一种油页岩半焦基白炭黑的制备方法

技术领域

本发明属于固体废弃物再利用领域，具体涉及一种利用油页岩半焦制备白炭黑的方法。

背景技术

白炭黑又称水合二氧化硅，由于具有补强性、稳定性、高的电绝缘性、耐高温等优点而广泛被应用，可作为补强剂用于橡胶制品；作为分散剂、载体用于涂料、医药、农药、日用品等多个方面中，如各种医用糖浆，改善涂料光洁度等；作为摩擦剂添入牙膏中，加强清洗效果。近年来，随着硅橡胶产业新兴产业等领域的快速发展，白炭黑在工业中的需求量都十分巨大，并有逐年递增之势。

目前，白炭黑的制备方法主要有沉淀法、气相法和非金属矿制备法等。沉淀法制备白炭黑，通常采用硅酸钠（Na

油页岩炼油后的废料即半焦，工业中通常将产生的废料堆积在灰渣场占用大量土地，若直接丢弃不仅会污染环境而且是对资源的浪费。油页岩半焦的主要矿物是片状高岭石，二氧化硅含量大，其次是碳等有机质。因此，对油页岩半焦进行充分合理利用，既能够变废为宝，提高废料的附加值，产生较好的经济效益，又可以实现环境保护的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油页岩半焦为原料制备油页岩半焦基白炭黑的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种油页岩半焦基白炭黑的制备方法，包括如下步骤：

（1）对油页岩半焦进行煅烧处理；

（2）将油页岩半焦煅烧产物与固体碱混合，焙烧，焙烧产物用水溶解后过滤，得滤液；

（3）向滤液中加入碳原子数为2~4的醇，调节pH值至7~9，陈化，过滤，得滤渣；

（4）步骤（3）得到的滤渣用水洗涤，干燥，二次煅烧，得到所述的油页岩半焦基白炭黑。

优选地，步骤（1）中，煅烧处理的温度为600~900℃，时间为0.5~3小时，气氛为空气。

优选地，所述固体碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠的至少一种。

优选地，所述油页岩半焦煅烧产物与固体碱的质量比为1:1~1:3，如1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3。

优选地，所述焙烧的温度为400~600℃，时间为0.5~2小时，气氛为空气。

优选地，步骤（2）中，用温度为70~100℃的热水溶解焙烧产物。

优选地，所述碳原子数为2~4的醇为乙二醇、正丁醇、异丁醇、异丙醇的至少一种。

更优选地，按浓度为0.5~2vt%，向滤液中加入所述碳原子数为2~4的醇。

优选地，所述陈化的时间为1~3小时。

优选地，所述二次煅烧的温度为150~300℃，时间为1~3小时，气氛为空气。

可采用浓度为5~30wt%的甲酸、乙酸、丙酸、羟基乙酸、盐酸和/或硝酸调节滤液的pH值。

油页岩半焦可以粉碎过80~200目筛后再进行煅烧处理。

有益效果

1、本发明对油页岩半焦进行充分合理利用，既能够变废为宝，提高废料的附加值，产生较好的经济效益，又可以实现环境保护的目的。

2、本发明的方法简单易操作，耗碱量低，成本低廉，环保，重复性好且易于批量生产。

3、本发明方法制备的油页岩半焦基白炭黑具有高纯度、粒径分布窄、纳米级的特点。

附图说明

图1为油页岩半焦原料和所制备的油页岩半焦基白炭黑的X射线粉末晶体衍射（XRD）图。

图2为所制备的油页岩半焦基白炭黑的扫描电子显微镜（SEM）图片。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

取适量油页岩半焦进行粗原料粉碎，过100目筛子，再将油页岩半焦细粉料放置入马弗炉中，升温至700℃，空气下煅烧2小时。

将油页岩半焦煅烧产物与氢氧化钾以质量比为1:2充分混合，放置入500℃马弗炉中焙烧1小时，自然冷却至室温，85℃热水溶解焙烧产物，趁热过滤后加入1vt%的异丙醇，并加入浓度为15%的甲酸溶液调节pH至8左右，陈化处理1小时，过滤，滤渣用水洗涤至中性，干燥。最后将干燥所得的固体粉末在200℃、空气下煅烧2小时即得高纯度纳米级白炭黑。

图1所示为油页岩半焦原料和所制备的油页岩半焦基白炭黑的X射线粉末晶体衍射（XRD）图。从图中可以看到，油页岩半焦原料除了二氧化硅的衍射峰外，还有许多杂质峰信号，表明油页岩半焦原料除了二氧化硅外还有许多其它无机盐成分。相反，所制备的油页岩半焦基白炭黑的每一个XRD衍射峰都能与二氧化硅标准卡片（SiO

图2所示为所制备的油页岩半焦基白炭黑的扫描电子显微镜（SEM）图片。从图中可以看到，所制备的白炭黑呈现均一的纳米球状形态，该纳米球的直径大约为100 ~ 150 nm。

实施例2

取适量油页岩半焦进行粗原料粉碎，过80目筛子，再将油页岩半焦细粉料放置入马弗炉中，升温至650℃，空气下煅烧3小时。

将油页岩半焦煅烧产物与碳酸钠以质量比为1:1.5充分混合，放置入450℃马弗炉中焙烧1.5小时，自然冷却至室温，75℃热水溶解焙烧产物，趁热过滤后加入0.5vt%的正丁醇，并加入浓度为20%的乙酸溶液调节pH至8左右，陈化处理1小时，过滤，滤渣用水洗涤至中性，干燥。最后将干燥所得的固体粉末在250℃、空气下煅烧1.5小时即得高纯度纳米级白炭黑。

实施例3

取适量油页岩半焦进行粗原料粉碎，过50目筛子，再将油页岩半焦细粉料放置入马弗炉中，升温至900℃，空气下煅烧2小时。

将油页岩半焦煅烧产物与氢氧化钠以质量比为1:3充分混合，放置入400℃马弗炉中焙烧2小时，自然冷却至室温，90℃热水溶解焙烧产物，趁热过滤后加入1.5vt%的异丁醇，并加入浓度为30%的盐酸溶液调节pH至8左右，陈化处理1小时，过滤，滤渣用水洗涤至中性，干燥。最后将干燥所得的固体粉末在300℃、空气下煅烧1小时即得高纯度纳米级白炭黑。

实施例4

取适量油页岩半焦进行粗原料粉碎，过200目筛子，再将油页岩半焦细粉料放置入马弗炉中，升温至800℃，空气下煅烧2小时。

将油页岩半焦煅烧产物与碳酸钾以质量比为1:1充分混合，放置入550℃马弗炉中焙烧1小时，自然冷却至室温，100℃热水溶解焙烧产物，趁热过滤后加入0.5vt%的乙二醇，并加入浓度为8%的硝酸溶液调节pH至8左右，陈化处理1小时，过滤，滤渣用水洗涤至中性，干燥。最后将干燥所得的固体粉末在150℃、空气下煅烧1小时即得高纯度纳米级白炭黑。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。