专利名称：一种用煤为原料制备炭黑的方法
技术领域：
本发明涉及一种炭黑制备方法，具体地说是一种利用煤为原料制备炭黑的方法， 属于炭黑技术领域。
背景技术：
炭黑为工业中不可缺之重要化工原料，其补强的特性和染色性能，为多数橡、塑制品改性添加剂。目前多使用主要制备工艺有槽法、炉法和煤焦油或乙烯尾气在受热环境下发生裂解反应生产炭黑，此方法需用大量的大化工的下角料或煤焦油，另外还需要燃烧燃料提供反应所需的热量，生产成本较高。我国煤资源丰富，也是重要的工业能源，如何利用煤直接生产炭黑，缓解炭生产过程中原材料生产成本过高和黑生产原材料紧张的难题，变废为宝、有效利用资源是目前需要解决炭黑生产原料的一大课题。
发明内容
本发明的目的是为了解决如何利用原煤生产炭黑，以实现资源有效利用，降低炭黑生产成本的问题，提出一种用煤为原料制备炭黑的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种用煤为原料制备炭黑的方法，采用原煤为原料，经筛选预先除去非煤类杂质，投料于燃烧反应炉反应后，加入少量松香或蜂蜡或泥淸在360 60(TC时进行无氧反应2h(注130 180°C时可由气孔排除煤受热时的气体)。收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原，备用。再经分离加入松香、硬脂酸、磷苯二甲酸二辛酯、磷酸二苯一异辛酯和钛酸酯等作为增强剂，开机捏合，温度控制在120 150°C，捏合时间60 90min，制得炭黑。制备方法包括如下步骤I)将原煤除掉煤中的矸石、铁丝、木屑等杂质，过筛后粉碎并制成0. 2 5mm的煤粒;2)将步骤I)得到的煤粒投料于燃烧反应炉中，加入松香或蜂蜡或泥淸，加热，进行反应，收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原；3)将步骤2)收集到的粉状炭黑原中加入松香、磷苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、磷酸二苯一异辛酯或钛酸酯偶联剂中的一种或其混合物，然后加入到捏合机中开机捏合，温度控制在120 180°C，捏合时间为60 90min，制得煤质炭黑。上述步骤I)中原煤为烟煤、无烟煤或褐煤；上述步骤2)中加入的松香或蜂蜡或泥淸的质量为所加入的煤粒质量的0. 15% I. 2% ；上述步骤2)中加热程序为将燃烧反应炉的排气孔打开，加热到130 180°C，时间为10 50min，此段时间用于将煤粒受热时产生的气体排出；然后关闭燃烧反应炉的排气孔，加热至360 650°C进行反应，反应时间为I 3h ;上述步骤3)中加入松香时，其质量为粉状炭黑原质量的0. I % I. 0% ;加入磷苯二甲酸二辛酯时，其质量为粉状炭黑原质量的I. 2% 3. 5%、加入硬脂酸时，其质量为粉状炭黑原质量的2% 5%、加入磷酸二苯一异辛酯时，其质量为粉状炭黑原质量的
0.5% 3%、加入钛酸酯时，其质量为粉状炭黑原质量的0. 2% I. 5%。有益效果本发明利用煤生产炭黑，不但解决了煤的处理问题，避免了焚烧煤造成的环境污染，而且可以利用原料自身燃烧提供反应所需能量，煤质炭黑具有较高的比表面积，其结构是网状的链枝，表面活性好，存在着大量有化学键的活性点，所以能满足现代橡胶制品的高性能要求。节省了提供反应热量所用的燃料，降低了炭黑的生产成本。该制备炭黑的方法简单易行，制备效率高。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例I一种用煤为原料制备炭黑的方法，步骤为I)将12kg烟煤除掉煤中的矸石、铁丝和木屑杂质，过20目筛后粉碎并制成3 5mm的IOkg煤粒；2)将步骤I)得到的煤粒投料于燃烧反应炉中，加入160克松香，燃烧反应炉的排气孔打开，升温，升温速率为8°C /min，当温度升到160°C时，保温40min，保温结束后，关闭燃烧反应炉的排气孔；以10°C /min的升温速率加热至560°C进行反应，边反应边加料，反应时间为2h ;收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原，冷却，备用；3)在氮气保护下将步骤2)收集到的粉状炭黑原放入高速捏合机中，然后加入质量为质量为粉状炭黑原质量的2%的硬脂酸、质量为粉状炭黑原质量的1%的磷酸二苯一异辛酯和质量为粉状炭黑原质量的I 的钛酸酯偶联剂，开动高速捏合机捏合，温度控制在 140°C，捏合时间为70min，然后转入分散粉碎机中进行超细粉碎，用袋式抽风机收集得到煤质炭黑9. 7kg。得到的煤质炭黑的密度I. 1138g/cnT3 ;硬质(邵尔A)58 ;300%定伸强度13. 3MPa ； 拉伸强度23. 7MPa ;扯断伸长率462% ;抗撕裂63. 4kN/m_10实施例2一种用煤为原料制备炭黑的方法，步骤为I)将120kg褐煤除掉煤中的矸石、铁丝和木屑杂质，过20目筛后粉碎并制成3 5mm的IOOkg煤粒；2)将步骤I)得到的煤粒投料于燃烧反应炉中，加入1830克蜂蜡，燃烧反应炉的排气孔打开，升温，升温速率为10°c /min,当温度升到180°C时，保温50min，保温结束后，关闭燃烧反应炉的排气孔；以15°C /min的升温速率加热至620°C进行反应，边反应边加料，使秸杆和煤焦油反应，反应时间为2h ;收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原，冷却，备用；3)在氮气保护下将步骤2)收集到的粉状炭黑原放入高速捏合机中，然后加入质量为粉状炭黑原质量的0. 01%的松香、质量为粉状炭黑原质量的0. 85%的硬脂酸、质量为粉状炭黑原质量的I %的磷苯二甲酸二辛酯和质量为粉状炭黑原质量的0. 8%的钛酸酯偶联剂，开动高速捏合机捏合，温度控制在180°C，捏合时间为90min，然后转入分散粉碎机中进行超细粉碎，用袋式抽风机收集得到煤质炭黑98. 9kg。得到的煤质炭黑的密度I. 1227g/cnT3 ;硬质(邵尔A)58 ;300%定伸强度13. 3MPa ； 拉伸强度23. 7MPa ;扯断伸长率462% ;抗撕裂63. 4kN/m_10实施例I和实施例2得到的煤质炭黑具有高的比表面积，其结构是网状的链枝，表面活性好，存在着大量有化学键的活性点，能满足现代橡胶制品的高性能要求。煤质炭黑与其他炭黑的性能比较见表I所示。表I煤质炭黑与其他炭黑的性能比较
权利要求
1.一种用煤为原料制备炭黑的方法，其特征在于具体步骤为1)将原煤除掉煤中的矸石、铁丝或木屑杂质，过筛后粉碎并制成O.2 5mm的煤粒；2)将步骤I)得到的煤粒投料于燃烧反应炉中，加入松香或蜂蜡或泥淸，加热，进行反应，收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原；3)将步骤2)收集到的粉状炭黑原中加入松香、磷苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、磷酸二苯一异辛酯或钛酸酯偶联剂中的一种或其混合物，然后加入到捏合机中开机捏合，温度控制在120 180°C，捏合时间为60 90min，制得煤质炭黑。
2.根据权利要求I所述的一种用煤为原料制备炭黑的方法，其特征在于步骤I)中原煤为烟煤、无烟煤或褐煤。
3.根据权利要求I所述的一种用煤为原料制备炭黑的方法，其特征在于步骤2)中加入的松香或蜂蜡或泥淸的质量为所加入的煤粒质量的O. 15% I. 2%。
4.根据权利要求I所述的一种用煤为原料制备炭黑的方法，其特征在于步骤2)中加热程序为将燃烧反应炉的排气孔打开，加热到130 180°C，时间为10 50min ;然后关闭燃烧反应炉的排气孔，加热至360 650°C进行反应，反应时间为I 3h。
5.根据权利要求I所述的一种用煤为原料制备炭黑的方法，其特征在于步骤3)中加入松香时，其质量为粉状炭黑原质量的O. 1% I. O加入磷苯二甲酸二辛酯时,其质量为粉状炭黑原质量的I. 2% 3. 5%、加入硬脂酸时，其质量为粉状炭黑原质量的2% 5%、 加入磷酸二苯一异辛酯时，其质量为粉状炭黑原质量的O. 5% 3%、加入钛酸酯时，其质量为粉状炭黑原质量的O. 2% I. 5%。
全文摘要
本发明涉及一种利用煤为原料制备炭黑的方法，属于炭黑技术领域。采用原煤为原料，经筛选预先除去非煤类杂质，投料于燃烧反应炉反应后，加入少量松香或蜂蜡或泥淸进行反应。收集燃烧反应炉中燃烧产生的粉状炭黑原。再经分离加入增强剂，开机捏合，制得炭黑。本发明利用煤生产炭黑，不但解决了煤的处理问题，避免了焚烧煤造成的环境污染，而且可以利用原料自身燃烧提供反应所需能量，煤质炭黑具有较高的比表面积，其结构是网状的链枝，表面活性好，存在着大量有化学键的活性点，所以能满足现代橡胶制品的高性能要求。节省了提供反应热量所用的燃料，降低了炭黑的生产成本。该制备炭黑的方法简单易行，制备效率高。
文档编号C09C1/54GK102585564SQ20121000823
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者韩钊武 申请人:韩钊武