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硅灰石同鹽酸作用時，總反應方程式可寫為：

CaSi03+2HCI+(n-1)H20 =CaC12

+Si02·nH20

鹽酸分解硅灰石礦的化學反應屬于液固相間的多相反應過程，反應都是在硅灰石顆粒表面上進行的。

動力學研究表明，用HCI分解CaSi03 的多相反應主要是受擴散控制，尤其是在反應的后期。所以，其反應機理可以是：

擴散到CaSi03表面上的HCI被吸附，形成中間物CaHClSi03，即

CaSi03+HCI ——CaHCISiOs

CaHClSi03進一步同擴散而來的HCI 作用：

CaHClSiOs+ HCl—>CaC12 + H2s03

1-12503在后續的高溫陳化過程中轉化為Si02 · nH20。

所以，為使酸解反應較快地進行，并防止膠狀物包裹礦石顆粒的現象發生，必須使反應在合適溫度下進行充分地攪拌，礦石要粉碎到具有足夠的細度。通常是利用反應時放出的熱量來維持所需的溫度。

由于礦石中含有較多的金屬雜質，酸解后與caC12一起進入液相中，它們在陳化過程中易被形成的膠狀物所吸附，在過濾洗滌時不易洗干凈而影響產品的質量。為解決這一問題，我們采取在分解前對礦粉進行預處理的方法，即用少量的稀鹽酸同礦粉一起充分攪拌，以溶解礦石中大部分的金屬雜質，而 CaSi03由于同稀HCI間的反應較慢．故幾乎不發生溶解反應。反應后經過濾、洗滌，使硅灰石中的大部分金屬雜質得以除去。

3.1原料礦石要粉碎至325目。因礦石中 caSi03同雜質間以極細的粒度互相嵌布，如顆粒細小，盡量使雜質暴露于顆粒的表面，則對預處理除雜過程有利，對酸解亦有利。

3.2預處理除雜用3％一5％的稀鹽酸溶液在攪拌反應槽中同礦粉進行攪拌反應約 20min，然后進行過濾和洗滌，使進人液相中的雜質同caSi03分離開來。反應溫度應控制在40一50 ℃，以加快除雜過程。

3.3酸解與陳化將除雜后的濾餅加到攪拌反應槽中，加人少量的（計量）水調成漿狀，然后在攪拌下加人2凵的鹽酸使之反應，鹽酸加人量以控制反應后料漿的pH值在3一4 為宜。

向反應料漿中加入約4倍體積的熱水，加熱至90一95 ℃進行陳化，并進行適度地攪拌。陳化時間一般不應少于2h0

3.4過濾與洗滌陳化后的膠狀物經冷卻沉降，進行真空過濾及洗滌，濾液去蒸發、結晶，以回收副產物一·氯化鈣；濾餅用去離子水洗至呈弱酸即可。

3.5干燥將洗滌、抽濾合格的白色濾餅于 120一130 ℃下干燥2一3h，使其中的游離水含量< 8％，即可得到白色疏松的粉狀物白炭黑產品

4.1產品質量按上述方法制備的白炭黑，其物性指標見表2。

表2由硅灰石粉制備的白炭黑的物性指標

4.2預處理除雜較好的除雜條件為：鹽酸濃度為5％，固液為1：2一3，介質pH值為2一3，反應溫度為40一50。c，攪拌充分，采用真空抽濾和洗滌，這樣可使礦粉中金屬雜質的大部分除去，而CaSi03則損失較少。

4.3酸解與陳化此過程是制備白炭黑的關鍵。由鹽酸分解硅灰石的動力學和反應機理可知，用HCI酸解CaSi03時必須維持較大的酸度，使溶液的pH值控制在3一4時較為合適。在此條件下，既可使雜質被溶解進人液相，又可使cas℃3有較快的分解速度，反應生成酸性硅溶膠，即白色絮狀膠體物質。

酸解反應應在充分攪拌下，并保持合適的反應溫度，在2一3b內即可完成。一般來說，攪拌越充分，反應時間越長，對酸解反應越有利。隨著鹽酸的不斷消耗，溶液的pH值逐步增大，反應終結時pH值應為5。

向反應料漿中加人4倍體積的熱水，并加熱至90一95 ℃進行陳化。根據Oswa舊的陳化理論，在多分散的溶膠體系中，隨著小粒子的溶解而大粒子進一步聚合成長，直至體系中大小粒子溶解度接近時為止。當向體系中加水升溫后，溶液pH值增大至5以上，在此條件下細小的溶膠粒子聚合長大，并且使粒子均勻化。在80 ℃至沸騰溫度下陳化1-2h即可滿足生產要求。

4.4過濾與洗滌采用真空抽濾。洗滌時先用工業自來水洗，最后兩次用去離子水洗，洗滌一次抽濾脫水一次，這樣可將被沉淀物吸附在內的雜質逐步洗去。

4.5干燥由于白炭黑的填充補強性能與其表面所含羥基數目有關，若表面含水分太少，則所含羥基數目亦相應減少，因而產品活性差，降低了白炭黑的補強性能，一般要求含水量為6％一7％時好。同時少量水分的存在可以防止產品粒子間的再行凝聚，使其具有很好的分散性能。

采用本方法，以天然硅灰石礦為原料生產白炭黑是可行的。產品質量較好，生產工藝簡單，生產成本較低，具有較好的經濟效益和社會效益。