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⑴ 白炭黑濃於水

見網路http://ke..com/view/2076257.html?tp=0_10

氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，有巨大的比表面積（100~400m2／g）(使用F-Sorb 2400比表面積儀BET法測試)。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99％，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；
1942年Degussa申請了高溫水解制備超微顆粒氧化物的專利，這一專業在五十年代形成了規模化生產工藝。經注冊成AEROSIL商標，這種工藝生產的二氧化硅介紹到了整個世界。
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
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，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，然後經旋風分離器收集，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。
德國贏創-德固賽(Evonik Degussa )公司和美國卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，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鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業有限公司是目前國內產量最大，牌號最全，技術最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標准GB20020-2005負責起草單位。
氣相白碳黑（學名：氣相二氧化硅）主要成分為二氧化硅，分子式:SiO2.白色蓬鬆粉沫，多孔性，無毒無味無污染，耐高溫。同時它具備的化學惰性以及特殊的觸變性能明顯改善橡膠製品的抗拉強度，抗撕裂性和耐磨性，橡膠改良後強度提高數十倍。液體系統、粘合劑、聚合物等的流變性與觸變性控制、用作防沉、增稠、防流掛的助劑、HCR與RTV-2K硅酮橡膠的補強、可用來調節自由流動和作為抗結塊劑來改善粉末性質，等等。
氣相白碳黑（學名：氣相二氧化硅）是極其重要的高科技超微細無機新材料之一,由於其粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強，表面能大，化學純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性，在眾多學科及領域內獨具特性，有著不可取代的作用。納米二氧化硅俗稱「超微細白炭黑」，廣泛用於各行業作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補強劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級日用化妝品填料及噴塗材料、醫葯、環保等各種領域。並為相關工業領域的發展提供了新材料基礎和技術保證。
參考資料：http://www.qjy168.com/shop/index_1713074.html
http://www.86chemnet.com/shop/corpus_info.aspx?id=137&uid=43656

⑵ 氣相法白炭黑有哪些廠生產

目前國內生產氣相白炭黑的廠家主要有：廣州吉必盛科技實業有限公司、沈陽化工股份有限公司、卡博特藍星(九江)化工有限公司、日本德山株式會社、德國威凱化學品有限公司、上海氯鹼化工股份有限公司、山東瑞陽硅業有限公司。上述是國內主要的氣相白炭黑生產廠家，國內還有很多的是代加工的廠也有不少。

⑶ 請教白碳黑的基本知識

白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉澱二氧化硅、氣相二氧化硅、超細二氧化硅凝膠和白炭黑氣凝膠，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，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、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。
白炭黑按生產方法大體分為沉澱法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99％，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；沉澱法白炭黑又分為傳統沉澱法白炭黑和特殊沉澱法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，後者是指採用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。沉澱白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、塗料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作塗料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
2，生產方法
制備白炭黑的傳統方法是利用硅酸鈉、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。新方法採用廉價的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產成本。
2．1傳統方法
（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
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，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，然後經旋風分離器收集，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）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，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鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業有限公司是目前國內產量最大，牌號最全，技術最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標准GB20020-2005負責起草單位。
（2）沉澱法
沉澱法又叫硅酸鈉酸化法，採用水玻璃溶液與酸反應，經沉澱、過濾、洗滌、乾燥和煅燒而得到白炭黑。反應式為：
Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
國內大部分生產企業採用沉澱法。
2．2新方法
新方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源，採用沉澱法制備白炭黑。其技術關鍵是將結晶的二氧化硅和硅酸鹽轉變成非晶態二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質高嶺土、煤矸石、粉煤灰等。
著重介紹以高嶺土或硬質高嶺土、煤矸石或粉煤灰為原料制備白炭黑的工藝技術。
（1）以高嶺土或硬質高嶺土為原料
先將高嶺土或硬質高嶺土粉碎至50~60目，然後在500~600℃高溫下焙燒2小時，再將焙燒土與濃度30%的工業鹽酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小時，經中和、過濾、洗滌、乾燥得到白炭黑，產品質量符合GB10507-89標准；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
（2）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於120目，然後分兩步：
第一步生產硅酸鈉：將粉碎的煤矸石或粉煤灰與純鹼按重量比1：50混合均勻，經高溫冶融（1400~1500℃，1小時）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小時）、過濾去雜質、濃縮濾液到45~46波美度即得到硅酸鈉。
第二步生產白炭黑：先將硅酸鈉配成水玻璃溶液（模數為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然後在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時），再升溫至80℃，攪拌，調節PH值為5~7，熟化20分鍾，再經過濾洗滌、乾燥、分選，得到白炭黑。該白炭黑為活性，純度高。
3，產能/產量
國內以沉澱法白炭黑為主，於1958年實現沉澱法白炭黑的工業化生產，但產量小，發展較慢。1987年產量還僅有2687噸；1990年突破萬噸達到1.06萬噸；1994年增長至2.81萬噸，比1987年增長9.4倍；1997年我國白炭黑產量達到了8萬噸左右；2004年上升到近30萬噸。可見近十幾年來我國白炭黑產量是突飛猛進。
國內白炭黑的生產分布比較廣泛，一共有十幾個省市生產，其中產量較大的是福建、山東、江蘇、江西等省。目前國內一共有幾十家白炭黑生產企業，總產能在40萬噸/年左右。其中規模較大的沉澱法白炭黑生產企業有福建南平嘉聯化工有限公司、上海九琛精細化工有限公司、株洲興隆化工實業有限公司、羅地亞白炭黑（青島）有限公司、無錫確成硅化學有限公司，滕州辛緒化工有限公司等。氣相法白炭黑方面，廣州吉必盛科技實業有限公司產能達到6000噸/年，是國內最大的氣相二氧化硅供應商。
由於看好白炭黑市場前景，目前國內一些企業正在建設或計劃建設白炭黑項目，有改擴建，也有新建。如上海九琛精細化工有限公司、濮陽市光璞石化公司、湖北興發集團等。
預計2010年我國白炭黑產能有望突破100萬噸/年大關。

⑷ 二氧化硅製法

1：Na2CO3+SiO2=+CO2
2：Na2SiO3+2H+=H2SiO3+2Na+
3：H2SiO3=灼燒=H2O+SiO2

⑸ 二氧化硅和氧化鋁在粉末塗料中有什麼區別，作用差不多都是流變助劑，防結團。

1 氣相氧化鋁是利用A1Cl3升華的氣體在氫氧焰中燃燒，經高溫水解而生成的一種蓬鬆的白色粉末，原生粒徑在7～40nm之間，粒子之間不是孤立存在，而是「附聚體」，這些附聚體最大粒徑應在5～6um，通常在4～5um之間。氣相氧化鋁具有顆粒細、純度高、分散性好以及表面帶正電的特性，廣泛應用於熒光節能燈、高光相紙、粉末塗料等領域。

氣相氧化鋁的正電荷使得其可用作摩擦帶電粉末塗料配方的有效添加劑。無論是環氧聚酯混合物、聚酯-TGIC或是其他樹脂系統，氣相氧化鋁在摩擦塗料應用中均提供流動性與電荷性的極佳組合。
目前市場上在售的用於粉末塗料的氣相法氧化鋁主要是德固薩的AEROXIDEAluC和卡博特公司生產的SpectrAI100，廣州吉必盛科技實業公司也建成了一條氣相氧化鋁生產線，並且用於粉末塗料的氣相氧化鋁產品也已推向市場。

2 消光劑的方法很多，根據其製造工藝主要可以分為兩類。一類是熱液法製造，生產的二氧化硅形態相對較為松軟。用硅膠製造的產品質地則較硬。經過處理後的兩類產品均可製成標準的二氧化硅消光劑。處理過程是指使用有機(石蠟)或無機材料對二氧化硅表面進行一定程度的改性。
與硅膠消光劑相比，處理過的二氧化硅擁有不同的粒徑、粒徑分布和孔隙體積。熱液法消光劑在粒徑和分布方面也不同。未處理與處理過的產品也有所不同。目前只有一種消光劑適應於特殊場合，該消光劑採用熱解法製造，擁有很強的消光效率，且特別適用於水基塗料體系。二氧化硅的消光效果相對較強，濃度較高時可能導致粘度升高。儲存過程中有沉澱的趨勢，特別是未經處理的二氧化硅。為了避免積聚，我們可以使用石蠟或熱解法二氧化硅。該消光劑能夠調節45°、60°和85°方位的消光度。添加了二氧化硅消光劑的塗料可以進行罩塗。所有這些都是『stir-in』產品。合成的硅酸鋁能部分替代二氧化鈦做為一種高質量增量劑使用，可應用於乳液底漆。該產物在乾燥的乳液漆膜中能表現出均衡的消光效果。在長油醇酸樹脂體系中可做為消光劑使用，但必須與顏料和填料一起進行分散。除了在粉末塗料系統中，二氧化硅消光劑可應用於所有的塗料。

⑹ 氣相白炭黑品牌排名前十的是哪家

目前國內生產氣相白炭黑的廠家主要有：廣州吉必盛科技實業有限公司、沈陽化工股份有限公司、卡博特藍星(九江)化工有限公司、日本德山株式會社、德國威凱化學品有限公司、上海氯鹼化工股份有限公司、山東瑞陽硅業有限公司。上述是國內主要的氣相白炭黑生產廠家，國內還有很多的是代加工的廠也有不少。

天津億博瑞化工有限公司在從業27年的基礎上，巨資引進國外先進特種炭黑生產設備，現擁有多條全自動導電炭黑、乙炔炭黑、色素炭黑、橡膠炭黑、生產線等。具有國際領先炭黑生產核心技術，質量穩定，並經過化工部炭黑研究所檢測。億博瑞的導電炭黑導電性能穩定，技術屬國際領先，高色素炭黑系列具有高著色，高光澤，極佳的藍相和良好的分散性，流動性等特性。我公司的炭黑產品均按照GB/T3778-2003國標生產，可確保產品質量檢測達標，並經過化工部炭黑研究所檢測。

⑺ 請問白炭黑名稱的緣來

白炭黑 白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉澱二氧化硅、氣相二氧化硅、超細二氧化硅凝膠和氣凝膠，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，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、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。
白炭黑按生產方法大體分為沉澱法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，有巨大的比表面積（100~400m2／g）(使用3H-2000BET-M型比表面積儀BET法測試)。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99％，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；沉澱法白炭黑又分為傳統沉澱法白炭黑和特殊沉澱法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，後者是指採用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。白炭黑比表面積研究是非常重要的，白炭黑的比表面積檢測數據只有採用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，國內目前有很多儀器只能做直接對比法的檢測，現在國內也被淘汰了。目前國內外比表面積測試統一採用多點BET法，國內外製定出來的比表面積測定標准都是以BET測試方法為基礎的，請參看我國國家標准（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。比表面積檢測其實是比較耗費時間的工作，由於樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時間，如果測試過程沒有實現完全自動化，那測試人員就時刻都不能離開，並且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會導致測試過程的失敗，這會浪費測試人員很多的寶貴時間。真正完全自動化智能化比表面積測試儀產品，才符合測試儀器行業的國際標准，同類國際產品全部是完全自動化的，人工操作的儀器國外早已經淘汰。真正完全自動化智能化比表面積分析儀產品，將測試人員從重復的機械式操作中解放出來，大大降低了他們的工作強度，培訓簡單，提高了工作效率。真正完全自動化智能化比表面積測定儀產品，大大降低了人為操作導致的誤差，提高測試精度。F-Sorb 2400比表面積分析儀是真正能夠實現BET法檢測功能的儀器（兼備直接對比法），更重要的F-Sorb 2400比表面積分析儀是迄今為止國內唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設備，其測試結果與國際一致性很高，穩定性也很好，同時減少人為誤差，提高測試結果精確性。具體標准詳細信息可以登陸相關網站查
沉澱白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、塗料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作塗料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
2，生產方法
制備白炭黑的傳統方法是利用硅酸鈉、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。新方法採用廉價的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產成本。
2．1傳統方法
（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
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，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，然後經旋風分離器收集，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）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，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鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業有限公司是目前國內產量最大，牌號最全，技術最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標准GB20020-2005負責起草單位。
（2）沉澱法
沉澱法又叫硅酸鈉酸化法，採用水玻璃溶液與酸反應，經沉澱、過濾、洗滌、乾燥和煅燒而得到白炭黑。反應式為：
Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
國內大部分生產企業採用沉澱法。
2．2新方法
新方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源，採用沉澱法制備白炭黑。其技術關鍵是將結晶的二氧化硅和硅酸鹽轉變成非晶態二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質高嶺土、煤矸石、粉煤灰等。
本報告著重介紹以高嶺土或硬質高嶺土、煤矸石或粉煤灰為原料制備白炭黑的工藝技術。
（1）以高嶺土或硬質高嶺土為原料
先將高嶺土或硬質高嶺土粉碎至50~60目，然後在500~600℃高溫下焙燒2小時，再將焙燒土與濃度30%的工業鹽酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小時，經中和、過濾、洗滌、乾燥得到白炭黑，產品質量符合GB10507-89標准；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
（2）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於120目，然後分兩步：
第一步生產硅酸鈉：將粉碎的煤矸石或粉煤灰與純鹼按重量比1：50混合均勻，經高溫冶融（1400~1500℃，1小時）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小時）、過濾去雜質、濃縮濾液到45~46波美度即得到硅酸鈉。
第二步生產白炭黑：先將硅酸鈉配成水玻璃溶液（模數為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然後在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時），再升溫至80℃，攪拌，調節PH值為5~7，熟化20分鍾，再經過濾洗滌、乾燥、分選，得到白炭黑。該白炭黑為活性，純度高。
3，產能/產量
國內以沉澱法白炭黑為主，於1958年實現沉澱法白炭黑的工業化生產，但產量小，發展較慢。1987年產量還僅有2687噸；1990年突破萬噸達到1.06萬噸；1994年增長至2.81萬噸，比1987年增長9.4倍；1997年我國白炭黑產量達到了8萬噸左右；2004年上升到近30萬噸。可見近十幾年來我國白炭黑產量是突飛猛進。
國內白炭黑的生產分布比較廣泛，一共有十幾個省市生產，其中產量較大的是福建、山東、江蘇、江西等省。目前國內一共有幾十家白炭黑生產企業，總產能在40萬噸/年左右。其中規模較大的沉澱法白炭黑生產企業有福建南平嘉聯化工有限公司、上海九琛精細化工有限公司、株洲興隆化工實業有限公司、羅地亞白炭黑（青島）有限公司、無錫恆亨白炭黑有限責任公司，滕州辛緒化工有限公司等。氣相法白炭黑方面，廣州吉必盛科技實業有限公司產能達到6000噸/年，是國內最大的氣相二氧化硅供應商。
由於看好白炭黑市場前景，目前國內一些企業正在建設或計劃建設白炭黑項目，有改擴建，也有新建。如上海九琛精細化工有限公司、濮陽市光璞石化公司、湖北興發集團等。
預計2010年我國白炭黑產能有望突破100萬噸/年大關。

⑻ 白炭黑是怎麼做成的，需要什麼

2）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於120目，然後分兩步：
第一步生產硅酸鈉：將粉碎的煤矸石或粉煤灰與純鹼按重量比1：50混合均勻，經高溫冶融（1400~1500℃，1小時）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小時）、過濾去雜質、濃縮濾液到45~46波美度即得到硅酸鈉。
第二步生產白炭黑：先將硅酸鈉配成水玻璃溶液（模數為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然後在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時），再升溫至80℃，攪拌，調節PH值為5~7，熟化20分鍾，再經過濾洗滌、乾燥、分選，得到白炭黑。該白炭黑為活性，純度高。

⑼ 二氧化硅的工業化生產

1.1 二氧化硅的種類
二氧化硅也稱硅質原料，不僅包括天然礦物，也包括各種合成產品，其產品可分為結晶態和無定形態兩類。
二氧化硅天然礦物通常包括結晶態二氧化硅礦物石英砂、脈石英、粉石英和無定形硅礦物硅藻土。
合成產品主要是白炭黑（無定形二氧化硅），包括氣相白炭黑（氣相二氧化硅）、沉澱白炭黑（沉澱二氧化硅）。
石英是二氧化硅天然礦物的主要礦物組分，化學成分為SiO2，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤。貝殼狀斷口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66 。顏色不一，無色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其結晶習性分，三方晶系的為低溫石英，又叫 -石英；六方晶系的為高溫石英，又稱 -石英。
石英砂是一個礦產品的專門名詞，它泛指石英成分佔絕對優勢的各種砂，諸如海砂、河砂、湖砂等。地質學按成因將它們劃分為沖積砂、洪積砂、殘積砂等。石英砂的礦物含量變化很大，以石英為主，其次包含各類長石、岩屑、重礦石（石榴子石、電氣石、輝石、角閃石、榍石、黃玉、綠簾石、鈦鐵礦等）以及雲母、綠泥石、黏土礦物等。
石英砂岩，是一種固結的砂質岩石，常簡稱為砂岩，是自然界最常見、最普通的硅質礦物原料之一，其石英和硅質碎屑含量一般在95%以上，副礦物多為長石、雲母和黏土礦物，重礦物含量很少。常見的重礦物有電氣石、金紅石、磁鐵礦等。
石英岩是由石英砂岩或其他硅質岩石經過變質作用而形成的變質岩。脈石英是與花崗岩有關的岩漿熱液礦脈，其礦物組成幾乎全部為石英。
粉石英是一種顆粒極細、二氧化硅含量很高的天然石英礦。粉石英這一詞過去叫法很多，它既包括天然的粉石英，同時也包括了由硅質礦物原料（石英岩、脈石英）加工而成的石英細粉。
硅砂是以石英為主要成分的砂礦飛總稱。以天然顆粒狀態從地表或地層中產出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩風化後呈粒狀產出的砂礦稱為「天然硅砂」（或簡稱「硅砂」）。與此對應，將塊狀石英岩、石英砂岩粉碎成粒狀則稱「人造硅砂」。

1.2 二氧化硅的性質
1.2.1 性質
二氧化硅在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.65～2.66 。熔點1670℃（鱗石英）；1710℃（方石英）。沸點2230℃。不溶於水微溶於酸，微粒時能與熔融和鹼類起作用。
二氧化硅的化學式SiO2，式量60.08，也叫硅石，是一種堅硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現。從地面往下16千米幾乎65％為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態和無定形兩大類，晶態二氧化硅主要存在於石英礦中。純石英為無色晶體，大而透明的稜柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個氧原子形成的四面體結構的原子晶體，整個晶體又可以看作是一個巨大分子，SiO2是最簡式，並不表示單個分子。無定形二氧化硅為白色固體或粉末。
二氧化硅的化學性質很穩定，不溶於水也不跟水反應，是酸性氧化物，不跟一般酸反應。二氧化硅的性質不活潑，它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。
氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶於水的氟硅酸。反應式如下所示：
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O
二氧化硅與鹼性氧化物
SiO2 ＋ CaO =（高溫） CaSiO3
二氧化硅能溶於濃熱的強鹼溶液：
SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O
（盛鹼的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞）
在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原：
SiO2＋2C=Si＋2CO↑

1.2.2 二氧化硅結構
在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內，二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序，但她卻表現出短的有序結構，它的結構可認為是4個氧原子位於三角形多面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣，每4個氧原子近似共價鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分，則氧的化合價也被滿足，結果就成了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中，某些氧原子，成為氧橋位，與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋，只和一個硅原子鍵合。可以認為熱生長二氧化硅主要是由人以方向的多面體網路組成的。與無氧橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大於濕氧氧化層。因此，可以認為，SiO2與其說是原子晶體，卻更近似於離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。
二氧化硅是製造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。
當二氧化硅結晶完美時就是水晶；二氧化硅膠化脫水後就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固後就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小於幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英岩。
物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（α-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（β-石英）。石英塊又名硅石， 主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

1.3 應用領域和用途
（1）玻璃
平板玻璃、浮法玻璃、玻璃製品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料
（2）陶瓷及耐火材料
瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料
（3）冶金
硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑
（4）建築
混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標准砂）等
（5）化工
硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化硅微粉
（6）機械
鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）
（7）電子
高純度金屬硅、通訊用光纖等
（8）橡膠、塑料 填料（可提高耐磨性）
在PVC地板中，粉石英主要作為填料，細度在320目，填充量為16%～18%；在PVC耐酸板管中，粉石英填料細度為400目，填充量為10%～15%，在塑料薄膜中，粉石英填料細度在600目以上，填充量為10%～12%。
（9）油漆、塗料 （可提高塗料的耐候性）
硅藻土由於具有不同的粒子形狀和結構特徵，再加上極高的吸油量，塗料中用它作為消光劑，主要用於平光乳膠漆和清漆、底漆及某些混凝土塗料中，它還在塗料中用作增加遮蓋性顏料遮蓋力的填料。
2.1 白炭黑
白炭黑是一種人工合成的無定形二氧化硅超微粒子填料，白炭黑是多孔性物質，化學名稱水合二氧化硅，分子式SiO2•nH2O（其中nH2O是以表面羥基的形式存在），是微細粉末狀或超細粒子狀的二氧化硅，粒徑小於100nm，通常為20~60nm，化學純度高（高純者SiO2達99.8%）。分散性好，比表面積大，密度2.319~2.653g/cm3，熔點1750℃。能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、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。
白炭黑按製造工藝大體分為：氣相法（氣相法白炭黑、氣相二氧化硅）；沉澱法（沉澱法白炭黑、沉澱法二氧化硅）。
氣相法白炭黑是利用氯硅烷經氫氧焰高溫水解製得的一種精細、特殊的無定形粉體材料，制備工藝復雜，價格昂貴。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，平均原生粒徑為7~40nm，有巨大的比表面積，可達400m2/g。產品純度高，SiO2含量不小於99.8%，是一種多功能的添加劑，廣泛用於塗料，可起到增稠、觸變、消光等作用。
沉澱法白炭黑又分為傳統沉澱法白炭黑和特殊沉澱法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，後者是指採用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。沉澱白炭黑屬於含水二氧化硅，SiO2含量90%左右，市場需求量大。沉澱白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、塗料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作塗料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
白炭黑比表面積研究是非常重要的，白炭黑的比表面積檢測數據只有採用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，目前國內外比表面積測試統一採用多點BET法，國內外製定出來的比表面積測定標准都是以BET測試方法為基礎的，請參看我國國家標准（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。
2.2 白炭黑的制備工藝
2.2.1 氣相白炭黑（氣相二氧化硅）的制備工藝
主要為化學氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或燃燒法。氣相白炭黑的制備原理是硅鹵化合物在氫氣、氧氣燃燒生產的水中進行高溫（大於1000攝氏度）水解反應；然後聚冷，經過聚集、脫酸等後處理工藝而獲得產品。
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，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，然後經旋風分離器收集，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。
其化學反應式如下：
SiCl4(g)＋ 2H2(g)＋ O2(g)—> SiO2(g)＋4HCl(g)
2CH3SiCl3(g)＋ 2H2(g)＋5O2(g)—> 2SiO2(g)＋6HCl(g)+ 2CO2(g)+ 2H2O(g)
其中，CH3SiCl3是直接法合成甲基氯硅烷生產過程中不可避免的副產物，其比例約占單體總產量的10%~15%。由於Si原子上多出一個甲基，用其合成白炭黑的機理要比用SiCl4復雜得多。
在20世紀60~70年代，氣相白炭黑主要以四氯化硅為原料，生產工藝較易控制，但成本較高。目前氣相白炭黑製造公司與有機硅單體生產公司密切合作，利用廉價的有機硅副產物為主要原料，生產氣相法白炭黑；而氣相法白炭黑生產過程中副產的鹽酸，則返回有機硅單體廠用於有機硅單體的合成，同時用於有機硅產品的後加工，形成一個資源循環利用，相互促進發展的良性循環，具有極好的社會經濟效益。德國迪高沙（Degussa）公司和美國卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，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鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業有限公司是目前國內產量最大，牌號最全，技術最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標准GB20020-2005負責起草單位。

2.2.2 沉澱白炭黑（沉澱二氧化硅）的制備工藝
沉澱二氧化硅由水玻璃（硅酸鈉）與硫酸或鹽酸反應製得。其中反應式如下：
SiO2+ Na2CO3—>SiO2•Na2O + CO2
(SiO2•Na2O)ag+ H2SO4—> SiO2+ Na2SO4+ H2O
沉澱白炭黑所用的原料水玻璃，又名泡花鹼，無色、青綠色或棕色的固體或黏稠液體，是由硅石（石英砂）、純鹼（土鹼）在熔化窖中共熔、冷卻、粉碎製得，其燃料為煤、天然氣、煤氣均可。水玻璃生產工藝可分為干法和濕法兩種，通常所用的是干法生產固體水玻璃，再溶解轉換成所需要規格的液體水玻璃。
沉澱法的生產技術、設備簡單，產品活性不高，顆粒不易控制，親和力差，補強性能低，顆粒表面水性羥基鍵合嚴重，消弱了產品的結合力。二次結晶生產超細白炭黑便是在沉澱法生產技術前提下進行了品種處理的改良技術。採用二次結晶新工藝，可以全自動工藝化生產。其SiO2含量在94%以上，比表面積達269~320m2/g，粒徑最粗為1000目，最細可達納米級。
白炭黑用量最大的領域是在橡膠行業中作為最佳白色補強填料。近年來，由於國內膠鞋及輪胎工業的發展，刺激了作為橡膠補強劑的白炭黑生產的快速增長。目前國內外填料用白炭黑，主要以石英砂為原料製成水玻璃後，再以沉澱法生產白炭黑。該生產工藝耗費大量純鹼和酸，生產成本較高。不少研究者正在探討用硅藻土、蛇紋石、硅灰石、高嶺土、膨潤土等非金屬礦物和其他原料生產白炭黑的工藝。第三軍醫大學研究成功用硅藻土生產白炭黑和聚合氯化鋁。浙江廣科化工有限公司、吉林省臨江市業住化工有限公司用硅藻土生產白炭黑。宜賓五糧液集團精細化工有限公司是國內唯一一家用植物（如稻殼、谷殼灰為原料）生產白炭黑（二氧化硅）的廠家，年產白炭黑4000t。

2.3 白炭黑的應用
白炭黑由於其耐酸、耐鹼、耐高溫及良好的電絕緣性能和分散性，因而被廣泛地用於橡膠、塑料、塗料、造紙、日用化工等行業中作為最佳的白色補強填料。氣相法白炭黑制備復雜，成本高，主要用於特殊用途。

2.3.1 氣相法白炭黑的應用
氣相白炭黑廣泛地用於硅橡膠、油漆塗料、油墨和復印機墨粉、膠黏劑、電纜料與不飽和聚酯樹脂、植物保護、食品和化妝品，可起到補強、增稠、抗結塊、控制體系流變和觸變等作用。
氣相白炭黑大量的應用於室溫硫化硅橡膠和高溫化硅橡膠，它們往往是以附聚體的形式分散在基體中形成三維的網狀結構，與硅橡膠基料的接觸面大，在硫化過程中形成的交聯點多，從而對硅橡膠起到增稠和補強作用。
在液態塗料和油漆中，氣相白炭黑兼有流變助劑、防沉劑、助分散劑、消光劑的功能。在配方中加入氣相白炭黑，可以控制體系的流變性和觸變性，既防止塗料和油漆在施工過程中的流掛現象，又可保證塗層厚薄均勻，獲得高品質的塗刷效果。氣相白炭黑在液態塗料和油漆中，能夠提高顏料和填料的懸浮性，改善顏料的分散性，從而有效防止顏料和填料在體質中沉降，使其具有良好的儲存性。氣相白炭黑作為消光劑，其作用是調整漆膜的表面光澤，並賦予漆膜表面良好的油膩感。另外，氣相白炭黑在油漆和塗料體系中，能夠提高塗層的抗刮擦和耐磨性能，加強了防腐蝕的作用。
粉末塗料中也常常用到氣相白炭黑。在粉末塗料中，氣相白炭黑可以改善粉末塗料的自由流動、防結塊和流動特性。
氣相白炭黑也常常應用於塑料和彈性體以及不飽和聚酯樹脂中。在塑料的混料中加入傳統的填料外，再加入少量的氣相白炭黑就會產生明顯的補強作用，大大提高材料的強度和力學性能，從而改善加工工藝和製品的性能。而在不飽和聚酯樹脂中加入少量的氣相白炭黑可以賦予樹脂極佳的透明度和優異的物理性能，這些特性都有助於提高下游製品的質量。
氣相白炭黑是一種重要的無機化工原料，在工業發展中有著不可替代的作用，除了傳統的應用行業外，還必將應用於新的領域，但由於其價格較高，往往限制了其更廣泛的應用，如在橡膠行業中目前還是大量使用沉澱白炭黑。

2.3.2 沉澱白炭黑的應用
沉澱白炭黑又稱沉澱水合二氧化硅。它是一種具有高比表面積、高結構、高活性的補強填充改性材料，因其具有特殊的表面結構和顆粒形態結構以及獨特的物理、化學特性，應用領域廣泛，是一種重要的補強填充劑。在淺色和彩色產品中更具有炭黑所無法比擬的優點，表面活性和補強性能比其他無機淺色填料（如碳酸鈣、陶土、高嶺土、雲母等）更優異。
通過控制沉澱白炭黑制備反應過程中物料的比例、流量以及反應的壓力、溫度、時間，經過濾、洗滌和乾燥等後處理，可得到不同比表面積、粒徑、純度、結構度、孔隙度的製品。白炭黑生產工藝不同，其物理、化學特性也各不相同，如表3-7所示。

表3-7 不同規格的白炭黑的物理、化學特性
項目 Zeosil175 Zeosil15 Zeosil175Gr Zeosil125Gr Tixosil383
二氧化硅質量分數 0.93 0.92 0.93 0.93 0.93
PH值 6.8 6.9 6.8 6.7 6.9
水分質量分數（105℃，2h） 0.055 0.060 0.060 0.060 0.070
灼燒減量（1000℃/% 4.0 4.5 4.0 4.0 4.5
CTAB比表面積/（m2/g） 162 160 165 120 160
BET比表面積/（m2/g） 165 240 168 125 260
DOP吸油值/(ml/100g) 280 250 250 230 250
壓緊密度/（mg/m3） 0.28 0.30 0.30 0.30 0.17
干基篩余物質量分數（10目） — — 0.80 0.85 —
325目濕篩余物質量分數 — — — — 0.005

不同比表面積、不同粒徑大小的白炭黑可滿足不同用途和性能要求。沉澱白炭黑廣泛用於橡膠、塑料的填充補強劑、油漆增稠劑、油漆塗料添加劑、合成潤滑脂和硅脂稠化劑、製革業平光劑、農葯分散劑、造紙填充劑、合成樹脂（聚酯樹脂、彈性聚氨酯）的添加劑、電子電氣業絕緣絕熱填料及日用化工原料等行業。同時用於聚丙烯、無毒聚氯乙烯塑料薄膜的開口劑和食品、農葯醫葯的防結塊劑和載體。
沉澱白炭黑用量最大的領域是在橡膠工業中作為最佳的白色補強填料，在白色和淺色填料中補強性能和表面活性優異，廣泛用於橡膠鞋底、輪胎、膠管、膠帶、膠輥、橡膠密封件等產品。
生產橡膠製品過程中通常需要在膠料中加入炭黑來提高強度、耐磨性和抗老化性，但由於炭黑的加入使得製品均為黑色且檔次不高。將白炭黑作為補強劑，在普通橡膠中添加少量白炭黑後，產品的強度、耐磨性和抗老化性等性能均達到或超過傳統高檔橡膠製品，而且能生產出新穎、性能優異的新一代橡膠製品，如白炭黑改性的橡膠材料，並且可以保持顏色長久不變。彩色輪胎側面膠的抗折性能由原來的10萬次提高到50萬次以上且有望在不久的將來，實現國產汽車、摩托車輪胎的彩色化。
將白炭黑加入到聚氯乙烯、環氧樹脂、乙烯基樹脂等可加工樹脂材料中，能明顯提高產品質量，方便加工成型，提高生產效率，增加品種，擴大應用范圍。在聚氯乙烯塑料薄膜中添加白炭黑後，不但提高其透明度、強度、韌性，而且抗老化性能也明顯提高。在普通塑料聚氯乙烯中添加少量白炭黑後生產出的塑料門窗硬度、粗糙度和抗老化性能均大幅度提高。利用白炭黑對塑料聚丙烯進行改性，主要技術指標（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、繞曲強度等）均達到或超過工程塑料尼龍6的性能指標，可實現聚丙烯工程塑料製件替代尼龍6使用，產品成本大幅度下降，其經濟效益十分顯著。
我國是塗料生產消費大國，但目前國產塗料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩定性、觸變性、耐磨性、耐洗刷性能較低等問題，致使每年需進口大量高檔塗料。在塗料中，白炭黑可發揮防止結塊和懸浮、增稠、觸變性等功能。白炭黑在塗料中成功應用，一改過去產品的不足，其主要性能指標大幅度提高，如外牆塗料的耐洗刷性由原來的1000多次提高到1萬多次；人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250h（粉化1級、變色2級）提高到600h（無粉化、漆膜無變色，色差值4.8）。此外，塗膜與牆體結合強度大幅度提高，塗膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。

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