专利名称：用谷壳生产白炭黑的方法
技术领域：
本发明涉及用谷壳生产白炭黑的方法。
白炭黑在工业方面有着广泛的用途，可以作为橡胶塑料的填料，提高橡胶塑料的强度、抗撕裂性、抗滑性、防油性，特别是制造白色、彩色、浅色橡胶塑料制品更为适用；可以作为油漆、建材、日用化工、医药、农药等的添加剂；在造纸工业中可以作为填充剂和纸的表层填料，等等。
目前，比较成熟的生产白炭黑方法是干法(燃烧法)和沉淀法。干法是将有机硅化合物(如四氯化硅、甲基氯硅烷等)经高温水解或高温氧化而得。沉淀法是以硅酸钠为原料，用酸和硅酸钠作用，经漂洗、干燥、煅烧而得，大量消耗化工原料和能源，成本高，工艺复杂。
近年来研究发现，谷壳、稻草等农业废弃物中含二氧化硅量很高，如稻壳中二氧化硅含量在15％左右。目前，这些原料在能源、建材(如稻壳复合板)、建筑(如水泥)等方面得到一定的利用，但利用率较低。
谷壳等原料来源丰富，价廉易得，人们一直致力于开发利用其硅源，如中国专利86107192和86104705(申请号)，其发明人均在生产工艺和产品结构等方面做了大量工作。但从细胞组织结构方面看，在细胞生命运动全过程中，细胞总是不断和环境交换无机物质，这些原料中必然存在着大量无机物质，在用这些原料生产白炭黑过程中，如何去除金属杂质成为重要的一环，因为金属物质的存在，对白炭黑的应用影响很大。前一专利(86107192)没有考虑如何去除金属杂质；后一专利(86104705)虽考虑了去除金属杂质，但在工艺上值得商量，这些原料中的金属杂质在高温燃烧的情况下，不全部以纯粹的单纯氧化物形态存在，而是大量地与二氧化硅形成复合物，用稀盐酸和稀硫酸去处理，不能大量分解这些复合物以达到去除金属杂质的目的。金属杂质和二氧化硅复合物的存在，使白炭黑外观不能成纯白色，而且还影响原料的完全燃烧，在马弗炉中，恒温(600℃)难以完全燃烧。
在谷壳的组成成分中，除纤维素、半纤维素、木质素、二氧化硅外，还存在着蛋白质、脂类等物质，这些物质正是金属杂质赖以存在的因素，金属杂质以生物配体形式存在，如结合蛋白、金属卟啉、叶绿体、色素等等。
本发明的目的在于破坏上述生物配体的结构，使生物配体或金属杂质能够从原料中解离下来，制造出色泽白、纯度高的白炭黑。
为实现上述目的，本发明的生产工艺包括以下几个步骤A、首先对谷壳进行净化处理，可用风选法或筛选法，去除谷壳中瘪谷和泥土等杂物；B、然后对谷壳进行去除金属杂质和生物配体处理，在温度为0℃-250℃范围的条件下，在密闭容器中用氢离子浓度为1％以上的无机酸溶液处理谷壳，通过溶液搅动和氢离子的作用，使金属杂质或生物配体从谷壳中解离下来；
C、接着用水清洗，将谷壳从酸性溶液中取出，用经处理的水，如蒸馏水、离子交换水、高纯水等清洗谷壳表面的氢离子、金属杂质和生物配体，并沥干，待用；D、随后加热燃烧谷壳，开始从外部加热，使谷壳水分挥发，并达到其燃烧点，利用谷壳本身热能，进行白化燃烧，使有机物质和炭完全燃烧，温度控制在350℃以上，燃烧过程中需通风，即补充氧气，并排出燃烧产物；E、最后将产品粉碎，燃烧后的白炭黑形态为二氧化硅在谷壳中存在的形态，可以根据用户粒径要求粉碎即得成品，然后包装。
本发明的优点在于，在生产工艺步骤上，将对原料进行去除金属杂质和生物配体的步骤按排在燃烧之前，这样既大大提高了去金属杂质的效果，使产品的品质大大提高，而且有利于燃烧，燃烧时间仅需几小时。
下面给出本发明一个具体实施例，该实例是在实验室进行的，具体过程为取200毫升自然状态下的稻壳，去除瘪谷和杂物，将稻壳加入到200毫升6％的盐酸溶液中，常压下在电炉上煮沸半小时，倒去盐酸溶液，用离子交换水清洗，清洗液PH＞5结束，沥干；将稻壳装在蒸发皿中，置于马弗炉中，在580℃下恒温加热燃烧，一小时即得白色产品，外观为纯白色，二氧化硅含量＞95％，杂质中除金属离子和相应的阴离子外，其余为残炭，可通过调整燃烧，燃尽残炭，从而提高二氧化硅的百分含量。
本产品经南京大学现代分析中心ICP(离子发射光谱)分析，杂质含量为(单位ppm)铁302；铜5.64；锰48.6；铅5.28。
(摘录GB10517-89二氧化硅＞＝90％；铁＜＝1000；铜＜＝30；锰＜＝50)。
权利要求
1.一种用谷壳生产白炭黑的方法，其特征在于它包括以下几个步骤，A、首先对谷壳进行净化处理，可用风选法或筛选法，去除谷壳中瘪谷和泥土等杂物；B、然后对谷壳进行去除金属杂质和生物配体处理，在温度为0℃-250℃范围的条件下，在密闭容器中用氢离子浓度为1％以上的无机酸溶液处理谷壳，通过溶液搅动和氢离子的作用，使金属杂质或生物配体从谷壳中解离下来；C、接着用水清洗，将谷壳从酸性溶液中取出，用经处理的水，如蒸馏水、离子交换水、高纯水等清洗谷壳表面的氢离子、金属杂质和生物配体，并沥干，待用；D、随后加热燃烧谷壳，开始从外部加热，使谷壳水分挥发，并达到其燃烧点，利用谷壳本身热能，进行白化燃烧，使有机物质和炭完全燃烧，温度控制在350℃以上，燃烧过程中需通风，即补充氧气，并排出燃烧产物；E、最后将产品粉碎，燃烧后的白炭黑形态为二氧化硅在谷壳中存在的形态，可以根据用户粒径要求粉碎即得成品，然后包装。
2.根据权利要求1所述的用谷生产白炭黑的方法，其特征在于可以用稻草代替谷壳生产白炭黑。
全文摘要
本发明涉及一种用谷壳生产白炭黑的方法。该方法的特点在于，先去除谷壳中的瘪谷、泥土，然后用无机酸溶液处理谷壳并搅动以去除谷壳中的金属杂质或生物配体，接着用处理过的水清洗掉谷壳表面的氢离子、金属杂质和生物配体，最后加热燃烧谷壳即可获得白炭黑。此法得到的产品为纯白色，二氧化硅含量和金属杂质含量符合国家标准。
文档编号C09C1/44GK1123807SQ9411151
公开日1996年6月5日 申请日期1994年12月1日 优先权日1994年12月1日
发明者赵志祥 申请人:赵志祥