專利名稱：一種用煤為原料制備炭黑的方法
技術領域：
本發明涉及一種炭黑制備方法，具體地說是一種利用煤為原料制備炭黑的方法， 屬于炭黑技術領域。
背景技術：
炭黑為工業中不可缺之重要化工原料，其補強的特性和染色性能，為多數橡、塑制品改性添加劑。目前多使用主要制備工藝有槽法、爐法和煤焦油或乙烯尾氣在受熱環境下發生裂解反應生產炭黑，此方法需用大量的大化工的下角料或煤焦油，另外還需要燃燒燃料提供反應所需的熱量，生產成本較高。我國煤資源豐富，也是重要的工業能源，如何利用煤直接生產炭黑，緩解炭生產過程中原材料生產成本過高和黑生產原材料緊張的難題，變廢為寶、有效利用資源是目前需要解決炭黑生產原料的一大課題。
發明內容
本發明的目的是為了解決如何利用原煤生產炭黑，以實現資源有效利用，降低炭黑生產成本的問題，提出一種用煤為原料制備炭黑的方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。本發明的一種用煤為原料制備炭黑的方法，采用原煤為原料，經篩選預先除去非煤類雜質，投料于燃燒反應爐反應后，加入少量松香或蜂蠟或泥淸在360 60(TC時進行無氧反應2h(注130 180°C時可由氣孔排除煤受熱時的氣體)。收集燃燒反應爐中燃燒產生的粉狀炭黑原，備用。再經分離加入松香、硬脂酸、磷苯二甲酸二辛酯、磷酸二苯一異辛酯和鈦酸酯等作為增強劑，開機捏合，溫度控制在120 150°C，捏合時間60 90min，制得炭黑。制備方法包括如下步驟I)將原煤除掉煤中的矸石、鐵絲、木屑等雜質，過篩后粉碎并制成0. 2 5mm的煤粒;2)將步驟I)得到的煤粒投料于燃燒反應爐中，加入松香或蜂蠟或泥淸，加熱，進行反應，收集燃燒反應爐中燃燒產生的粉狀炭黑原；3)將步驟2)收集到的粉狀炭黑原中加入松香、磷苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、磷酸二苯一異辛酯或鈦酸酯偶聯劑中的一種或其混合物，然后加入到捏合機中開機捏合，溫度控制在120 180°C，捏合時間為60 90min，制得煤質炭黑。上述步驟I)中原煤為煙煤、無煙煤或褐煤；上述步驟2)中加入的松香或蜂蠟或泥淸的質量為所加入的煤粒質量的0. 15% I. 2% ；上述步驟2)中加熱程序為將燃燒反應爐的排氣孔打開，加熱到130 180°C，時間為10 50min，此段時間用于將煤粒受熱時產生的氣體排出；然后關閉燃燒反應爐的排氣孔，加熱至360 650°C進行反應，反應時間為I 3h ;上述步驟3)中加入松香時，其質量為粉狀炭黑原質量的0. I % I. 0% ;加入磷苯二甲酸二辛酯時，其質量為粉狀炭黑原質量的I. 2% 3. 5%、加入硬脂酸時，其質量為粉狀炭黑原質量的2% 5%、加入磷酸二苯一異辛酯時，其質量為粉狀炭黑原質量的
0.5% 3%、加入鈦酸酯時，其質量為粉狀炭黑原質量的0. 2% I. 5%。有益效果本發明利用煤生產炭黑，不但解決了煤的處理問題，避免了焚燒煤造成的環境污染，而且可以利用原料自身燃燒提供反應所需能量，煤質炭黑具有較高的比表面積，其結構是網狀的鏈枝，表面活性好，存在著大量有化學鍵的活性點，所以能滿足現代橡膠制品的高性能要求。節省了提供反應熱量所用的燃料，降低了炭黑的生產成本。該制備炭黑的方法簡單易行，制備效率高。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。實施例I一種用煤為原料制備炭黑的方法，步驟為I)將12kg煙煤除掉煤中的矸石、鐵絲和木屑雜質，過20目篩后粉碎并制成3 5mm的IOkg煤粒；2)將步驟I)得到的煤粒投料于燃燒反應爐中，加入160克松香，燃燒反應爐的排氣孔打開，升溫，升溫速率為8°C /min，當溫度升到160°C時，保溫40min，保溫結束后，關閉燃燒反應爐的排氣孔；以10°C /min的升溫速率加熱至560°C進行反應，邊反應邊加料，反應時間為2h ;收集燃燒反應爐中燃燒產生的粉狀炭黑原，冷卻，備用；3)在氮氣保護下將步驟2)收集到的粉狀炭黑原放入高速捏合機中，然后加入質量為質量為粉狀炭黑原質量的2%的硬脂酸、質量為粉狀炭黑原質量的1%的磷酸二苯一異辛酯和質量為粉狀炭黑原質量的I 的鈦酸酯偶聯劑，開動高速捏合機捏合，溫度控制在 140°C，捏合時間為70min，然后轉入分散粉碎機中進行超細粉碎，用袋式抽風機收集得到煤質炭黑9. 7kg。得到的煤質炭黑的密度I. 1138g/cnT3 ;硬質(邵爾A)58 ;300%定伸強度13. 3MPa ； 拉伸強度23. 7MPa ;扯斷伸長率462% ;抗撕裂63. 4kN/m_10實施例2一種用煤為原料制備炭黑的方法，步驟為I)將120kg褐煤除掉煤中的矸石、鐵絲和木屑雜質，過20目篩后粉碎并制成3 5mm的IOOkg煤粒；2)將步驟I)得到的煤粒投料于燃燒反應爐中，加入1830克蜂蠟，燃燒反應爐的排氣孔打開，升溫，升溫速率為10°c /min,當溫度升到180°C時，保溫50min，保溫結束后，關閉燃燒反應爐的排氣孔；以15°C /min的升溫速率加熱至620°C進行反應，邊反應邊加料，使秸桿和煤焦油反應，反應時間為2h ;收集燃燒反應爐中燃燒產生的粉狀炭黑原，冷卻，備用；3)在氮氣保護下將步驟2)收集到的粉狀炭黑原放入高速捏合機中，然后加入質量為粉狀炭黑原質量的0. 01%的松香、質量為粉狀炭黑原質量的0. 85%的硬脂酸、質量為粉狀炭黑原質量的I %的磷苯二甲酸二辛酯和質量為粉狀炭黑原質量的0. 8%的鈦酸酯偶聯劑，開動高速捏合機捏合，溫度控制在180°C，捏合時間為90min，然后轉入分散粉碎機中進行超細粉碎，用袋式抽風機收集得到煤質炭黑98. 9kg。得到的煤質炭黑的密度I. 1227g/cnT3 ;硬質(邵爾A)58 ;300%定伸強度13. 3MPa ； 拉伸強度23. 7MPa ;扯斷伸長率462% ;抗撕裂63. 4kN/m_10實施例I和實施例2得到的煤質炭黑具有高的比表面積，其結構是網狀的鏈枝，表面活性好，存在著大量有化學鍵的活性點，能滿足現代橡膠制品的高性能要求。煤質炭黑與其他炭黑的性能比較見表I所示。表I煤質炭黑與其他炭黑的性能比較
權利要求
1.一種用煤為原料制備炭黑的方法，其特征在于具體步驟為1)將原煤除掉煤中的矸石、鐵絲或木屑雜質，過篩后粉碎并制成O.2 5mm的煤粒；2)將步驟I)得到的煤粒投料于燃燒反應爐中，加入松香或蜂蠟或泥淸，加熱，進行反應，收集燃燒反應爐中燃燒產生的粉狀炭黑原；3)將步驟2)收集到的粉狀炭黑原中加入松香、磷苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、磷酸二苯一異辛酯或鈦酸酯偶聯劑中的一種或其混合物，然后加入到捏合機中開機捏合，溫度控制在120 180°C，捏合時間為60 90min，制得煤質炭黑。
2.根據權利要求I所述的一種用煤為原料制備炭黑的方法，其特征在于步驟I)中原煤為煙煤、無煙煤或褐煤。
3.根據權利要求I所述的一種用煤為原料制備炭黑的方法，其特征在于步驟2)中加入的松香或蜂蠟或泥淸的質量為所加入的煤粒質量的O. 15% I. 2%。
4.根據權利要求I所述的一種用煤為原料制備炭黑的方法，其特征在于步驟2)中加熱程序為將燃燒反應爐的排氣孔打開，加熱到130 180°C，時間為10 50min ;然后關閉燃燒反應爐的排氣孔，加熱至360 650°C進行反應，反應時間為I 3h。
5.根據權利要求I所述的一種用煤為原料制備炭黑的方法，其特征在于步驟3)中加入松香時，其質量為粉狀炭黑原質量的O. 1% I. O加入磷苯二甲酸二辛酯時,其質量為粉狀炭黑原質量的I. 2% 3. 5%、加入硬脂酸時，其質量為粉狀炭黑原質量的2% 5%、 加入磷酸二苯一異辛酯時，其質量為粉狀炭黑原質量的O. 5% 3%、加入鈦酸酯時，其質量為粉狀炭黑原質量的O. 2% I. 5%。
全文摘要
本發明涉及一種利用煤為原料制備炭黑的方法，屬于炭黑技術領域。采用原煤為原料，經篩選預先除去非煤類雜質，投料于燃燒反應爐反應后，加入少量松香或蜂蠟或泥淸進行反應。收集燃燒反應爐中燃燒產生的粉狀炭黑原。再經分離加入增強劑，開機捏合，制得炭黑。本發明利用煤生產炭黑，不但解決了煤的處理問題，避免了焚燒煤造成的環境污染，而且可以利用原料自身燃燒提供反應所需能量，煤質炭黑具有較高的比表面積，其結構是網狀的鏈枝，表面活性好，存在著大量有化學鍵的活性點，所以能滿足現代橡膠制品的高性能要求。節省了提供反應熱量所用的燃料，降低了炭黑的生產成本。該制備炭黑的方法簡單易行，制備效率高。
文檔編號C09C1/54GK102585564SQ20121000823
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者韓釗武 申請人:韓釗武