專利名稱：用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白炭黑的制造方法，特別是經(jīng)由煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)用粘土礦物制備白炭黑的工藝。
已有的從高嶺土制備白炭黑的方法包括兩大類第一類是對高嶺土進行酸溶，浸提出鋁質(zhì)組分，將留下的硅質(zhì)固相物與堿反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為硅酸鈉溶液(水玻璃)，然后按常規(guī)濕法白炭黑制備方法，從硅酸鈉溶液中沉淀出白炭黑；第二類是將高嶺土的絕大部分鋁質(zhì)組分經(jīng)重復(fù)酸溶浸提出去，再將懸浮液內(nèi)的固相硅質(zhì)物從鋁鹽溶液中分離出來，直接以之作為白炭黑。上述兩類方法均屬于液-固相反應(yīng)。
H.C.Pack et.al的方法(見文獻1)可作為上述第一類方法的代表。他們以煅燒高嶺土為原料，用硫酸溶液從煅燒高嶺土中加熱酸浸出鋁質(zhì)組分，經(jīng)固-液分離，由濾液中回收鋁，所獲硅質(zhì)濾餅經(jīng)過濕法加壓轉(zhuǎn)化(NaOH溶液，經(jīng)200℃、3小時反應(yīng))或干法(反應(yīng)劑為固體Na2CO3，經(jīng)1400℃煅燒反應(yīng)，煅燒產(chǎn)物在150℃壓力釜內(nèi)水化3小時)，轉(zhuǎn)化為硅酸鈉溶液。用5％H2SO4與所獲硅酸鈉溶液作用，從中沉淀出非晶質(zhì)SiO2，即白炭黑。
按所用高嶺土原料是否經(jīng)過預(yù)先煅燒，上述第二類制備方法又可分為兩個亞類。第一亞類所用的高嶺土原料經(jīng)過600℃(見文獻2、3)或750℃(見文獻4)的預(yù)煅燒，以轉(zhuǎn)化高嶺土晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋁氧八面體片層為γ-Al2O3(所生成的γ-Al2O3易溶于酸，其酸溶反應(yīng)活性較未煅燒高嶺土內(nèi)的鋁氧八面體片層大為提高)，然后經(jīng)過二段加熱酸浸(見文獻4)或三段加熱酸浸(見文獻2、3)，煅燒高嶺土中的γ-Al2O3及Fe2O3等物質(zhì)溶于酸中，而煅燒高嶺土內(nèi)的硅質(zhì)組分不溶于酸，以硅微粉形式懸浮在酸液中，經(jīng)固-液分離、洗滌、烘干后，為白炭黑產(chǎn)物。第二亞類所用的高嶺土不經(jīng)預(yù)煅燒，直接經(jīng)過先硫酸、后鹽酸的兩段加熱酸浸(見文獻5)從高嶺土晶格中將晶格鋁強行溶出，經(jīng)固-液分離后，原高嶺石中的SiO2存留在濾餅中，經(jīng)干燥后為白炭黑產(chǎn)物，中國專利CN1046507A“高嶺土制取聚氯化鋁及白碳黑的方法”與文獻5相類似。
上述第二類制備方法不能去除高嶺土中的致色雜質(zhì)TiO2(主要以銳鈦礦形式存在，其次為金紅石)，酸溶后TiO2將進入白炭黑產(chǎn)物中，當(dāng)TiO2的原始含量較高時，會顯著降低所獲白炭黑產(chǎn)物的白度及其非晶質(zhì)特性。此外，第二類中的第二亞類所用高嶺土原料未經(jīng)預(yù)先煅燒，酸溶反應(yīng)對高嶺土中的有機質(zhì)無脫除能力。這兩種因素均會影響白炭黑產(chǎn)物的白度(見文獻6)。盡管文獻5中用下列反應(yīng)式表達了TiO2在酸溶過程中發(fā)生了酸溶反應(yīng)
但是，基于下述理由，可以認為文獻5的作者所用的稀硫酸和鹽酸對高嶺土中的TiO2礦物不會有可察覺的溶解效果首先，工業(yè)實踐表明，除氫氟酸外，TiO2不溶于其它稀無機酸中；熱的濃硫酸才能溶解TiO2，生成TiOSO4；TiO2應(yīng)在＞800℃下經(jīng)由加碳的氯氣或其它氯化劑氯化，才能被轉(zhuǎn)化成TiCl4(見文獻7)。其次，針對TiO2含量為0.37％的高嶺土，按文獻5所述的方法進行雙酸相繼處理，能破壞高嶺石的晶體結(jié)構(gòu)，但夾雜在高嶺土內(nèi)的TiO2組分未能被所用的酸溶解，它以積累方式保留在最終所獲的硅質(zhì)產(chǎn)物中，且鈦礦物的土黃色降低了所得白炭黑產(chǎn)物的白度(見文獻6)。
從高嶺土中提取鋁的煅燒反應(yīng)工藝，有美國專利US4342729 Method forObtaining Alumina From Clays(粘土制取氧化鋁的方法)及中國專利CN1072656A“氫氧化鋁的生產(chǎn)方法”。該兩專利均以從粘土(包括高嶺土)等鋁硅酸鹽礦物中獲取氧化鋁為目的。US4342729經(jīng)由煅燒鋁硅酸鹽礦物與堿金屬或銨的硫酸鹽或硫酸氫鹽的干混合物，獲得含鋁的硫酸復(fù)鹽、二氧化硅及未反應(yīng)的殘余高嶺土；以水或堿液溶解反應(yīng)產(chǎn)物，再經(jīng)過濾后，固體濾餅主要為二氧化硅及未反應(yīng)高嶺土，從濾液中沉淀出水合氧化鋁；煅燒水合氧化鋁獲氧化鋁產(chǎn)物。由于該反應(yīng)過程中，氧化鋁的提取率僅為原高嶺土中氧化鋁的70％～80％，其它20％～30％的殘余未反應(yīng)高嶺土及部分鐵、鈦礦物保留在固體濾餅中，使得所獲得的固體硅質(zhì)濾餅僅能用作燒制陶瓷的原料，經(jīng)濟價值很低。CN1072656A的方法與US4342729相似。
鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能提高白炭黑的白度及其非晶質(zhì)特性的用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝方法。
本發(fā)明采用粘土礦物為原料，與固體反虛劑混合，經(jīng)粉碎、煅燒、水分散-溶解、過濾分離、烘干，制得白炭黑，在制備過程中按重量比例1∶3～5配料、將煅燒溫度控制在360～750℃、煅燒時間控制在0.5小時以上，使固體反應(yīng)劑與粘土礦物晶格中的鋁質(zhì)組分及與粘土礦物共存的鐵、鈦氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成具有水溶解性而易于經(jīng)溶解后分離出去的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鹽，留下不溶于水的非晶質(zhì)二氧化硅即白炭黑來實現(xiàn)其目的。
本發(fā)明的用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，有如下的工藝步驟1、將粘土礦物與固體反應(yīng)劑，按重量比例1∶3～5配料、粉碎至粒度小于100目、在溫度360～750℃下煅燒0.5小時以上，得到含有含鋁的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鋁，和非晶質(zhì)二氧化硅的煅燒物；2、加水分散、溶解煅燒物，得到含有溶解的含鋁的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鋁，和分散懸浮的非晶質(zhì)二氧化硅的懸浮液；3、過濾懸浮液，從濾液中得到含鋁的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鋁，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到白炭黑。
上述的粘土礦物為高嶺石粘土礦物、或伊利石粘土礦物、或含有鐵、鈦氧化物及有機質(zhì)的上述粘土礦物的劣質(zhì)原料。
上述的固體反應(yīng)劑為銨的硫酸鹽、或銨的硫酸氫鹽、或堿金屬的硫酸氫鹽。
上述的粘土礦物和固體反應(yīng)劑的粉碎粒度小于200目。
上述的步驟2中水的pH值調(diào)整到≤1。
以上述工藝步驟，制得的白炭黑的X射線衍射圖譜呈典型的非晶質(zhì)特征，白炭黑的白度為95％，密度≤0.11g/ml，比表面積為342m2/g。
本發(fā)明方法中的重量比例、粉碎粒度、煅燒溫度、煅燒時間為關(guān)鍵參數(shù)。其中，重量比例的具體選用取決于原料粘土礦物的種類、粉碎粒度及所用反應(yīng)劑的類型。當(dāng)以高嶺土為原料、粉碎粒度小于200目時，采用高嶺土∶硫酸銨的重量比例為1∶3，經(jīng)由本方法可獲得非晶質(zhì)二氧化硅產(chǎn)物。以伊利石粘土為原料、粉碎粒度小于200目時，采用伊利石∶硫酸銨的重量比例為1∶3，所獲白炭黑產(chǎn)物已達到較高的純度和白度，其原因在于伊利石的鋁含量低于高嶺石。對預(yù)混合后的固體物料進行粉碎，其作用不僅在于減小物料顆粒的粒度，而且還能提高原料與反應(yīng)劑兩類固體物料的混合均勻性，有利于煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)的順利進行。粉碎粒度加粗，例如小于100目時，會使原料顆粒核部的轉(zhuǎn)化反應(yīng)不易進行徹底，因此要相應(yīng)提高反應(yīng)劑的用量比例，以確保原粘土顆粒核部的晶格鋁也能被轉(zhuǎn)化。以硫酸氫鹽為反應(yīng)劑時，反應(yīng)劑的用量比例可小于以硫酸銨為反應(yīng)劑的同類場合。當(dāng)超越適宜的用量比例，進一步增大固體反應(yīng)劑的用量時，對反應(yīng)結(jié)果無不良影響。煅燒溫度的選擇原則為以硫酸銨和/或硫酸氫銨為反應(yīng)劑時，煅燒溫度最好高于500℃，以使反應(yīng)過程中生成的硫酸鋁銨復(fù)鹽轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵瘟蛩猁}，有利于隨后的水溶反應(yīng)順利進行；采用堿金屬的硫酸氫鹽為反應(yīng)劑時，由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)所生成的堿金屬-鋁的硫酸復(fù)鹽的溫度穩(wěn)定性，在復(fù)鹽形成后再行提高煅燒溫度亦不易轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵瘟蛩猁}，因此，當(dāng)粘土原料中的有機質(zhì)含量可以忽略不計時，所采用的煅燒溫度只需高于復(fù)鹽生成溫度即可，即≥360℃。煅燒時間隨煅燒物料的料層厚度而異，以保證粘土礦物的晶格鋁的轉(zhuǎn)化率為準(zhǔn)。達到適宜的煅燒時間以后，再行延長，對反應(yīng)結(jié)果影響不大。
本發(fā)明是由煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)從粘土礦物中制備白炭黑，同時以鋁鹽形式回收利用粘土礦物中的鋁質(zhì)組分，所用的固體反應(yīng)劑為銨的硫酸鹽、或銨的硫酸氫鹽、或堿金屬的硫酸氫鹽，產(chǎn)物的制備過程如下將預(yù)先去除碎屑礦物的粘土與定量的固體反應(yīng)劑的干物質(zhì)均勻混合，混合物最好粉碎至小于200目。當(dāng)增加固體反應(yīng)劑用量時，也可以降低粉碎要求至較粗粒度，如小于100目。將該混合料置于爐內(nèi)煅燒，在該煅燒過程中，控制煅燒溫度＞360℃，煅燒時間＞30分鐘，固體反應(yīng)劑與粘土礦物發(fā)生反應(yīng)，使粘土礦物轉(zhuǎn)化為鋁銨復(fù)鹽、和/或硫酸鋁、或鋁-堿金屬復(fù)鹽，及非晶質(zhì)二氧化硅。同時，原賦存在粘土礦物顆粒表面的鐵、鈦氧化物微粒也發(fā)生類似的硫酸復(fù)鹽化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成組成為MFe(SO4)3及M2TiO(SO4)2的鹽類，它們均溶于水，可經(jīng)后續(xù)的水溶處理除去。這樣，在煅燒時，除發(fā)生破壞粘土礦物的結(jié)構(gòu)的主反應(yīng)，即將粘土礦物中的晶格鋁轉(zhuǎn)化為可溶性鋁鹽以外，還將鐵、鈦等致色雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶物，解決了現(xiàn)有液-固相反應(yīng)不能處理的鈦礦物的去除問題。當(dāng)優(yōu)選反應(yīng)條件，采用粘土礦物與固體反應(yīng)劑按重量比例1∶3～5配料、將煅燒溫度控制在360～750℃，煅燒時間控制在0.5小時以上時，能使主反應(yīng)進行徹底，鐵、鈦氧化物的轉(zhuǎn)化很完全。用水分散-溶解煅燒產(chǎn)物，將溶解用水的pH值調(diào)整到≤1，可以抑制金屬離子的水解反應(yīng)，保證金屬鹽類的溶解順利進行。溶解完全后，經(jīng)由固-液分離，使以鋁鹽為主的溶液與硅質(zhì)微粉相互分離開。硅質(zhì)微粉組成的濾餅經(jīng)洗滌、干燥后，得蓬松的白色微粉，為白炭黑產(chǎn)物；從以鋁鹽為主要成分的濾液中可回收氧化鋁或氫氧化鋁。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有如下的明顯優(yōu)點和顯著效果。
一、本發(fā)明方法采用的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)方式，優(yōu)選反應(yīng)條件，將粘土礦物與固體反應(yīng)劑按重量比例1∶3～5配料、粉碎至粒度小于100目、煅燒溫度控制在360～750℃、煅燒時間控制在0.5小時以上，能將粘土礦物中的鋁質(zhì)組分近于完全地轉(zhuǎn)化為可溶性鹽類，同時將粘土礦物內(nèi)夾雜的鐵、鈦礦物也轉(zhuǎn)變成可溶性鹽類；經(jīng)煅燒后得到的非晶質(zhì)二氧化硅，既不溶于水，也不溶于除氫氟酸以外的其它酸，因而能方便地經(jīng)由后續(xù)的溶解反應(yīng)與上述可溶性鹽相分離，從而將硅組分與鋁組分和雜質(zhì)相分離。本方法既能從粘土礦物中回收氧化鋁或氫氧化鋁，又因為能從粘土礦物中充分脫除鋁質(zhì)、有機質(zhì)及鐵、鈦礦物，獲得白度高、非晶質(zhì)特性優(yōu)異的白炭黑，因此具有經(jīng)濟性好的優(yōu)點。
二、本發(fā)明方法所采用的原料粘土礦物及固體反應(yīng)劑均為固體，便于經(jīng)機械作用相互混合并粉碎，從而能在煅燒中進行反應(yīng)，且粉碎的粒度越小、混合越均勻，將使煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)易于進行，因此有利于獲得具有高白度和非晶質(zhì)特性的白炭黑。
三、本發(fā)明方法上述的優(yōu)選反應(yīng)條件，對粘土礦物中的鐵、鈦礦物和有機質(zhì)有良好的去除效果，而現(xiàn)有的液-固相反應(yīng)方法對鈦礦物和有機質(zhì)無去除能力。因此，本發(fā)明方法對粘土礦物原料的適應(yīng)性遠超過現(xiàn)有的酸溶反應(yīng)。例如對一種劣質(zhì)的海濱沉積高嶺土，采用文獻5所述的先硫酸后鹽酸的酸溶處理方法時，所得白炭黑的白度僅為81％，黃色色度達5.6％；而使用本發(fā)明方法制備，得到的白炭黑的白度為95％，黃色色度3％。因此本發(fā)明方法具有對原料的適應(yīng)范圍寬，和能處理劣質(zhì)原料的優(yōu)點，具有資源利用價值。
四、使用本方法轉(zhuǎn)化高嶺土所獲的白炭黑產(chǎn)物為非晶質(zhì)，在它的X射線衍射圖譜上，僅在2θ＝15～29°之間出現(xiàn)一個近于對稱的平緩衍射峰，此外無任何尖銳衍射峰出現(xiàn)，這是非晶質(zhì)二氧化硅的衍射特征；所獲白炭黑的微個體呈假六方片狀形態(tài)，與原高嶺石的形態(tài)、尺寸相似，表明在反應(yīng)過程中，伴隨晶格鋁的抽提，而使高嶺石結(jié)構(gòu)內(nèi)的硅質(zhì)組分非晶化時，仍保留了原高嶺石個體的形態(tài)；產(chǎn)物微個體的徑/厚比＞16，該高徑/厚比形態(tài)及非晶質(zhì)特征在加熱到1000℃后仍維持不變，賦予該白炭黑產(chǎn)物以優(yōu)秀的增強性能及高溫使用性能；產(chǎn)物的密度≤0.11g/ml，明顯低于常規(guī)液相白炭黑及經(jīng)酸溶反應(yīng)從高嶺土制得的白炭黑的相應(yīng)值0.23～0.24g/ml(見文獻2、3)，比表面積達342m2/g，孔容積0.5ml/g，平均粒徑0.5μm，已經(jīng)達到氣相白炭黑的水平。根據(jù)實驗，用本方法轉(zhuǎn)化伊利石粘土礦物時，所獲白炭黑產(chǎn)物具有與轉(zhuǎn)化高嶺土所獲白炭黑相同的典型的非晶質(zhì)衍射特征及高白度，僅在形態(tài)、粒徑上隨原始物質(zhì)的不同而有差異。
下面，再用實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1本發(fā)明的一種用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，其工藝步驟如下將高嶺土與固體反應(yīng)劑工業(yè)硫酸銨，按重量比例1∶3.5配料，將其均勻混合，粉碎至小于200目。置混合物于馬弗爐中，控制升溫速度為500℃/小時，升到560℃后，恒溫2小時，從馬弗爐內(nèi)取出，降至室溫。
在該煅燒過程中，當(dāng)溫度升到≥300℃時，硫酸銨發(fā)生分解反應(yīng)，生成硫酸氫銨
當(dāng)溫度進一步升高時，硫酸氫銨以其高反應(yīng)活性與固態(tài)混合物中的高嶺石的晶格鋁發(fā)生硫酸復(fù)鹽化反應(yīng)，從而使高嶺石晶體分解破壞。在此過程中組成原始高嶺石的硅質(zhì)成分不與硫酸氫銨發(fā)生反應(yīng)，但由于晶格鋁的完全溶出而使硅質(zhì)成分喪失原有的空間排列的規(guī)整性，以非晶質(zhì)二氧化硅形式保留下來。
當(dāng)再行升高反應(yīng)溫度時，NH4Al(SO4)2復(fù)鹽分解，留下Al2(SO4)3。由于Al2(SO4)3的分解溫度為770℃，因此煅燒反應(yīng)溫度的升高不應(yīng)超越此極限溫度，以便先將高嶺石結(jié)構(gòu)中的鋁氧八面體片轉(zhuǎn)化為含鋁的硫酸復(fù)鹽，再轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜X。
在該煅燒過程中，賦存于高嶺土內(nèi)的鐵、鈦氧化物微粒與硫酸氫銨發(fā)生與高嶺土內(nèi)的鋁質(zhì)組分相類似的硫酸復(fù)鹽化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4Fe(SO4)2及(NH4)2TiO(SO4)2
對該高嶺石原料進行系列焙燒試驗，選定焙燒溫度為560℃，能使最終所獲白炭黑產(chǎn)物的組成及白度均達最佳值。此溫度下，含鐵、鈦的復(fù)鹽會發(fā)生與鋁銨復(fù)鹽相似的分解反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵瘟蛩猁}Fe2(SO4)3、TiOSO4。
以水分散從馬弗爐內(nèi)取出的煅燒產(chǎn)物，攪拌該懸浮體系以促使煅燒生成的鋁、鐵、鈦鹽類溶解，不溶性的片狀非晶質(zhì)二氧化硅懸浮在溶液中。為防止金屬鹽類水解，用少量稀硫酸調(diào)整溶解用水的pH值，過程中維持在pH≤1。溶解完全后，將所得懸浮液過濾。濾餅用水洗至中性后，烘干，得蓬松的白色粉末，為白炭黑產(chǎn)物。
從過濾所得的濾液中回收氧化鋁或氫氧化鋁。
本實施例對高嶺土的上述煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)條件進行的試驗發(fā)現(xiàn)(1)在用硫酸銨作為固體反應(yīng)劑時，由于硫酸鋁銨復(fù)鹽的溶解度小于硫酸鋁，因此，采用較高的煅燒溫度，轉(zhuǎn)變復(fù)鹽為簡單硫酸鹽，能使隨后的水溶處理易于進行徹底。
(2)在所選定的焙燒溫度下，粘土礦物中夾帶的有機質(zhì)會分解氣化，從煅燒產(chǎn)物中揮發(fā)出去。
(3)該煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)不需要惰性環(huán)境，盛料坩蝸是否密封，對最終所獲產(chǎn)物性質(zhì)無明顯影響。
(4)煅燒產(chǎn)物為蓬松的低硬度塊體，稍施壓即可粉化，這有利于水對煅燒產(chǎn)物中的鹽類的溶解。
(5)經(jīng)靜置后，微片狀二氧化硅易于從溶液中沉降下來，便于過濾和洗滌。
用本發(fā)明所述方法處理后，所獲白炭黑產(chǎn)品與高嶺土原料的化學(xué)成分對比如下表
本實施例所用的高嶺土原料因含鐵而發(fā)黃，屬于劣質(zhì)高嶺土。用本方法處理后，所獲白炭黑產(chǎn)品的R457白度為95％，黃色色度2.7％，堆積密度0.11g/ml，比表面積342m2/g。本方法對高嶺土中鋁質(zhì)組分的提取率達99％。
實施例2本發(fā)明的一種用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，以四川米易伊利石粘土為原料，固體反應(yīng)劑為NaHSO4和KHSO4的等摩爾混合物，伊利石粘土與固體反應(yīng)劑的重量比例為1∶3。對原料與固體反應(yīng)劑進行機械混合，并粉碎至小于200目。將混合物料置于馬弗爐內(nèi)煅燒2小時，煅燒溫度400℃。以水分散所獲煅燒產(chǎn)物，輔以攪拌促使煅燒轉(zhuǎn)化過程中生成的硫酸復(fù)鹽溶解完全。對懸浮液進行固液分離，將所獲濾餅烘干，得白炭黑，其SiO2含量為98.1％，R457白度為94.2％。
實施例3本發(fā)明的一種用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，其原料、固體反應(yīng)劑的選用和準(zhǔn)備及煅燒一溶解過程類似于實施例1，但粉碎粒度為小于100目，原料與固體反應(yīng)劑的重量比例為1∶5。最終所獲白炭黑的SiO2含量為98.3％，R457白度為93.7％。
實施例4本發(fā)明的一種用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，其原料、固體反應(yīng)劑的選用和準(zhǔn)備及煅燒—溶解過程類似于實施例1，但所采用的煅燒時間為24小時。最終所獲白炭黑產(chǎn)物的SiO2含量為99.1％，R457白度為94.6％。
實施例5本發(fā)明的一種用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，以蘇州高嶺土為原料，其原料和固體反應(yīng)劑的選用、準(zhǔn)備及煅燒—溶解過程類似于實施例1，但所采用的反應(yīng)溫度為750℃。最終所獲白炭黑的SiO2含量為98.7％，R457白度為94.0％。
附上述相關(guān)技術(shù)文獻的作者、題錄、書刊名、出版日期文獻1、H.C.Park etd.Preparation of Alumina and Amorphous SilicaFrom Clay Minerals.J.of the Korean Ceramic Society，26(1)81，1989。
文獻2、張興法高嶺土制堿式氯化鋁和白炭黑《化學(xué)工程師》(5)22，1994。
文獻3、張興法用高嶺土生產(chǎn)白炭黑的試驗研究《安徽化工》(4)30，1994。
文獻4、黃小敏等利用高嶺巖(或高嶺土)生產(chǎn)聚合氯化鋁和白炭黑的研究《非金屬礦》(2)30，1991。
文獻5、李宜志等高嶺土制備白炭黑方法研究《化學(xué)世界》(5)198，1988。
文獻6、張其春等劣質(zhì)高嶺土的致色因素研究《成都理工學(xué)院學(xué)報》22(3)52，1995。
文獻7、莫畏等鈦冶金《冶金工業(yè)出版社》1979P27，P57。
權(quán)利要求
1.用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)工藝，其特征在于有如下的工藝步驟1)將粘土礦物與固體反應(yīng)劑，按重量比例1∶3～5配料、粉碎至粒度小于100目、在溫度360～750℃下煅燒0.5小時以上，得到含有含鋁的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鋁，和非晶質(zhì)二氧化硅的煅燒物；2)加水分散、溶解煅燒物，得到含有溶解的含鋁的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鋁，和分散懸浮的非晶質(zhì)二氧化硅的懸浮液；3)過濾懸浮液，從濾液中得到含鋁的硫酸復(fù)鹽和/或硫酸鋁，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到白炭黑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所說的粘土礦物為高嶺石粘土礦物、或伊利石粘土礦物、或含有鐵、鈦氧化物及有機質(zhì)的上述粘土礦物的劣質(zhì)原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于所說的固體反應(yīng)劑為銨的硫酸鹽、或銨的硫酸氫鹽、或堿金屬的硫酸氫鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于所說的粘土礦物和固體反應(yīng)劑的粒度小于200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于所說的粘土礦物和固體反應(yīng)劑的粒度小于200目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于所說的步驟2)中水的pH值調(diào)整到≤1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于所說的步驟2)中水的pH值調(diào)整到≤1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于所說的白炭黑的X射線衍射圖譜呈典型的非晶質(zhì)特征，白炭黑的R457白度為95％，密度≤0.11g/ml，比表面積為342m2/g。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于所說的白炭黑的X射線衍射圖譜呈典型的非晶質(zhì)特征，白炭黑的R457白度為95％，密度≤0.11g/ml，比表面積為342m2/g。
全文摘要
本發(fā)明涉及由煅燒轉(zhuǎn)化反應(yīng)用粘土礦物制備白炭黑的工藝。旨在解決用粘土礦物不經(jīng)水玻璃狀態(tài)直接制備的白炭黑的白度和非晶質(zhì)特性差的問題。本方法的工藝步驟為:1)將粘土礦物與固體反應(yīng)劑,按重量比例1∶3～5配料、粉碎至粒度小于100目、在溫度360～750℃下煅燒0.5小時以上。2)加水溶解煅燒產(chǎn)物。3)過濾,從濾液中得到含鋁的鹽,濾餅經(jīng)洗滌、烘干后得到白炭黑即非晶質(zhì)二氧化硅,其X射線衍射圖譜呈典型的非晶質(zhì)特征,R
文檔編號C01B33/113GK1244496SQ9811217
公開日2000年2月16日 申請日期1998年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月7日
發(fā)明者張其春 申請人:張其春