一種利用氣化後剩餘稻殼灰生產白炭黑和活性炭的方法

2023-07-07 10:44:56 1

專利名稱：一種利用氣化後剩餘稻殼灰生產白炭黑和活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及一種白炭黑和活性炭的製造方法,特別是以氣化後剩餘稻殼灰為原
料，先製成水玻璃和碳粉，然後分別用碳粉製成活性炭，用水玻璃製成白炭黑而其化工原料 鹼可循環使用的方法。
背景技術：
眾所周知，白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形矽酸和矽酸鹽產品的總稱，主要是 指沉澱二氧化矽、氣相二氧化矽、超細二氧化矽凝膠和氣凝膠。白炭黑是多孔性物質，其組 成可用Si2 nH2表示，其nH2是以表面羥基的形式存在。白炭黑耐高溫、不燃、無味、無 嗅、具有很好的電絕緣性,具有易粉碎的特點。白炭黑主要用作橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑、 油狀物吸收分散劑，如農藥載體，塗料和不飽和樹脂增稠劑等等，應用範圍極其廣泛。製造 白炭黑的傳統沉澱法，用水玻璃與強酸反應生成水合二氧化矽沉澱，這種方法生產1噸白 炭黑要消耗4 4. 5噸水玻璃和1. 5噸鹽酸(或當量的硫酸)，化工原料消耗大，濾液為硫 酸鈉溶液或氯化鈉溶液，其排放會帶來環境汙染。活性炭是一種多孔碳材料，具有高度發達 的孔隙結構和巨大的比表面積，吸附能力強、化學穩定性好、機械強度高、使用失效後易再 生等特點。活性炭作為一種優良的吸附劑及催化劑載體,早己廣泛應用於化學工業、食品加 工、交通能源、醫療衛生、農業、國防等領域，以及環境保護和人類生活等各個方面。傳統的 活性炭製備方法多以木材、木炭等為原料，木材過度的砍伐會帶來了生態環境的惡化，為了 可持續發展，國家迅速對自然林實行禁伐，致使木材木炭的來源萎縮，製備活性炭的原料受 到很大限制,價格也呈上漲趨勢。在我國稻穀總產量約2億噸(佔全世界總產量的1/3,居 世界首位)，大量的稻殼資源並沒有得到很好的利用，在很多的地區，稻殼被燒毀,既汙染了 環境，又浪費了稻殼資源，在此形勢下，利用稻殼生產活性炭和白炭黑的新工藝亟待提高與 完善° 為了解決上述問題，本發明人曾參與授權公告號為CN1037110C的"一種生產白炭 黑的方法"的設計，它以碳酸鈉或碳酸鉀溶液浸漬稻殼等禾本科植物原料，將浸漬後的原料 用炭化爐煙道氣烘乾，送入還原性炭化爐中進行炭化處理或直接燃燒,生成炭粉和水玻璃 混合物，將它們在常壓熱水中溶煮，經過濾製得水玻璃，再將水玻璃與可溶性鹼金屬酸式碳 酸鹽反應生成水合二氧化矽,經過濾、清洗、烘乾,製成白炭黑。過濾液為碳酸鈉溶液,將濾 液碳酸鈉回收，循環使用，一部分用於浸漬原料稻殼，另一部分與適量補充的二氧化碳反應 生成碳酸氫鈉，再用來生產白炭黑。水玻璃與炭粉混合物加水溶解，水玻璃被濾出後，清洗 濾渣為含炭量很高的炭渣，是生產活性炭的原料。這項專利的優點是鹼(碳酸鈉)液回收， 循環使用。該方法尚存一些重大的缺點(i)上述稻殼整體被鹼液浸漬，再烘乾，這一工藝 並不完全合理,①稻殼中含有大量的有機物，鹼溶液浸漬有機物並將其烘乾是無效工作，使 得總工作量加大很多，②另外稻殼的特點是水合二氧化矽呈網絡狀穿插在有機物之中，稻 殼非常緻密，致使浸漬稻殼的鹼(碳酸鈉或碳酸鉀)溶液達到均勻滲透的時間長達10-20 小時以上，因而浸漬稻殼需要大的倉容。總而言之，鹼(碳酸鈉或碳酸鉀)溶液直接浸漬稻殼並不是最佳方案,需要改進；(ii)"浸漬後的原料烘乾後，送入還原性炭化爐中進行炭化 處理或直接燃燒，生成炭粉、水玻璃混合物"的工藝也存在需要改進的缺陷①經浸漬的原 料烘乾後在還原性炭化爐進行炭化處理,實質上就是有機物氣化的過程，鹼液浸漬稻殼烘 幹後，數量相當大的一部分鹼只是附著稻殼的外表上，在炭化(有機物氣化)工藝操作中烘 幹後的浸漬稻殼在氣化氣中激烈翻飛，附著在稻殼的外表上的鹼會脫落，被氣流帶走，它們 沒有機會與Si02反應生成水玻璃，這部分鹼實質上就流失了。②如果直接燃燒，則溫度常 常偏高且不容易控制,後果是製備活性炭的炭粉保留不足，同時水玻璃容易被燒結成塊狀, 不利於溶煮提取。 還有如公開號為CN101177264的"利用生物質發電廠廢棄物聯產活性炭、白 炭黑和純鹼的方法"、公開號為CN101391778的"一種以稻殼灰為原料製備高純度白炭 黑的方法"、公開號為CN101402458的"用稻殼灰製備納米級白炭黑的方法"、公開號為 CN1039000的"稻殼灰聯產水玻璃和活性炭"、公開號為CN1062513的"用稻殼、稻草製取水 玻璃的方法"、公開號為CN1229057的"用稻殼灰炭製取水玻璃及副產品活性炭的方法"、
發明者周英彥, 李洪錫, 李紅霞 申請人:李洪錫;周英彥;李紅霞