一种色素炭黑氧化-造粒装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种色素炭黑氧化-造粒装置，属于色素炭黑的生产领域。
【背景技术】
[0002] 炭黑是由烃类物质（固态、液态或气态）经不完全燃烧或裂解生成的。全世界生产 的炭黑有90%是作为补强剂使用到橡胶领域里，只有不到10%的炭黑作为着色颜料使用到 涂料、油墨及塑料等行业。作为黑色的颜料，炭黑具有极佳的黑度，耐高温、耐光性好、化学 稳定好，价格便宜，是一种应用极广的黑色颜料。
[0003] 色素炭黑使用过程中往往需要面对三方面的难题：
[0004] 首先是炭黑难以分散的问题。
[0005] 造成炭黑难以分散的原因是：普通色素炭黑的粒径只有8~100nm，粒子表面能 高，难润湿，易自聚，是所有颜料中最难分散的一种，在涂料、油墨、塑胶体系中很难通过机 械的力量把炭黑分散、还原到原始的纳米存在状态，即使是分散开来，在范德华力的作用 下，炭黑的粒子会自发地絮聚到一起，
[0006] 解决普通色素炭黑难以分散的主要技术方案就是对其表面进行氧化处理，对炭黑 氧化的方法多种多样，装置也各不相同，例如，授权公告号为CN201842796U的实用新型专 利"一种炭黑臭氧氧化装置"就给出一种臭氧氧化的反应装置。
[0007] 其次是环保安全的问题。
[0008] 在色素炭黑生产过程中，由于炭黑原料油质量及生产工艺的控制的局限，在炭黑 产品表面往往吸附有未完全裂解反应的芳烃油类物质，其中就有"多环芳烃"（PAHS)，有害 于人的身体健康，不符合对环保的要求，随着环保意识的加强，越来越多的国家在制定环保 法规时，对炭黑表面吸附的多环芳烃含量提出越来越苛刻的要求。
[0009] 解决炭黑表面多环芳烃含量过高的方法是在高温的环境下对炭黑进行氧化处理， 让油状的烃类物质与氧气发生氧化反应生成无害的二氧化碳和水，例如，申请公布号为CN 102060281A的实用新型专利"炭黑、其制备方法及其用途"就给出一种通过电磁辐射处理 原料炭黑的装置和方法。
[0010] 第三是粉尘污染的问题。
[0011] 粉状炭黑比重小，易飞扬，使用粉状炭黑生产涂料、油墨、塑胶产品时，投料过程极 易造成炭黑的粉尘污染。
[0012] 普通解决炭黑粉尘污染的有效方法是对炭黑进行造粒，但是过分或不恰当的造粒 也增加了炭黑在高分子材料里的分散难度，例如，湿法造粒的橡胶炭黑由于含有糖蜜、糊精 等添加剂，炭黑粒子坚硬，很难适用于涂料、油墨的生产，生产商们往往习惯使用粉状的色 素炭黑产品，加重了粉尘污染的程度。 【实用新型内容】
[0013] 本实用新型公开了一种色素炭黑氧化-造粒装置，使用该装置能够把炭黑的湿法 造粒与炭黑氧化两种完全不相干的工艺有机结合起来，在对炭黑进行造粒的同时进行氧化 改性处理；在解决氧化改性的同时又解决了清除炭黑表面吸附有芳烃油类物质的问题；而 且炭黑的氧化过程在有水的环境中进行，有效解决了因炭黑氧化会产生高温，容易造成火 灾的安全难题；制得的产品亦粉亦粒，便于使用，便于分散，打破了炭黑非粉即粒的僵局。
[0014] 一种色素炭黑氧化-造粒装置，该装置由一级氧化-造粒机、二级氧化-造粒机、 回转式干燥机三部分组成，本装置以粉状的色素炭黑为原料，在湿法造粒的同时，可以对炭 黑进行连续的湿法氧化处理，经过干燥，最终制得外观亦粉亦粒的经过氧化处理的高甲苯 透光率色素炭黑产品。
[0015] 一种色素炭黑氧化-造粒装置，该装置可以单独使用二级氧化-造粒机，以臭氧为 氧化剂，以粒状炭黑为原料，对炭黑进行干法的氧化后处理。
[0016] 进一步，一级氧化-造粒机是一个由柱状壳体及两端为原片状的填料压块所围成 的封闭筒状结构，电机通过皮带轮带动安置在轴承座上的转轴匀速转动，在转轴上按照双 螺旋线垂直排布有搅齿，柱状壳体带有蒸汽夹套，用来加热筒体内的物料，柱状壳体的上方 排布有双氧水进液口和蒸汽进气口，下方排布有冷凝水出口；
[0017] 对炭黑进行氧化造粒时，粉状炭黑从粉状炭黑进料口加入，双氧水从双氧水进液 口加入，在搅齿的搅动下，粉状炭黑与双氧水充分混合成粒并向粉状炭黑进料口相反的方 向运动，炭黑发生氧化反应，形成的废气从安置在壳体上方的废气排气口排出，湿粒子炭黑 则从壳体下方的湿炭黑粒子出口排出，接触物料部分全部由不锈钢制成。
[0018] 进一步，所述的搅齿按双螺线垂直分布在转轴上，相邻搅齿间纵向距离为25mm，夹 角为22. 5°，搅齿顶端成45°。
[0019] 进一步，所述的一级氧化-造粒机湿炭黑粒子出口的下方安装有气密阀，湿炭黑 粒子出口通过气密阀与二级氧化-造粒机的湿炭黑粒子进料口连接；气密阀的作用是，保 证一级氧化-造粒机里产生的废气只能通过一级氧化-造粒机的废气排气口排放，同时二 级氧化-造粒机里的废气无法进入一级氧化-造粒机。
[0020] 进一步，所述的二级氧化-造粒机的结构与一级氧化-造粒机的结构相似，也是一 个由柱状壳体及两端为原片状的填料压块所围成的封闭筒状结构，电机通过皮带轮带动安 置在轴承座上的转轴匀速转动，在转轴上按照双螺旋线垂直排布有搅齿；
[0021] 从一级氧化-造粒机湿炭黑粒子出口排出的湿炭黑粒子经过气密阀，从湿炭黑粒 子进料口穿过填料压块进入二级氧化-造粒机，在搅齿的搅动下，湿炭黑粒子继续造粒、氧 化，并向进料口相反的方向运动，从安装在另一端填料压块的排料口排出，臭氧则从安置在 靠近排料口一端的壳体下方的臭氧进气口进入筒体；在尾气风机的负压作用下，进入筒体 的臭氧气流与湿炭黑粒子的运动相向而行，臭氧被充分利用，氧化反应所产生的废气从安 置在靠近湿炭黑粒子进料口处的壳体上方的废气出气口排出，完成氧化过程的炭黑湿粒子 最后从排料口排出，进入回转干燥机；接触物料部分全部由不锈钢制成。
[0022] 进一步，所述的二级氧化-造粒机的排料口连接有气密阀，气密阀的作用是允许 炭黑湿粒子从排料口排除，不允许回转干燥机内的废气从排料口进入二级氧化-造粒机。
[0023] 进一步，进入二级氧化-造粒机的臭氧是由臭氧发生器制得的，臭氧的浓度及流 速是决定产品氧化程度的另一重要条件，臭氧的流速由流量器控制。
[0024] 一种色素炭黑，由上述生产装置产得，产得的色素炭黑粒子直径在0. 01~0. 5毫 米之间，产品的视密度约为0. 1~0. 5g/ml，PH值约为1. 5~5. 5,甲苯透光率大于99%。
[0025] 本实用新型的一种色素炭黑氧化-造粒装置，可以直接连接在炉法炭黑生产线 上，也可以粉状的色素炭黑为原料进行湿法造粒、氧化后处理加工生产。
[0026] 本实用新型还有以下优点：
[0027] 1、产品的PH值为1. 5~5. 5,流动性好，分散性好，能够满足高档涂料、油墨、塑胶 行业的需要；
[0028] 2、产品的甲苯透光率大于99%，分散性好、能降低应用体系粘度，同时满足环保的 需要；
[0029] 3、产品脱开原来非粉即粒的传统模式，可以通过调整干燥过程的温度控制，降低 粒子的硬度，既易于产品使用过程中分散加工，又有利于产品的储存、运输和使用；
[0030] 4、生产过程可控，可以生产出系列的不同规格型号的色素炭黑产品。
[0031] 5、生产过程安全可靠。
【附图说明】
[0032] 图1为本实用新型各装置的连接示意图。
[0033] 图2为一级氧化-造粒机结构示意图的正视图。
[0034] 图3为一级氧化-造粒机结构示意图的侧视图。
[0035] 图4为二级氧化-造粒机的结构示意图。
[0036] 图5为实施例一的工艺流程框图。
[0037] 图6为实施例二的工艺流程框图。
[0038] 图7为实施例三的工艺流程框图。
[0039] 在图中，A-级氧化-造粒机、B二级氧化-造粒机、C回转干燥机、1壳体、2填 料压块、3电机、4皮带轮、5轴承座、6转轴、7搅齿、8蒸汽夹套、9双氧水进液口、10蒸汽 进气口、11冷凝水出水口、12粉状炭黑进料口、13废气排气口、14湿炭黑粒子出口、15废气 出气口、16湿炭黑粒子进料口、17臭氧进气口、18排料口。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0041] 如图1，一种色素炭黑氧化-造粒装置，该装置由一级氧化-造粒机A、二级氧 化-造粒机B、回转式干燥机C三部分组成，本装置以粉状的色素炭黑为原料，在湿法造粒的 同时，可以对炭黑进行连续的湿法氧化处理，经过干燥，最终制得外观亦粉亦粒的经过氧化 处理的高甲苯透光率色素炭黑产品。
[0042] 本实用新型还可以单独使用二级氧化-造粒机B，以臭氧为氧化剂，以粒状炭黑为 原料，对炭黑进行干法的氧化后处理。
[0043] 如图2、3所示，一级氧化-造粒机A是一个由柱状壳体1及两端为原片状的填料 压块2所围成的封闭筒状结构，电机3通过皮带轮4带动安置在轴承座5上的转轴6匀速 转动，在转轴6上按照双螺旋线垂直排布有搅齿7,柱状壳体1带有蒸汽夹套8,用来加热筒 体内的物料，柱状壳体的上方排布有双氧水进液口 9和蒸汽进气口 10,下方排布有冷凝水 出口 11 ;
[0044] 对炭黑进行氧化造粒时，粉状炭黑从粉状炭黑进料口 12加入，双氧水从双氧水进 液口 9加入，在搅齿7的搅动下，粉状炭黑与双氧水充分混合成粒并向粉状炭黑进料口 12 相反的方向运动，炭黑发生氧化反应，形成的废气从安置在壳体上方的废气排气口 13排 出，湿粒子炭黑则从壳体下方的湿炭黑粒子出口 14排出，接触物料部分全部由不锈钢制 成。
[0045] 一级氧化-造粒机A的搅齿7按双螺线垂直分布在转轴上，相邻搅齿7间纵向距 离为25m