煤矸石制备白炭黑的试验及机理研究

-34-第33卷第6期非金属矿Vol.33No.62010年11月Non-MetallicMinesNovember,2010白炭黑即非晶态二氧化硅，分子式为SiO2·nH2O，是一种白色、无毒、无定型微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧和电绝缘性好等优异性能[1]。白炭黑的制备方法有很多，其中非金属矿法是制备白炭黑的新方法。非金属矿法是以富含的非金属矿为原料，通过化学方法把结晶态的二氧化硅转变为非晶态的二氧化硅，从而制得符合不同要求的超细的、高比表面积的白炭黑[2-3]。试验以淮南煤矸石为原料，通过煅烧活化、脱杂、烧碱熔硅等工艺过程，制备白炭黑。试验应用单因素分析方法，对得到的产品用回收率、粒度（此时测得的粒度为团聚体粒度，并非单个颗粒粒度）2个指标进行评价。通过本试验研究，将为煤矸石制备白炭黑提供理论依据及制备的适宜条件。1 试验部分1.1煤矸石化学成分及物相组成由于成矿原因和产地不同，煤矸石的化学和物相变化较大。本实验采用的煤矸石来自淮南谢一矿，其化学成分（wt%）为：SiO2，61.14；Al2O3，29.47；Fe2O3，4.70；CaO，1.33；MgO，1~3；Na2O，0.45；TiO2，0.74；Na2O，1.28。主要成分为SiO2和Al2O3。其XRD图谱，见图1。分析可知，谢一矿煤矸石主要物相是高岭石和石英。图1煤矸石的XRD图谱1.2试验仪器主要试验仪器为：SX-2箱式电阻炉，江苏省宜兴市宇科电炉有限公司；ND6-4L行星式球磨机，南京南大天尊电子有限公司；SHB-III循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；HH-2数显恒温水浴锅，江苏省金坛市荣光仪器制造有限公司；S-3000N型扫描电子显微镜，日本日立公司；XD-3型X射线衍射仪，北京普析通用有限公司；SDT2960型热失重及高温差热联用仪，美国TA公司；SALD-7101型激光粒度分析仪，日本岛津公司。1.3试验工艺流程试验采用工艺流程见图2。煤矸石煅烧活化后，取10g加入37%的盐酸混合，放入95℃的水浴锅中，在搅拌状态下反应150min之后固液分离，对得到的滤渣在95℃的水浴锅中进行碱溶反应90min，再固液分离得到滤液。向滤液中加入乙醇，配成乙醇浓度为4mol/L的溶液，然后加酸盐析，最后过滤、洗涤、压滤，并在100℃的干燥箱中干燥，即得白