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白炭黑
瀏覽：8421發表時間：2021-09-14 14:48
白炭黑又稱水合硅酸、輕質二氧化硅，化學表達式一般寫成mSiO2?nH2O，外觀為白色高度分散的無定形粉末或絮狀粉末，也有加工成顆粒狀作為商品的。比重為2.319～2.653，熔點為1750℃。不溶于水及絕大多數酸，在空氣中吸收水分后會成為聚集的細粒。能溶于苛性鈉和氫氟酸。對其它化學藥品穩定，耐高溫不分解，不燃燒。具有很高的電絕緣性，多孔性。內表面積大，在橡膠生膠中有較大的分散力。經表面改性處理的憎水性白炭黑易溶于油內，用于橡膠和塑料等作為補強填充劑，都會使其產品的機械強度和抗撕指標顯著提高。由于制造方法不同，白炭黑的物化性質、微觀結構均會有一定差異，故其應用領域和應用效果也不同。
白炭黑的用途很廣，且不同產品具有不同的用途。用作合成橡膠的良好補強劑，其補強性能僅次于炭黑，若經超細化和恰當的表面處理后，甚至優于炭黑。特別是制造白色、彩色及淺色橡膠制品時更為適用。用作稠化劑或增稠劑，合成油類、絕緣漆的調合劑，油漆的退光劑，電子元件包封材料的觸變劑，熒光屏涂覆時熒光粉的沉淀劑，彩印膠板填充劑，鑄造的脫模劑。加入樹脂內，可提高樹脂防潮和絕緣性能。填充在塑料制品內，可增加抗滑性和防油性。填充在硅樹脂中，可制成耐200℃以上的塑料。在造紙工業中用作填充劑和紙的表面配料。
氣相白炭黑屬于高補強填充材料，由于成本較高等原因，除特殊場合如硅橡膠補強用外，一般不采用。沉淀白炭黑即沉淀水合二氧化硅，是橡膠補強廣泛使用的材料。一般來說，由于沉淀白炭黑（超細的、表面處理的例外）補強效果還不及炭黑好，故屬半補強填充材料。因此要根據使用場合決定代替炭黑的百分數。沉淀白炭黑用于橡膠制品有汽車、翻斗車、卡車、拖拉機、叉車、自行車等的內外胎，工業用皮帶、膠管、襯墊、膠板、糧食加工用脫谷膠輥，以及膠鞋等各種橡膠工業制品中都或多或少地要用到白炭黑。在普通輪胎內添加一定量的白炭黑能提高輪胎的使用壽命。據原西德一家公司輪胎配方研究試驗結果表明，若能增配10～20份白炭黑就可以改善膠接性和抗撕裂性，使輪胎行駛里程提高，同時還能增強輪胎對路面的抓著力，以利于安全行車。我國輪胎行駛里程低于國際水平，不使用白炭黑是原因之一。此外，由于炭黑發熱量大，國外用于高速公路的汽車輪胎也趨向于添加白炭黑。目前國內外市場對自行車車胎的要求也日益多樣化，如輪胎胎邊彩色化及閃光圈等花式新品種，都是用白炭黑代替炭黑生產的。在膠鞋的生產中，人們對膠鞋、雨靴、運動鞋、旅游鞋、健身鞋、芭蕾鞋等，不但要求牢度，而且要求色調美觀、舒適輕便。白炭黑既具有良好的補強性、耐磨性、防滑性和鞋面粘著性，又是一種良好的淺色補強材料，因此在膠鞋的發展中為提供鞋的質量和款式起著重要作用。
白炭黑在聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、環氧樹脂等塑料中都可作為填充材料，可以提高塑料的彈性強度和耐磨性，以及硬度的熱穩定性能。用于電纜還可以提高電纜的電絕緣性，如甲基乙烯基硅橡膠高壓線就要用氣相白炭黑或高質量的沉淀白炭黑。在兩層塑料薄膜之間往往不易分開，裝袋時袋口很難打開，則白炭黑就是很頂用的開口劑。當聚氯乙烯作家庭地板材料時，如若加入了一定的白炭黑，則可改進產品硬度、彈性、熱變性等性能。
白炭黑做紙張的上膠劑，可提高紙張的白度和不透明度，改進印刷性、耐油性、耐磨性、手感性和光澤性。用于曬圖紙，可使紙表面質量好、油墨穩定、背面無裂隙；用于疊氮紙中，可生產出優質蘭圖紙；用于銅板紙中可代替鈦白；特別是用于新聞紙，加入1～2%的白炭黑，可使紙的重量減輕10%，不僅紙薄，而且能提高強度，除能防止油墨滲透，使印刷文字清晰外，還可增加不透明度。
白炭黑具有觸變性能，在涂料中添加少量白炭黑，能使涂層消除液滴沉降現象。在不飽和聚酯涂料中，只要添加0.5～2%濃度的白炭黑，就能使這種涂料在垂直表面上每次涂500g/m2也不會發生液滴和皺折。在顏料中添加白炭黑，不僅能防止顏料的沉淀，且能提高對顏料、染料的吸附性，改進分散性。當用作乳化涂料的填料時，可提高熱穩定性。為了滿足涂料和油墨消光劑對白炭黑的要求，國外研制和生產了消光劑專用品。當硝基清漆以及類似涂料含有沉淀白炭黑消光劑，可改進油漆非沉淀性能，并能使涂料易分散，僅有少量的增稠影響，懸浮性好，有極好的消光特性，高透明度和好的耐磨性能。在印刷油墨中加入0.5%的白炭黑，印刷效果好，可消除未分散油墨滲透的影響，改進印刷材料的耐洗性，增加顏色的光澤度。
此外，白炭黑在農藥、醫藥、粘合劑、牙膏及日常化妝品中也有各種不同程度的使用和發揮著各種有益的功能。
我國沉淀白炭黑年消費總量110萬噸左右，出口30萬噸左右，進口9萬噸左右。國內行業消費比例如下：
沉淀法白炭黑消費比例
沉淀白炭黑的生產，有酸法、溶膠法、碳化法等許多不同的具體方法,國內采用酸法的較多。主要原材料為石英砂、純堿、工業鹽酸或硫酸或硝酸，而以石英砂、純堿和硫酸為常用原料模式。其工藝過程：先在高溫下將石英砂與純堿煅燒反應制得工業固體水玻璃，固體水玻璃溶解后用水稀釋成一定濃度的稀溶液，然后在一定條件下加入硫酸，使二氧化硅沉淀出來，再經清洗、過濾、干燥（烘干或噴霧）、粉碎、制得產品白炭黑。
生產沉淀白炭黑，基礎原料是硅酸鈉，凡能夠生產出純凈硅酸鈉的物料，都可以生產白炭黑。如：稻殼、稻殼灰、煤矸石、粉煤灰、氯硅烷等等。???
2.技術經濟
2.1生產成本
以石英砂、純堿和硫酸為原料，以天然氣為燃料。以噸產品消耗估算成本。
原料：石英砂，消耗1.04噸（98%干基），單價350元/噸，金額364元；
? ? ? ? ? 純堿，消耗0.55噸，單價1400元/噸，金額770元；
? ? ? ? ? 硫酸，消耗0.52噸，單價500元/噸，金額260元。
包裝：60元
用電：消耗370kwh，單價0.85元/kwh,金額314.5元
用氣：消耗680方，單價2.65元/方，金額1802元
用水：消耗30噸，單價3.0元/噸，金額90元
人工費用：210元
折舊、攤銷、管理費用、銷售費用、維修費用、環保費用：合計金額92.5元
合計：3963元
2.2經濟效益
沉淀白炭黑的價格，因規格和用途不同，價格也差別很大。普通橡膠制品用白炭黑價格每噸在5300-6000元之間，按5300元計算項目利潤。
