煤矸石低温煅烧法制备白炭黑.pdf

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1、第3O卷第5期矿冶工程V01．30№52010年lO月MININGANDMETALLURGICALENGINEERING0ctober2010煤矸石低温煅烧法制备白炭黑①郑林义，徐初阳，张明旭，王超瑞(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001)摘要：以煤矸石为硅源用低温煅烧法制备白炭黑。实验结果表明，煤矸石和碳酸钠溶液均匀混合(n(Nac0，)／n(SiO：)=1)，并在800℃低温保温2h，所得烧结物投入水中水淬，过滤得水玻璃；向水玻璃中加入乙醇并通人c0气体，形成大量硅胶，硅胶经烘干制得自炭黑，当溶液乙醇浓度为4mol／L时，样品的产率达86．15％。XRD衍射图谱及SE

2、M分析得知：从硅胶可获得粒径达到纳米级、纯度达99．9％白炭黑。关键词：煤矸石；白炭黑；煅烧；浸取中图分类号：TF111文献标识码：A文章编号：0253—6099(2010)05—0100—04ExtractionofWhiteCarbonBlackfromCoalGanguebyLowTemperatureCalcinationZHENGLin-yi，XUChu—yang，ZHANGMing—XU，WANGChao—rui(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，H

3、uainan232001，Anhui，China)Abstract：Thewhitecarbonblackwaspreparedfromcoalganguebylowtemperaturecalcinations．TheresultsshowedthatafterthecoalgangueandNa2CO3wereuniformlymixed(n(Na2CO3)／n(SiO2)=1)androastedfor2hat800oC，theresultedproductwasquenchedinwaterandfilteredtoobtainedwaterglass，intowhichetha

4、nolandCO，wereadded，resultingintheformationofagreatdealofsilicage1．Whitecarbonblackwasobtainedbydryingthege1．Theproductiv-ityreached86．15％whentheethanolconcentrationwas4mol／L．TheXRDandSEManalysisshowedthatnanowhitecarbonblackwith99．9％puritycanbegainedfromsilicage1．Keywords：coalgangue；whitecarbonbl

5、ack；calcination；leaching煤矸石是我国年排放量和累计堆存量最大的工业石和石英。废弃物之一。据统计，我国煤矸石已累计堆存达30多亿吨、占地面积约5800万平方米，且分别以每年近2表1煤矸石化学成分(质量分数)／％亿吨的产生量继续排放uJ。由于综合开发利用得不到应有的重视，大量的煤矸石占用土地，污染环境。近年来，我国在众多领域展开了煤矸石综合利用研究J，其中以煤矸石为主要原料制备AI0和白炭黑，具有良好的经济效益与社会效益。1试验部分1．1煤矸石化学成分及物相组成由于成矿原因和产地不同，煤矸石的化学和物相变化较大。本实验采用的煤矸石来自淮南谢一矿，其化学成分(见表1)主

6、要为SiO和A1O。，从其XRD图20／(。)谱(见图1)分析可知，谢一矿煤矸石主要物相是高岭图1煤矸石的XRD图谱①收稿日期：2010-03—28作者简介：郑林义(1966一)，男，安徽淮南人，讲师，硕士，主要从事固体废弃物在材料中的应用研究。第5期郑林义等：煤矸石低温煅烧法制备白炭黑1Ol1．2试验仪器表3正交实验数据处理表主要试验仪器为：SX一2箱式电阻炉，江苏省宜兴试验号孟．L度-I保温／h时间煅度N市宇科电炉有限公司；ND6—4L行星式球磨机，南京36．88南大天尊电子有限公司；SHB—llI循环水式多用真空15．23泵，郑州长城科工贸有限公司；HH一2数显恒温水浴22．84锅

7、，江苏省金坛市荣光仪器制造有限公司；S一3000N51．1932．96型扫描电子显微镜，日本t3立公司；XD一3型x射线2O．52衍射仪，北京普析通用有限公司。20．691．3试验工艺流程66．91试验工艺流程见图2。按照一定的配比将煤矸石86．15和碳酸钠溶液混合均匀，在适当的温度下煅烧保温，得36．2524．98l8．8l48．1938．3734．8946．9844．1O到烧结物经冷却自粉化投入水中水淬浸取，然后过滤43．175