[其他]用稻殼工業化生產白炭黑方法

在審

• 申請號: 101986000007192
• 申請日: 1986-10-12
• 公開（公告）號: CN1003123B
• 公開（公告）日: 1989-01-25
• 發明（設計）人: 韋錫波;呂長和;范廣能;施建軍
• 申請（專利權）人: 合肥聯合大學;中國科學技術大學
• 代理公司: 中國科學院合肥專利事務所
• 代理人: 童建安

用稻殼工業化生產白碳黑（多孔二氧化硅）的方法，該方法是利用稻殼為原料，不需外加能源條件下，在焙燒爐經緩慢升溫，低溫焙燒，使稻殼中有機物充分分解、氣化，達到白化燃燒，二氧化硅含量達９８％，比表面積在６０－１５０Ｍ²／ｇ。稻殼來源豐富，價格便宜，使生產成本可降低數倍至十幾倍。

本發明涉及生產工業用白炭黑（多孔二氧化硅）的原料及生產工藝。

在橡膠、塑料、涂料、建材、日用化工等不同領域都廣泛應用白炭黑作填料或添加劑。但迄今國內外生產白炭黑的主要原料仍是化工產品：硅酸鈉，酸類，二氧化碳或四氯（氟）化硅等，其生產工藝大都是用沉淀法或氣相法。使用上述方法及原料生產白炭黑，無疑成本很高，工藝過程也比較復雜。近年來研究發現水稻是天然富集硅酸的植物，稻殼中的主要成份是碳化物和硅化物。稻殼本來是糧食加工中的下腳料，長期以來，人們把它作為飼料、燃料或糙糠，讓其中的硅白白流失。目前利用稻殼制造碳化硅、氮化硅等，有關文獻已有報導。但是用稻殼大規模制造多孔二氧化硅，尚無成熟經驗。西德公開專利（2416291），報導了用于耐火材料的含碳量少的白稻殼灰制造方法，該方法需要經過三步（段）加熱，這在大規模處理稻殼、稻殼本身能源利用、工藝設備等方面都有許多困難，特別是加熱溫度過高影響了二氧化硅的多孔性能。

本發明是以廉價易得的稻殼為原料，全部利用稻殼自身的能源和硅源，提供大規模工業化生產白炭黑（多孔二氧化硅）的新工藝。

發明的基本構思是利用稻殼中少量氧氣助燃，使稻殼在焙燒爐中緩慢升溫，低溫燃燒，并利用稻殼及稻殼灰的保溫性能，讓稻殼中有機物充分分解、氣化、擴散。稻殼在焙燒過程中禁止翻動，不與外界空氣發生交換。

本發明的工藝過程為：1.先將稻殼進行凈化處理，可用楊析法或用水洗或酸洗，除去稻殼中泥土或雜物。2.將凈化的稻殼裝入焙燒爐，裝至爐頂標志線，壓實，即可開始點火。3.點火是在整個焙燒爐底截面均勻全面點燃，然后進入白化燃燒階段。4.白化燃燒，是利用稻殼自身能源和硅源，已點燃的稻殼從爐底往上隔絕空氣，進行低溫下的緩慢燃燒，使稻殼中的有機物有充分時間進行熱分解擴散出去。擴散出去的有機物，逐步結聚在焙燒爐上層的稻殼中，呈黑褐色的有機物，該有機物可用人工或機械的方法，在補充加料時取出加以利用。5.補充加料。隨稻殼在爐內低溫燃燒，體積逐漸縮小，焙燒爐內間隙增大，要及時進行補充加料，一般在稻殼點火自燃第二天，約24小時左右，需從爐頂將稻殼補充加至初始位置（至原標志線）壓實，以后每隔大約同樣的時間需要補充加料一次。6.在燃燒層接近爐頂時，需要頂封保溫，是在爐頂稻殼層上面覆蓋一層以白化的稻殼灰，約10-20cm厚，至此補充加料終止。7.稻殼在爐內完全燃燒分解后，禁止任何翻動，在爐內自然冷卻后，即可出爐得到呈白色粒狀和粉狀的多孔二氧化硅。8.出爐后可根據不同使用要求，進行不同的加工處理，一般需要經過粉碎分選，制成粉末狀。

本發明所生產的成品，雜質含量甚微，二氧化硅含量可達98%，中性，具有良好的多孔性能，比表面積在60-150M²/g，達到國內外定型商品生產的同類產品性能，比較于下表：

本方法生產的白碳黑已在有關橡膠廠使用。其中生產的煤礦井下導風筒布，經專業部門測定達到并超過部標。本生產方法采用一次焙燒法，除需補充加料外，不需外加能源，工藝設備簡單，操作容易，原料豐富，成本極低，與目前以化工產品為原料的傳統生產方法相比，其成本可降低數倍甚至十幾倍。

實施例：用一圓筒立式焙燒爐，爐體總高為5M，爐膛直徑3M，深3M，有效容積20M³，將凈化的稻殼裝入爐內。首次可投料2700kg，點火白化焙燒，最高焙燒溫度不超過670℃，每隔24小時左右補充加料一次。整個加料周期20天左右，在焙燒過程中總投料量約為初始投料量的2.5倍，即總投料量約為9000kg。終止加料后自然冷卻25天左右，最后可生產白色多孔二氧化硅約為1500kg，經粉碎分選后即為白炭黑成品。