煤矸石浸渣制備白炭黑工藝優(yōu)化及性能分析

編號(hào)：FTJS07806

篇名：煤矸石浸渣制備白炭黑工藝優(yōu)化及性能分析

作者：劉成龍 許愛華 夏舉佩 鄭光亞 李宛霖 梁永鋒 馬貴

關(guān)鍵詞： 煤矸石 浸渣 白炭黑 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 響應(yīng)曲面法 功能材料

機(jī)構(gòu)： 寧夏師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院

摘要： 為實(shí)現(xiàn)煤矸石固廢的資源化高效綜合利用,以煤矸石浸取Al、Fe、Ti等元素后的浸渣為原料,利用煤矸石浸渣-硫酸鈉干法制備出水玻璃,然后采用碳化法制備白炭黑產(chǎn)品。借助鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)測(cè)定產(chǎn)品的吸油值,并通過比表面積測(cè)定(BET)、X射線衍射分析(XRD)、紅外光譜分析(FTIR)、掃描電鏡(SEM)以及熱重-差熱分析(TG-DSC)等對(duì)白炭黑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試;考察了水玻璃質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)溫度、Na2CO3質(zhì)量濃度、CO2通入速率對(duì)白炭黑DBP吸油值和比表面積的影響,在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上以比表面積為主要指標(biāo),利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與響應(yīng)曲面法聯(lián)合設(shè)計(jì)優(yōu)化了制備工藝。結(jié)果表明:在水玻璃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、反應(yīng)溫度為77℃、CO2通入速率為147 mL/min、Na2CO3質(zhì)量濃度為3 g/L條件下,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與響應(yīng)曲面預(yù)測(cè)結(jié)果基本吻合,制得比表面積為267.33 m2/g、DBP吸油值為2.77 mL/g的白炭黑產(chǎn)品。產(chǎn)品性能分析表明,所制白炭黑為由非晶態(tài)物質(zhì)組成的無定形態(tài)產(chǎn)品,產(chǎn)品中基本無雜質(zhì)出現(xiàn),純度較高,微觀形貌較好,符合HG/T3061-2009中A類產(chǎn)品的要求。