利用粉煤灰制备白炭黑 粉煤灰的低成本超细研磨

据不完全统计，2016年国内碳酸钙消费量超过1500万吨（不包括脱硫与饲料级），长石、石英、高岭土、膨润土及其它粘土矿物超过3000万吨，炭黑、白炭黑超过800万吨，再加上其它各种有机与无机、天然与人造的功能化填料总需求超过6000万吨，随着材料绿色化、复合化、功能化的发展趋势，填料的用量将越来越大。根据初步调研分析和技术评估以及后续研发展望，未来5年内粉煤灰可按10-20%的比例逐步替代各种常规天然或人造填料，总容量将达500-1000万吨。碳酸钙作为常用化工填料，应用面广量大，价格低廉，细度以10微米以细为主，吨价格平均重钙约1000元，轻钙约1200元。同细度的粉煤灰超细微珠替代碳酸钙，各种制品的各项性能指标均有提高，成本下降明显，在深色制品领域替代碳酸钙潜力巨大。

利用粉煤灰制备白炭黑一般是以粉煤灰提铝残渣为原料，通过碱熔等手段首先制得硅酸钠，然后按常规沉淀法生产白炭黑。粉煤灰综合利用的过程中用粉煤灰磨将粉煤灰磨细是一项非常重要的工作。沉淀法的工艺路线是向硅酸钠溶液中加入硫酸或盐酸等进行中和反应，生成二氧化硅沉淀，经过滤、干燥、粉碎即得成品。但这种生产方法对原料要求高，特别是硅酸钠中铁、亚铁、铜离子等要求特别严格，生产操作复杂，不易控制。

大体有以下几种提取方法：

1.低温煅烧法。徐子芳等采用低温煅烧法进行试验，结果表明：粉煤灰和碳酸钠采用1：1的配合比，8000C低温保温2h，可得到自粉化较容易的霞石相。硅、铝分离盐酸浓度3.5mol/L，样品的产率较高。硅胶可获得纯度达99.9%比表面积为374m2/g的SiO：(白炭黑)。

2.碱溶一碳酸化分解一酸溶方法。粉煤灰预处理后，在250℃下与NaOH溶液反应1h，通入CO：气体碳化，再加入盐酸加热过滤，滤渣在干燥箱60～709C干燥，再在3000C下老化1h，得到硅胶。

3.碱溶一微波消解法。粉煤灰在950℃下热处理，经热处理后的粉煤灰，在微波碱溶液下溶解30～40min，溶出碱溶液浓度为2.5mol/L，液固比L/S为50，溶出时问为4h30min，溶出温度为1600C。目前，碱熔法的二氧化硅提取率普遍较低右可能对后粉煤灰提取白炭黑一般工艺流程低，有可能对后续烧结等工序的实施产生一定影响。如何提高脱硅率，得到高铝硅比的灰渣是一个重要的研究方向。

4.酸法。王平等采用酸法制备白炭黑。依此法，粉煤灰经激活、酸浸、陈化、除杂等工艺，制备出SiO：纯度达91.7%的白炭黑，其化学式为SiO：・7H：0，品质标准符合HG/T3601。

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