一種高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法
【專利說明】
[00011 本案是以申請日為2014-06-20，申請?zhí)枮?01410279370.3，名稱為"一種白炭黑生 產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法"的發(fā)明專利為母案而進行的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及白炭黑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0003] 沉淀法白炭黑通常是可溶性硅酸鹽(一般使用水玻璃)和無機酸（多數(shù)情況是用硫 酸)在一定溫度和PH值下，進行并流化學(xué)合成反應(yīng)生成的水合二氧化硅沉淀，反應(yīng)式如下：
[0004] Na20 · mSi〇2+H2S〇4^mSi〇2 · nH20+Na2S04
[0005] mSi02 · nH20^mSi02 · n,H20+(n-n, )H2〇T
[0006] 根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)原理，沉淀法白炭黑反應(yīng)存在兩個反應(yīng)過程:一、是沉淀白炭黑晶 核的生成和增長過程;二、沉淀白炭黑的聚集過程。目前，沉淀法白炭黑反應(yīng)裝置通用單軸 攪拌，攪拌的強度和效果不理想，根據(jù)沉淀法白炭黑反應(yīng)原理，水玻璃與硫酸反應(yīng)時，先生 成晶核，晶核的生成速度、晶核的溶解度、溶液過飽和度是生產(chǎn)沉淀法白炭黑關(guān)鍵控制技 術(shù)，由于目前單軸反應(yīng)裝置攪拌的強度和效果不理想，造成沉淀法白炭黑反應(yīng)合成時出現(xiàn) 以下幾點問題:一，硫酸和水玻璃未能及時混合均勻，局部PH值偏低，造成反應(yīng)生產(chǎn)的硅酸 未能及時充分水解，產(chǎn)生凝膠。二，反應(yīng)漿料混合不均勻，造成反應(yīng)生成的二氧化硅粒子原 級粒子大小不均勻，二次粒子聚集程度不同，白炭黑的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在橡膠中分散性 能差和物理補強不夠。三，未能很好地解決反應(yīng)過程和酸化時產(chǎn)生的凝膠，造成白炭黑在使 用時分散性能差、橡膠配方中物理性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高分散白 炭黑生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法以制備得到凝膠少、性能好的白炭黑。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)方案為：
[0009] -種高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備，包括反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器的頂部安裝有一個以 上的第一攪拌器，所述反應(yīng)容器的側(cè)面安裝有一個以上的第二攪拌器，形成多主軸和多側(cè) 軸攪拌系統(tǒng)；
[0010]所述第一攪拌器包括第一驅(qū)動電機、第一攪拌軸和第一攪拌槳，所述第一驅(qū)動電 機的驅(qū)動端連接所述第一攪拌軸，所述第一攪拌軸垂直伸入所述反應(yīng)容器內(nèi)，所述第一攪 拌軸由二個以上的子攪拌軸沿縱向連接組成，每個子攪拌軸上沿軸向設(shè)置有一個以上的所 述第一攪拌槳，相鄰二個子攪拌軸之間設(shè)置有聯(lián)軸件，所述聯(lián)軸件包括上錐齒輪、中錐齒輪 和下錐齒輪，所述上錐齒輪水平設(shè)置且與相鄰二個子攪拌軸中的上方的子攪拌軸連接，所 述下錐齒輪水平設(shè)置且與相鄰二個子攪拌軸中的下方的子攪拌軸連接，所述中錐齒輪垂直 設(shè)置且分別與上錐齒輪和下錐齒輪相嚙合；
[0011]所述第二攪拌器包括第二驅(qū)動電機、第二攪拌軸和第二攪拌槳，所述第二驅(qū)動電 機的驅(qū)動端連接所述第二攪拌軸，所述第二攪拌軸水平伸入所述反應(yīng)容器內(nèi)，所述第二攪 拌軸上沿軸向設(shè)置有一個以上的所述第二攪拌槳；
[0012] 所述第二攪拌器沿所述反應(yīng)容器的高度方向至少設(shè)置有二個，位于同一高度上的 第二攪拌器至少有二個且沿所述反應(yīng)容器的周向均勻分布;相鄰兩個高度上的第二攪拌器 錯開設(shè)置。
[0013] 本發(fā)明所提供的高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備，具有以下有益效果:攪拌強度高，攪拌效 果好，采用本發(fā)明的高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備可以有效減少白炭黑的凝膠數(shù)量，提高白炭黑 的分散性能，從而生產(chǎn)得到空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理的白炭黑，所得白炭黑相比普通沉淀法白炭 黑，具有凝膠數(shù)量少、分散性能好、能有效提高橡膠的物理性能及綜合使用性能等優(yōu)點。
[0014] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的高分散白炭黑生產(chǎn)方法的技術(shù)方案為：
[0015] -種高分散白炭黑生產(chǎn)方法，采用如上所述的高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備，包括以下 步驟：
[0016] 步驟1、向反應(yīng)容器內(nèi)加入40~50體積份的去離子水并加熱至90~95°C;
[0017] 步驟2、開啟第一攪拌器和第二攪拌器，向反應(yīng)容器內(nèi)加入10~15重量份的十二烷 基硫酸鈉和1.8~2.5體積份的水玻璃，控制溶液的PH值為7 ± 0.2;
[0018] 步驟3、保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，向反應(yīng)容器內(nèi)同時加入濃硫酸和水玻璃進行反應(yīng)，濃硫酸 的加入速率為0.685~0.85體積份每小時，水玻璃的加入速率為12~15體積份每小時，反應(yīng) 時控制溶液的PH值為7 ± 0.2，反應(yīng)時間為90~120min;
[0019] 步驟4、反應(yīng)完成后，保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，向反應(yīng)容器內(nèi)加入15~25重量份的硫酸鈉攪 拌10~20min，然后繼續(xù)加入濃硫酸進行酸化，濃硫酸的加入速率為0.40~0.45體積份每小 時，酸化至溶液的PH值為4~5;
[0020] 步驟5、酸化完成后，停止攪拌，將反應(yīng)容器內(nèi)的溶液靜置陳化30~60min，然后依 次通過壓濾、洗滌、制漿、噴霧干燥，得到白炭黑；
[0021] 其中，所述體積份:重量份=m3: kg。
[0022] 本發(fā)明所提供的高分散白炭黑生產(chǎn)方法，具有以下有益效果:采用本發(fā)明的高分 散白炭黑生產(chǎn)方法，可以生產(chǎn)得到空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理的白炭黑，所得白炭黑相比普通沉淀 法白炭黑，具有凝膠數(shù)量少、分散性能好、能有效提高橡膠的物理性能及綜合使用性能等優(yōu) 點。
【附圖說明】
[0023] 圖1所示為本發(fā)明實施例的高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 標(biāo)號說明：
[0025] 1-反應(yīng)容器;2-第一攪拌器;3-第二攪拌器;4-電機安裝平臺；20-第一驅(qū)動電機； 21-第一攪拌軸;22-第一攪拌槳;30-第二驅(qū)動電機;31-第二攪拌軸;32-第二攪拌槳。
【具體實施方式】
[0026] 為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式 并配合附圖詳予說明。
[0027] 本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：改變現(xiàn)有白炭黑生產(chǎn)采用的單軸攪拌方式，改用垂直 攪拌和側(cè)向攪拌相結(jié)合的多重攪拌方式，從而提高攪拌強度和反應(yīng)物料的混合均勻性，提 高橫向與縱向混合的強度，達到各部分溶液混合均勻性，使反應(yīng)生成的硅酸能及時充分水 解生成二氧化硅，減少凝膠的產(chǎn)生，水解生成的二氧化硅粒子小而均勻，二次粒子聚集體也 容易打開分散，因此能夠生產(chǎn)得到空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理的白炭黑，所得白炭黑相比普通沉淀 法白炭黑，具有凝膠數(shù)量少、分散性能好、能有效提高橡膠的物理性能及綜合使用性能等優(yōu) 點。
[0028] 請參閱圖1所示，本實施例的高分散白炭黑生產(chǎn)設(shè)備，包括反應(yīng)容器1，所述反應(yīng)容 器1的頂部安裝有一個以上的第一攪拌器2,所述反應(yīng)容器1的側(cè)面安裝有一個以上的第二 攪拌器3;
[0029] 所述第一攪拌器2包括第一驅(qū)動電機20、第一攪拌軸21和第一攪拌槳22,所述第一 驅(qū)動電機20的驅(qū)動端連接所述第一攪拌軸21，所述第一攪拌軸21垂直伸入所述反應(yīng)容器1 內(nèi)，所述第一攪拌軸21由二個以上的子攪拌軸沿縱向連接組成，每個子攪拌軸上沿軸向設(shè) 置有一個以上的所述第一攪拌槳22,相鄰二個子攪拌軸之間設(shè)置有聯(lián)軸件，所述聯(lián)軸件包 括上錐齒輪、中錐齒輪和下錐齒輪，所述上錐齒輪水平設(shè)置且與相鄰二個子攪拌軸中的上 方的子攪拌軸連接，所述下錐齒輪水平設(shè)置且與相鄰二個子攪拌軸中的下方的子