Progreso en la síntesis de negro de humo blanco (dióxido de silicio / SiO2)
El negro de humo blanco es el nombre general del ácido silícico amorfo en polvo blanco y productos de silicato, principalmente se refiere a sílice precipitada, sílice en fase gaseosa, gel de sílice ultrafino y gel de sílice, incluyendo silicato de aluminio sintético y silicato de calcio.
1. Uso de negro de humo blanco
El negro de humo blanco es ampliamente utilizado en la síntesis de caucho, aceite sintético, pintura, agente ligero, pintura de aislamiento, componentes electrónicos, agente tixotrópico, precipitante de fósforo, relleno de placas de impresión en color, agente de liberación de moldes de fundición, y así sucesivamente. El negro de humo se puede usar como material de relleno en polietileno y otros plásticos. Puede mejorar significativamente el aislamiento eléctrico del cable en el cable. Como pegamento sobre papel, puede aumentar la blancura y la opacidad del papel y mejorar sus propiedades mecánicas y ornamentabilidad. En la fabricación de productos químicos agrícolas, el negro de humo blanco se utiliza como transportador o diluyente diluido para agregarlo a la agricultura. Debido a su alta capacidad de absorción, fácil suspensión, buena afinidad y estabilidad química, puede mantener la eficacia del producto.
2, proceso de síntesis de negro de humo blanco
Los principales métodos de producción de negro de humo blanco son precipitación y fase gaseosa, y el negro de humo blanco en fase gaseosa es nanopartículas coloidales sólidas amorfas y translúcidas (tamaño de partícula inferior a 100nm), pero el proceso de preparación es complejo y el producto método de precipitación tiene el método de precipitación tradicional y el método de precipitación especial, el primero se refiere a ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, CO: agua. El negro de humo blanco producido por el vidrio se utiliza como materia prima básica. Este último se refiere al negro de humo blanco producido por los métodos especiales, tales como la tecnología de supergravedad, el método de sol gel, el método de cristal químico, el método de dos cristales o el método de microemulsión de micela inversa.
2.1 sílice pirógena
China comenzó la producción a pequeña escala de sílice pirógena en los años 60 del siglo XX. Solo 3 compañías produjeron negro de humo en fase gaseosa antes de 2002, dos de los cuales eran cuatro de cloruro de silicio, y el otro se realizó primero con metil tres clorosilano, un subproducto de organosilicio, para producir negro de humo negro en fase gaseosa, comúnmente conocido como "negro de sílice nano".
La deposición química de vapor (CAV), también conocida como pirólisis, método seco o método de combustión, generalmente está hecha de siloxano, cuatro de cloruro de silicio, seis de etil siloxano, oxígeno (o aire) e hidrógeno, que reaccionan a alta temperatura.
El aire y el hidrógeno se envían a un hidrolizado sintético después de la presión, separación, enfriamiento, deshidratación, secado con gel de sílice y filtración de polvo. Después de que los cuatro materiales de cloruro de silicio se envían a la columna de destilación, el evaporador se calienta y se evapora, y el aire secado y filtrado se utiliza como el transportador para el hidrolizado sintético, y el cloruro de cuatro componentes se vaporiza a alta temperatura. Cuando la temperatura es de 1000 a 1800 C, la fase gaseosa se hidroliza con una cierta cantidad de hidrógeno y oxígeno (o aire) a una temperatura alta de unos 1800 grados C. Las partículas de sílice en fase gaseosa son muy delgadas y el gas se forma en aerosol , que no es fácil de capturar, de modo que las partículas se juntan en el agregador primero y luego se recogen a través de un separador de ciclón y luego se expulsan. El horno de ácido usa aire que contiene amoníaco para purgar la sílice pirógena a un valor de pH de 4 - 6, que es producto terminado.
En la actualidad, el método de precipitación se usa comúnmente en la industria, y su ruta de proceso es generalmente la siguiente: a una cierta temperatura, el vidrio soluble industrial se prepara por reacción de cuarzo (arena) e hidróxido de sodio para formar una solución diluida, y luego la sílice se precipita bajo ciertas condiciones y luego se limpia, filtra, seca y tritura para hacer que el producto sea negro de humo blanco. Hay muchos métodos para la precipitación, y el método ácido es el método principal en China.
2.2.1 método ácido
El método ácido es la reacción del silicato soluble con ácido sulfúrico u otro ácido. Cuando la reacción alcanza un determinado valor de pH, deja de agregar ácido, envejecimiento, filtrado, lavado y eliminación de N% SO, y obtiene el producto después del secado y la trituración.
Un diagrama esquemático del proceso de preparación de negro de humo blanco por método ácido
El paso clave en el proceso ácido es el proceso de adición de ácido, que requiere el procesamiento simultáneo de varios parámetros. Se puede ver a partir de los cambios materiales en el proceso de reacción que las propiedades del producto están relacionadas con las condiciones de control tecnológico. El silicato soluble primero se convierte en un monómero de ácido silícico, una parte continúa produciendo flóculos sueltos (agregación) y el otro produce un coloide denso (acción de gel).
2.2.2 carbonización
La producción de sílice por carbonización se basa en la reacción del dióxido de carbono y la solución de silicato soluble para producir SiO2 sólido en agua después de la filtración, secado, trituración y envasado.
Un diagrama esquemático del proceso de carbonización para preparar negro de carbón blanco
En este proceso, la tasa de conversión de silicato de sodio es baja, y el dispositivo de filtración generalmente se necesita para recuperar las cenizas de sosa de los subproductos para reducir el costo. El agente tensioactivo también tiene un efecto sobre el rendimiento del negro de humo blanco. Es mejor usar polietilenglicol (6000) como agente activo de superficie en negro de humo negro carbonizado.
La nueva tecnología de carbonización por pulverización está hecha de CO mezclado de gas y vidrio soluble como materia prima, utilizando la tecnología avanzada y equipos tales como carbonización por pulverización, prensa de filtro de prensa automática, secado por evaporación rotatoria y otras tecnologías y equipos avanzados para hacer activo (o transparente grado) negro de humo blanco. Este proceso tiene un área de contacto grande, velocidad de reacción rápida, bajo costo de producción y costo de producción continuo. Las características de producción, baja intensidad de mano de obra, buena calidad del producto, gran capacidad visual, buena hermeticidad, alta eficiencia térmica, obvio ahorro de energía y ahorro de electricidad, beneficio ambiental y beneficio económico son notables.
2.2.3 disociación mineral y otros procesos nuevos
El mineral no metálico como materia prima para la fabricación de negro de carbón blanco es tierra de diatomeas, proteína, serpentina, arcilla, tierra humectante, caolín, wollastonita, arena de cuarzo, sepiolita, atapulgita, ceniza volante, zircón, ganga de carbón, mineral de fósforo amarillo, etc. Se informa en la literatura que la producción de negro de carbón blanco a partir de mineral no metálico muestra que es económica y técnicamente factible, y proporciona una nueva forma para la utilización de sus recursos.
3. Conclusión
(1) la sílice tiene una amplia gama de usos y diferentes productos tienen diferentes usos. Es urgente adoptar una forma más simple y económica de producir y preparar negro de carbón blanco.
(2) es necesario llevar a cabo una investigación sistemática sobre la preparación de sílice a partir de desechos industriales (como la escoria de fósforo amarillo), y desarrollar una tecnología y un proceso económicamente viable.