利用粉煤灰制備白炭黑 粉煤灰的低成本超細(xì)研磨

據(jù)不完全統(tǒng)計，2016年國內(nèi)碳酸鈣消費(fèi)量超過1500萬噸（不包括脫硫與飼料級），長石、石英、高嶺土、膨潤土及其它粘土礦物超過3000萬噸，炭黑、白炭黑超過800萬噸，再加上其它各種有機(jī)與無機(jī)、天然與人造的功能化填料總需求超過6000萬噸，隨著材料綠色化、復(fù)合化、功能化的發(fā)展趨勢，填料的用量將越來越大。根據(jù)初步調(diào)研分析和技術(shù)評估以及后續(xù)研發(fā)展望，未來5年內(nèi)粉煤灰可按10-20%的比例逐步替代各種常規(guī)天然或人造填料，總?cè)萘繉⑦_(dá)500-1000萬噸。碳酸鈣作為常用化工填料，應(yīng)用面廣量大，價格低廉，細(xì)度以10微米以細(xì)為主，噸價格平均重鈣約1000元，輕鈣約1200元。同細(xì)度的粉煤灰超細(xì)微珠替代碳酸鈣，各種制品的各項性能指標(biāo)均有提高，成本下降明顯，在深色制品領(lǐng)域替代碳酸鈣潛力巨大。

利用粉煤灰制備白炭黑一般是以粉煤灰提鋁殘渣為原料，通過堿熔等手段首先制得硅酸鈉，然后按常規(guī)沉淀法生產(chǎn)白炭黑。粉煤灰綜合利用的過程中用粉煤灰磨將粉煤灰磨細(xì)是一項非常重要的工作。沉淀法的工藝路線是向硅酸鈉溶液中加入硫酸或鹽酸等進(jìn)行中和反應(yīng)，生成二氧化硅沉淀，經(jīng)過濾、干燥、粉碎即得成品。但這種生產(chǎn)方法對原料要求高，特別是硅酸鈉中鐵、亞鐵、銅離子等要求特別嚴(yán)格，生產(chǎn)操作復(fù)雜，不易控制。

大體有以下幾種提取方法：

1.低溫煅燒法。徐子芳等采用低溫煅燒法進(jìn)行試驗，結(jié)果表明：粉煤灰和碳酸鈉采用1：1的配合比，8000C低溫保溫2h，可得到自粉化較容易的霞石相。硅、鋁分離鹽酸濃度3.5mol/L，樣品的產(chǎn)率較高。硅膠可獲得純度達(dá)99.9%比表面積為374m2/g的SiO：(白炭黑)。

2.堿溶一碳酸化分解一酸溶方法。粉煤灰預(yù)處理后，在250℃下與NaOH溶液反應(yīng)1h，通入CO：氣體碳化，再加入鹽酸加熱過濾，濾渣在干燥箱60～709C干燥，再在3000C下老化1h，得到硅膠。

3.堿溶一微波消解法。粉煤灰在950℃下熱處理，經(jīng)熱處理后的粉煤灰，在微波堿溶液下溶解30～40min，溶出堿溶液濃度為2.5mol/L，液固比L/S為50，溶出時問為4h30min，溶出溫度為1600C。目前，堿熔法的二氧化硅提取率普遍較低右可能對后粉煤灰提取白炭黑一般工藝流程低，有可能對后續(xù)燒結(jié)等工序的實施產(chǎn)生一定影響。如何提高脫硅率，得到高鋁硅比的灰渣是一個重要的研究方向。

4.酸法。王平等采用酸法制備白炭黑。依此法，粉煤灰經(jīng)激活、酸浸、陳化、除雜等工藝，制備出SiO：純度達(dá)91.7%的白炭黑，其化學(xué)式為SiO：?7H：0，品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)符合HG/T3601。

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