专利名称：一种以煤为原料制备色素炭黑的方法
技术领域：
本发明涉及ー种以煤为原料制备色素炭黑的方法，属于煤化工领域。
背景技术：
炭黑作为最古老的エ业原料之一，被广泛应用于橡胶行业，被作为补强剂和填料。炭黑是烃类在严格控制的エ艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黒色粉末状物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，粒径介于10 500 μ m间。以着色和调色为主要作用的炭黑称为色素炭黒。色素炭黑具有无机颜料和有机染料不可比拟的特性，其用途越来越广泛，目前主要用于塑料、油墨、涂料、化纤、制革、静电复印、遮光纸等行业。色素炭黑主要以炉法、灯烟法、滚筒法和槽法生产，前者是最主要的生产方法。炉法炭黑是在一台密闭反应器(反应炉)内生成，天然气(或重油)和空气混合，燃烧 形成高温(约1800 2000°C )火焰(热气流)，炭黑原料油(澄清油、こ烯焦油或煤焦油类油品)喷人该火焰中，经裂解生成炭黑和烟气，含炭黑的烟气经喷人水急冷(至900°C以下)后进人分离装置，分离后得到炭黑产品。用炉法生成的炭黑一般呈中性或弱碱性，根据使用的要求，该炭黑需经氧化处理，使其呈酸性。目前最广泛采用的后处理方法是“臭氧流化床氧化工艺”。色素炭黑有粒状和粉状之分，粒状炭黑由粉状炭黑在造粒机中造粒而成。当前塑料色素炭黑生产エ艺路线为第一歩采用炉法生产エ艺，基本按照原橡胶用炭黑N220的生产エ艺，适当提高吸碘值，并控制其吸油值在10m2/g，生产出色素炭黑的基样；第二步采用臭氧氧化的方法，对所生产的色素炭黑样进行适当较浅的氧化，以使其挥发分控制在L2到2.0%之间。(胡炳环，林金火· C364色素炭黑(塑料用)的制备.化学エ程与装备，2009(04) :1-5)。其生产エ艺复杂、设备多、能耗高、回收率低，成本高。目前色素炭黑的生产都是在生产的炭黑的基础上，对其进行再次加工得到色素炭黒。本发明以原煤为原料，经预处理洗选得到精煤，在制备炭黑的过程中加入特定化学试齐U，使其在反应过程中提高炭黑的质量，使得到的炭黑满足色素炭黑的要求。原煤的预处理洗选制精煤方法如文献所述，(金红星.利用动カ煤洗选エ艺生产炼焦精煤的实践.煤炭加工与综合利用，1996 (04) :70-71)。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有色素炭黑生产エ艺复杂，成本高的缺点，提供ー种以煤为原料制备色素炭黑的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的ー种以煤为原料制备色素炭黑的方法，包括下列步骤步骤一、用跳汰机筛选并制备粒径小于13mm的精煤；步骤ニ、向精煤中加入化学试剂，化学试剂质量为精煤质量的O. 1% 5%，混合研磨，得到预反应物；步骤三、将步骤ニ所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反应，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物粉碎即得到色素炭黑产品。步骤ニ中所述的化学试剂为硫酸铜、硫酸钾、碳酸钠、亚硝酸钠、ニ氧化锰中的任
意ー种。有益效果I、本发明的ー种以煤为原料制备色素炭黑的方法，利用煤代替焦油及天然气为原料生产炭黑，既缓解了石油、天然气能源短缺的问题，又増加了煤碳资源的附加值，大大降低了制造炭黑的成本。2、本发明的ー种以煤为原料制备色素炭黑的方法，在制备过程中添加化学试剂直 接得到色素炭黑，制备エ艺简单。3、用本方法制备出的色素炭黑具有黑度、着色力好，易于分散，光泽度较好等特点，而且有极好的补强作用和エ艺性能，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明的内容作进ー步说明。实施例I步骤一、原煤经双层分级筛分成大于150_、150 13_和小于13_三个粒级产品。小于13mm粒级末煤直接作为产品,大于150mm级特大块煤经检查性手选后破碎至150_以下，然后与150 13_级块煤一起进入主洗系统，手选杂物排弃。进入主洗系统的原煤先进行6_脱泥，脱除的小于6_末煤经弧形筛、离心机脱水后掺入末煤产品；脱泥后的块煤进行重介质浅槽分选；分选出的精煤由固定筛一次脱介、脱水，再经脱介筛二次分级脱介、脱水后作为最终精煤产品；步骤ニ、5kg精煤产品中加入O. Ikg的硫酸钾,混合在球磨机上研磨IOh,得到预反应物；步骤三、将步骤ニ所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的3倍，在1000°C下反应3小时，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物经微米粉碎机粉碎即得到色素炭黑产品。其拉伸强度、300%定伸强度、耐磨度等指标已达到硬质炭黑的指标，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。实施例2步骤一、原煤经双层分级筛分成大于150mm、150 13_和小于13_三个粒级产品。小于13mm粒级末煤直接作为产品,大于150mm级特大块煤经检查性手选后破碎至150_以下，然后与150 13_级块煤一起进入主洗系统，手选杂物排弃。进入主洗系统的原煤先进行6_脱泥，脱除的小于6_末煤经弧形筛、离心机脱水后掺入末煤产品；脱泥后的块煤进行重介质浅槽分选；分选出的精煤由固定筛一次脱介、脱水，再经脱介筛二次分级脱介、脱水后作为最终精煤产品；步骤ニ、50kg精煤产品中加入Ikg的硫酸铜,混合在球磨机上研磨15h,得到预反应物；步骤三、将步骤ニ所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的10倍，在1500°C下反应4小时，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物经微米粉碎机粉碎即得到色素炭黑产品。其中拉伸强度、300%定伸强度、耐磨度等指标接近硬质炭黑的指标，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。实施例3步骤一、原煤经双层分级筛分成大于150mm、150 13mm和小于13mm三个粒级产品。小于13mm粒级末煤直接作为产品,大于150mm级特大块煤经检查性手选后破碎至150_以下，然后与150 13_级块煤一起进入主洗系统，手选杂物排弃。进入主洗系统的原煤先进行6_脱泥，脱除的小于6_末煤经弧形筛、离心机脱水后掺入末煤产品；脱泥后的块煤进行重介质浅槽分选；分选出的精煤由固定筛一次脱介、脱水，再经脱介筛二次分级脱介、脱水后作为最终精煤产品；
步骤ニ、50kg精煤产品中加入Ikg的碳酸钠,混合在球磨机上研磨15h,得到预反应物；步骤三、将步骤ニ所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反应至少3小时，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物粉碎即得到色素炭黑产品。其中拉伸强度、300%定伸强度、耐磨度等指标已达到硬质炭黑的指标，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。实施例4步骤一、原煤经双层分级筛分成大于150mm、150 13mm和小于13mm三个粒级产品。小于13mm粒级末煤直接作为产品,大于150mm级特大块煤经检查性手选后破碎至150_以下，然后与150 13_级块煤一起进入主洗系统，手选杂物排弃。进入主洗系统的原煤先进行6_脱泥，脱除的小于6_末煤经弧形筛、离心机脱水后掺入末煤产品；脱泥后的块煤进行重介质浅槽分选；分选出的精煤由固定筛一次脱介、脱水，再经脱介筛二次分级脱介、脱水后作为最终精煤产品；步骤ニ、50kg精煤产品中加入Ikg的亚硝酸钠,混合在球磨机上研磨15h,得到预反应物；步骤三、将步骤ニ所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反应至少3小时，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物粉碎即得到色素炭黑产品。其中拉伸强度、300%定伸强度、耐磨度等指标接近硬质炭黑的指标，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。实施例5步骤一、原煤经双层分级筛分成大于150mm、150 13mm和小于13mm三个粒级产品。小于13mm粒级末煤直接作为产品,大于150mm级特大块煤经检查性手选后破碎至150_以下，然后与150 13_级块煤一起进入主洗系统，手选杂物排弃。进入主洗系统的原煤先进行6_脱泥，脱除的小于6_末煤经弧形筛、离心机脱水后掺入末煤产品；脱泥后的块煤进行重介质浅槽分选；分选出的精煤由固定筛一次脱介、脱水，再经脱介筛二次分级脱介、脱水后作为最终精煤产品；步骤ニ、50kg精煤产品中加入Ikg的ニ氧化猛,混合在球磨机上研磨15h,得到预反应物；步骤三、将步骤ニ所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反应至少3小时，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物粉碎即得到色素炭黑产品。其中拉伸强度、300%定伸强度、耐磨度等指标已
达到软质炭黑的指标，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。下面是应用本发明的方法制备的色素炭黑与其他炭黑的性能比较
权利要求
1.一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，其特征在于包括下列步骤 步骤一、用跳汰机筛选并制备粒径小于13mm的精煤； 步骤二、向精煤中加入化学试剂，化学试剂质量为精煤质量的O. 1% 5%，混合研磨，得到预反应物； 步骤三、将步骤二所得的预反应物加入到高温氧化炉中，通氧量为预反应物质量的3 10倍，在1000°C 1500°C下反应，反应结束后快速冷却至室温，高温氧化炉中的产物粉碎即得到色素炭黑产品。
2.如权利要求I所述的一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，其特征在于步骤二中所述的化学试剂为硫酸铜、硫酸钾、碳酸钠、亚硝酸钠、二氧化锰中的任意一种。
全文摘要
本发明涉及一种以煤为原料制备色素炭黑的方法，属于煤化工领域。利用煤代替焦油及天然气为原料生产色素炭黑。首先将原料煤进行预处理，去掉煤矸石、铁丝、木屑等杂质，过筛后粉碎，预处理后的原煤进行重介质浅槽分选得到精煤，然后添加化学试剂超细磨碎，再高温煅烧去掉原煤的杂质使之成为纯炭物质，粉碎后即得色素炭黑产品。在制备过程中添加化学试剂直接得到色素炭黑，制备工艺简单。得到的煤质炭黑有极好的补强作用和工艺性能，其理化指标达到或接近化工部软质炭黑的标准，其中拉伸强度、300％定伸强度、耐磨度等指标已达到或接近硬质炭黑的指标，满足现代橡胶塑料制品性能的高要求。
文档编号C09C1/50GK102732067SQ20121023973
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者韩钊武 申请人:韩钊武