硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的工艺

申请号 CN200510200324.0 申请日 2005-06-10 公开(公告)号 CN100545085C 公开(公告)日 2009-09-30
申请人 德固赛嘉联白炭黑(南平)有限公司; 发明人 卢元健;
摘要 一种用 硫酸 钠法生产白 炭黑 、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的工艺,其特征在于将 石英 沙、硫酸钠和炭置于窑炉内反应,生成的固体和二 氧 化硫分别经下列步骤处理生成白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠:(1)生成白炭黑:将生成的固体溶解、沉淀过滤后加入硫酸,经洗涤、打浆、干燥得白炭黑;(2)生产亚硫酸钠:纯 碱 加入亚硫酸氢钠溶液中生成亚硫酸钠溶液,一部分浓缩干燥得亚硫酸钠;一部分与生成的二氧化硫反应后,生成亚硫酸氢钠溶液,回用生产亚硫酸钠;(3)生产亚硫酸氢钠:纯碱加入亚硫酸氢钠溶液中生成亚硫酸钠溶液,与生成的二氧化硫反应后,经结晶、干燥得亚硫酸氢钠。本 发明 的工艺流程简单、联产多种产品,生产成本低,具有较大的应用推广价值。
权利要求

1.一种用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的工艺,其特 征在于将石英沙、硫酸钠和炭混合后放入窑炉内进行反应,生成的酸钠固体和二化硫分 别经下列步骤处理后生成白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠:
(1)生成白炭黑:将生成的硅酸钠固体按100∶180~488的重量比加入进行溶解,得到 硅酸钠液体,经沉淀过滤后,硅酸钠液体与浓度为98%的硫酸按13~19∶1的体积比,于70 ~100℃下反应1~4h,反应后进行洗涤,将洗涤后的物料进行打浆,最后干燥出白炭黑;
(2)生产亚硫酸钠:将纯按1∶1摩尔比加入到亚硫酸氢钠溶液中,生成亚硫酸钠溶液 ,一部分经浓缩干燥制出亚硫酸钠,一部分亚硫酸钠溶液与生成的二氧化硫按1∶1的摩尔比 ,于20~50℃下进行反应后,生成亚硫酸氢钠溶液,再与纯碱反应回用生产亚硫酸钠;
(3)生产亚硫酸氢钠:将纯碱按1∶1摩尔比加入到亚硫酸氢钠溶液中,与生成的二氧化 硫按1∶1的摩尔比,于20~50℃下进行反应后,生成过饱和亚硫酸氢钠溶液,经结晶、干燥 制出亚硫酸氢钠产品。
2.根据权利要求1所述的一种用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚 硫酸氢钠的工艺,其特征在于所用的石英沙、硫酸钠和炭的重量配比为:118.3~147.9∶ 100∶4~12,反应温度为1200℃~1500℃。
3.根据权利要求1所述的一种用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚 硫酸氢钠的工艺,其特征在于所述的生成白炭黑的过程中,洗涤后的洗涤液经浓缩干燥制出 可回收利用的硫酸钠。
4.根据权利要求1或2所述的一种用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和 亚硫酸氢钠的工艺,其特征在于所述的窑炉为全保温焰窑炉。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的工艺。

技术背景

白炭黑又名轻质,是橡胶的良好补强剂;也用作润滑剂、绝缘材料及塑料制品 、纸张、油漆、纺织品等的填充料或白色颜料。目前,国内外最常用的生产白炭黑的传统方 法是沉淀法,该法需要消耗大量的纯和硫酸,成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的工艺,该 工艺降低了生产白炭黑的成本。
本发明的用硫酸钠法生产白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的工艺,其特征在于将石英沙 、硫酸钠和炭混合后放入窑炉内进行反应,所用的石英沙、硫酸钠和炭的重量配比为: 118.3~147.9∶100∶4~12,反应温度为1200℃~1500℃,生成的硅酸钠固体和二氧化硫分 别经下列步骤处理后生成白炭黑、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠:(1)生成白炭黑:将生成的硅 酸钠固体按100∶180~488的重量比加入进行溶解,得到硅酸钠液体,经沉淀过滤后,硅 酸钠液体与浓度为98%的硫酸按13~19∶1的体积比,于70~100℃下反应1~4h,反应后进 行洗涤,将洗涤后的物料进行打浆,最后干燥出白炭黑;(2)生产亚硫酸钠:将纯碱按1∶ 1摩尔比加入到亚硫酸氢钠溶液中,生成亚硫酸钠溶液,一部分经浓缩干燥制出亚硫酸钠, 一部分亚硫酸钠溶液与生成的二氧化硫按1∶1的摩尔比,于20~50℃下进行反应后,生成亚 硫酸氢钠溶液,再与纯碱反应回用生产亚硫酸钠。(3)生产亚硫酸氢钠:将纯碱按1∶1摩 尔比加入到亚硫酸氢钠溶液中,与生成的二氧化硫按1∶1的摩尔比,于20~50℃下进行反应 后,生成过饱和亚硫酸氢钠溶液,经结晶、干燥制出亚硫酸氢钠产品。
本发明的理论基础是:
2Na2SO4+2nSiO2+C→2Na2O·nSiO2+2SO2+CO2
SO2+Na2CO3→2Na2SO3+CO2
SO2+Na2SO3+H2O→2NaHSO3
Na2O·nSiO2+H2SO4→nSiO2+Na2SO4
较之已有的技术,本发明的优点在于:一是在生产白炭黑同时,联产亚硫酸钠、亚硫酸
氢钠等产品,在反应过程后硫酸钠可循环使用,这样就降低了生产成本回收:二是无废 物排放;三利用全保温焰窑炉连续生产硫酸钠法水玻璃。

具体实施方式

本发明是这样实现的:将原料石英砂、硫酸钠和(已经粉碎)按照SiO2∶Na2SO4∶C= 100∶81.4∶6.5比例混合,连续投入马蹄形全保温窑炉,反应温度1420℃~1450℃,连续出 料,物料经水淬、溶解得到3.5M、29 Be′水玻璃液体。在5L的反应釜中加入底水2.5L,预 加水玻璃0.075L,加温至86℃,在100分钟的时间内,同时均匀加入水玻璃溶液1.163L和硫 酸0.072L,反应结束后,加入0.011L进行后酸后调整PH值到4.5。所得物料经洗涤干燥制得 白炭黑348.1g(BET为185m2/g),溶液通过浓缩干燥得到235.14g硫酸钠。
其中,在生成白炭黑的过程中,洗涤后的洗涤液经浓缩干燥制出可回收利用的硫酸钠。
生成亚硫酸钠:将纯碱按1∶1摩尔比加入到亚硫酸氢钠溶液中,生成亚硫酸钠溶液,一 部分经浓缩干燥制出亚硫酸钠,一部分亚硫酸钠溶液与生成的二氧化硫按1∶1的摩尔比,于 20~50℃下进行反应后,生成亚硫酸氢钠溶液,再与纯碱反应回用生产亚硫酸钠。
生产亚硫酸氢钠:将纯碱按1∶1摩尔比加入到亚硫酸氢钠溶液中,与生成的二氧化硫按 1∶1的摩尔比,于20~50℃下进行反应后,生成过饱和亚硫酸氢钠溶液,经结晶、干燥制出 亚硫酸氢钠产品。
本发明的工艺流程简单、生产成本低,具有较大的应用推广价值。
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