式电阻炉，合不同要求的超细的、高比表面积的白炭黑[2-31。江苏省宜兴市宇科电炉有限公司；ND6-4L行星式球试验以淮南煤矸石为原料，通过煅烧活化、脱杂、磨机，南京南大天尊电子有限公司；SHB—III循环水式烧碱熔硅等工艺过程，制备自炭黑。试验应用单因素多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；HH-2数显分析方法，对得到的产品用回收率、粒度(此时测得的恒温水浴锅

7、，江苏省金坛市荣光仪器制造有限公司；粒度为团聚体粒度，并非单个颗粒粒度)2个指标进S-3~0N型扫描电子显微镜，日本日立公司；XD一3型行评价。通过本试验研究，将为煤矸石制备白炭黑提x射线衍射仪，北京普析通用有限公司；SDT2960型供理论依据及制备的适宜条件。热失重及高温差热联用仪，美国TA公司；SALD一71011．试验部分型激光粒度分析仪，日本岛津公司。1．1煤矸石化学成分及物相组成由于成矿原因和1．3试验工艺流程试验采用工艺流程见图2。煤产地不同，煤矸石的化学和物相变化较大。本实验矸石煅烧活化后，

8、取10g加入37％的盐酸混合，放入采用的煤矸石来自淮南谢一矿，其化学成分(we／．)95℃的水浴锅中，在搅拌状态下反应150min之后固为：SiO2，61．14；A1203，29．47；Fe2O3，4．70；CaO，1．33；液分离，对得到的滤渣在95~C的水浴锅中进行碱溶反MgO，1-3；Na20，0．45；TiO2，0．74；Na20，1．28。主要成应90min，再固液分离得到滤液。向滤液中加入乙醇，分为siO和Al2o