粉煤灰制取白炭黑的工艺现状

以粉煤灰为原料制取白炭黑主要有气相法､沉淀法､浸出法､熔出法､煅烧法等｡近些年来，这些方法都得到了广泛研究，一些方法还得到工业应用｡

气相法主要是通过一定反应将粉煤灰中的硅以气体形式挥发出来，然后利用特定溶液进行水解制取白炭黑｡先对粉煤灰进行焙烧，焙烧物与氟化钙和浓硫酸在加热条件下进行反应，生成的SiF4气体在乙醇溶液中水解，最后将水解沉淀物烘干即得白炭黑产品｡

SiO2+2CaF2+2H2SO4→SiF4↑+2CaSO4+2H2O，(1)
3SiF4+(n+2)H2O→SiO2·nH2O+2H2SiF6｡(2)

沉淀法生产白炭黑的研究起步较早，相对较成熟，但以粉煤灰为原料的研究并不多，且产品质量较国外同类产品还存在差距｡

粉煤灰+NaOH水热→硅酸钠水→水玻璃硫酸→凝胶→酸化→洗涤过滤→喷雾干燥→白炭黑｡
   本法制得的产品纯度不是很高，且工艺流程较为复杂，成胶过程及酸化过程条件不易控制，需要用压滤机及压缩空气，生产过程有些繁琐｡

    浸出包括酸浸､碱浸和酸碱联合浸出，是将粉煤灰或经处理过的粉煤灰在酸性或碱性溶液中浸出或综合浸出，最终将其中的硅元素转变为白炭黑｡

3.1 酸浸出

    酸浸主要用盐酸将粉煤灰中的硅元素转变为硅酸或将粉煤灰中的氧化铝等杂质溶解去除｡先将粉煤灰与烧碱混合进行灼烧激活，然后与盐酸反应，上清液静置陈化，固相即为水和二氧化硅｡具体过程如下：
粉煤灰+NaOH550℃保温1h→酸浸(HCl)过滤→上清液→陈化→水合二氧化硅→洗涤→干燥→白炭黑｡
    此法工艺简单，操作容易;但酸浸过程及陈化过程易引入杂质，洗涤过程并不能将杂质很好去除，因此会影响产品纯度｡如能改进，并有更好的除杂方法，该法不失为一种好方法｡

3.2 碱浸出

 碱浸是将粉煤灰在碱性溶液中进行浸出除去杂质，回收有用元素硅｡以碱溶脱硅液碳化法制备白炭黑｡先用NaOH对粉煤灰进行预脱硅，再向脱硅后的滤液通入CO2进行碳化使二氧化硅以偏硅酸胶体形式析出，干燥后进一步制备白炭黑｡
    这种方法由于受浓度､时间､温度及CO2通气速率等因素影响较为复杂，反应条件不易控制，操作起来也不是很简便｡

3.3 酸碱联合浸出

先对粉煤灰进行酸碱两步浸出，浸出渣与碳酸钠混合焙烧，之后再进行二次酸浸法制备白炭黑｡工艺流程如下：
粉煤灰酸浸→过滤滤渣碱浸过滤→滤渣加纯碱焙烧→二次酸浸过滤→滤渣→白炭黑｡
    本工艺有2步可以制取白炭黑，其中碱浸后所得的白炭黑品质上较二次酸浸后的要高｡这种2次酸浸､酸碱浸出相结合的方法大大提高了有用元素的浸出率，且生产过程基本没有污染，是一种较好的方法｡

熔出法的原理主要是将粉煤灰与碳酸钠混合煅烧熔出后，把其中的惰性物质莫来石二氧化硅等活化为活性物质硅铝酸盐[11-13]，然后再用盐酸浸出法制备白炭黑｡

熔出法工艺过程如下：

粉煤灰+Na2CO3煅烧→磨碎NaOH→灼烧→盐酸溶解→过滤→滤液陈化→过滤→烘干→白炭黑｡

以低温煅烧法制备白炭黑｡先将粉煤灰与碳酸钠混合煅烧，然后用盐酸转化成硅胶，洗涤后再对胶体进行煅烧得到产品白炭黑｡本法工艺简单，生产过程无污染，产品纯度很高，具有很好的发展前景｡

利用粉煤灰制备白炭黑对于提高资源综合利用率､缓解环境压力､提高粉煤灰附加值具有重要意义｡目前，以粉煤灰为原料制备白炭黑的方法并不多，还有待于进一步研究｡尽可能开发一些工艺简单､易于操作､产品质量高､经济成本相对低的方法仍然是今后研究的重点｡