一種熱裂解炭黑及其制備方法技術(shù)

一種熱裂解炭黑的制備方法，特別是低灰分和高比表面積的熱裂解炭黑的制備方法，該方法包括：

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種熱裂解炭黑及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)涉及一種熱裂解炭黑及其制備方法，特別是一種低灰分和高比表面積的熱裂解炭黑及其制備方法
。
技術(shù)背景
[0002]輪胎自誕生起就在科學(xué)
，特別是在交通領(lǐng)域起著重要作用
。
目前，全球廢舊輪胎的數(shù)量龐大，年產(chǎn)量已達
15
億條，且仍在持續(xù)增長
。
輪胎主要由由橡膠
、
炭黑
、
骨架材料以及添加劑組成
。
將廢舊輪胎進行高溫?zé)崃呀猓煞纸獬鰺崃呀庥?br/>、
熱裂解炭黑
、
熱裂解氣體等物質(zhì)
。
其中，熱裂解油和熱裂解氣體可以有效地利用，如熱裂解油具有較高的熱值，可使其成為傳統(tǒng)液體燃料的替代品；熱裂解氣體
(
如氫氣
)
可以直接燃燒，為工業(yè)生產(chǎn)提供能量；熱裂解炭黑則較難進行處理
。
廢舊輪胎熱裂解炭黑的主要化學(xué)成分是碳
、
氧
、
銅
、
鋅
、
硅等，其灰分含量較高
。
另外，熱裂解炭黑還沉積了一些熱裂解過程中產(chǎn)生的焦油
。
與普通炭黑相比，熱裂解炭黑由于灰分和焦油等雜質(zhì)，導(dǎo)致化學(xué)性能有明顯差異，對橡膠的補強效果較差，無法滿足應(yīng)用的需要
。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)公開了一些去除灰分等雜質(zhì)的技術(shù)手段
。CN110964350A
記載了一種熱裂解炭黑脫灰工藝，包括如下步驟：將熱裂解炭黑
、
酸溶液
、
分散劑
、
絡(luò)合劑混合，反應(yīng)，固液分離，獲得濾渣與濾液，濾渣清洗
、
造粒獲得炭黑成品；使炭黑的灰分含量由
18.1wt
％降至
5wt
％左右
。CN102504619A
記載了一種廢輪胎裂解炭黑凈化工藝，包括經(jīng)過酸洗堿洗的炭黑再次經(jīng)過酸洗過程；制得的炭黑的灰分含量為約
2.6wt
％
。
然而，這樣的去除雜質(zhì)效果還是不夠，灰分含量還比較高，無法單獨作為補強炭黑用于橡膠材料
。
[0004]從而，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在進一步降低廢舊輪胎熱裂解炭黑中的灰分等雜質(zhì)，得到低灰分和高比表面積的熱裂解炭黑
。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]本申請解決的技術(shù)問題是：提供一種低灰分和高比表面積的熱裂解炭黑，與商用炭黑性能接近
。
[0006]本專利技術(shù)提供了一種熱裂解碳黑的制備方法，包括以下步驟：
[0007](1)
提供一種熱裂解炭黑顆粒；
[0008](2)
配制堿金屬碳酸鹽飽和溶液，并將步驟
(1)
的炭黑浸泡到上述飽和溶液中；除去飽和溶液中的水分得到沉積有堿金屬碳酸鹽的炭黑；
[0009](3)
將沉積有堿金屬碳酸鹽的炭黑在超聲下用酸進行處理；
[0010](4)
隨后過濾
、
洗滌
、
干燥得到炭黑顆粒
。
[0011]其中，所述熱裂解炭黑顆粒是由廢輪胎熱裂解制得，然后粉碎，并利用磁力裝置除去鐵屑
。
使用的熱裂解方法可以是：直接熱裂解
、
熔鹽熱裂解
、
共熱裂解
、
等離子熱裂解等
。
例如，將去掉鋼絲和纖維的廢輪胎破碎為小塊，洗凈
、
干燥后放入熱裂解爐中進行熱裂解
。
熱裂解終溫為
350
?
700℃
，例如，
400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃
等，升溫速率為5?
30℃/min
，例如，
5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min
等
。
終溫維持時間為
10
?
120min。
隨后將得到的炭黑研磨均勻，利用磁力裝置除去鐵屑，制得熱裂解炭黑
。
[0012]其中，步驟
(2)
中所述堿金屬碳酸鹽是碳酸氫鈉
、
碳酸鈉
、
碳酸氫鉀和碳酸鉀中的一種或多種，優(yōu)選，碳酸氫鈉和碳酸鉀的組合
。
配制碳酸氫鈉和碳酸鉀的混合溶液時，先分別制得碳酸氫鈉和碳酸鉀的飽和溶液，然后按一定體積比混合
。
兩者的比例可以是任意配比，優(yōu)選
1:5
?
5:1
，例如，
1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1
等；配制堿金屬碳酸鹽飽和溶液的溫度為
20
?
90℃
，優(yōu)選
50
?
80℃。
步驟
(1)
的炭黑顆粒和堿金屬碳酸鹽飽和溶液的固液比為
1:0.1
?
4(g/mL)
，優(yōu)選
1:0.5
?
2.5(g/mL)
，使炭黑顆粒部分或完全浸入堿金屬碳酸鹽飽和溶液中
。
此時，可以通過攪動
、
翻動
、
振動等方式使得炭黑表面充分浸潤堿金屬碳酸鹽飽和溶液
。
浸泡時間為2?
48
小時，優(yōu)選
12
?
36
小時，例如，
12
小時
、16
小時
、20
小時
、24
小時
、28
小時
、32
小時
、36
小時等
。
[0013]其中，步驟
(3)
中所述酸液是本領(lǐng)域常見的無機酸，如鹽酸
、
硝酸
、
硫酸和氫氟酸中的一種或多種；步驟
(3)
中，酸的濃度為1?
30mol/L
，超聲處理的時間為
0.5
?
50
小時，優(yōu)選4?
24
小時，處理溫度為：
50
?
90℃。
堿金屬碳酸鹽和酸的摩爾比是
1:4
?
40
，優(yōu)選
1:8
?
20。
[0014]優(yōu)選的，步驟
(4)
之后再進行步驟
(5)
，步驟
(5)
為將步驟
(4)
的炭黑顆粒加入到酸液中并進行超聲處理；隨后過濾
、
洗滌和干燥處理
。
步驟
(5)
中所述酸液是本領(lǐng)域常見的無機酸，如鹽酸
、
硝酸
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【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種熱裂解碳黑的制備方法，包括以下步驟：
(1)
提供一種熱裂解炭黑顆粒；
(2)
配制堿金屬碳酸鹽飽和溶液，并將步驟
(1)
的炭黑浸泡到上述飽和溶液中；除去飽和溶液中的水分得到沉積有堿金屬碳酸鹽的炭黑；
(3)
將沉積有堿金屬碳酸鹽的炭黑浸入酸液中，并超聲處理；
(4)
隨后過濾
、
洗滌
、
干燥得到炭黑顆粒
。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎熱裂解碳黑的制備方法，其特征在于：步驟
(2)
中配制堿金屬碳酸鹽飽和溶液的溫度為
20
?
90℃。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎熱裂解碳黑的制備方法，其特征在于：步驟
(2)
中所述堿金屬碳酸鹽是碳酸氫鈉
、
碳酸鈉
、
碳酸氫鉀和碳酸鉀中的一種或多種
。4.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎熱裂解碳黑的制備方法，其特征在于：步驟
(2)
中所述堿金屬碳酸鹽是碳酸氫鈉和碳酸鉀中的組合
。5.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎熱裂解碳黑的制備方法，其特征在于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐磊，沈家鋒，邵進，陶曉燕，
申請(專利權(quán))人：安徽固瑞特新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：