CN111332800A - 一种提高炭黑性能的处理方法及除杂收集设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高炭黑性能的处理方法及除杂收集设备，通过向饱和石灰水中通入二氧化碳，利用二氧化碳将石灰水中氢氧化钙中和为碳酸钙，通过这种方式在炭黑粒子中均匀掺入碳酸钙，降低炭黑与炭黑粒子之间的接触面积，降低炭黑颗粒之间的团聚力，从而达到提高炭黑分散性能的目的；同时，改变了炭黑的粒径分布，利用文丘里效应加速喷射原理，由于加速度的差异，大粒径的炭黑颗粒或杂质随重力而降落到漏斗状收集斗内，同时小粒径的粉末体炭黑由于密度较小，则继续随着气流从炭黑出口流出，进而达对粉末状炭黑进行分级收集或除杂的目的，收集得到的炭黑粒子粒度均匀，满足绝大部分工艺需求。

Description

一种提高炭黑性能的处理方法及除杂收集设备
技术领域
本发明涉及裂解炭黑的后处理技术领域，特别涉及一种提高炭黑性能的处理方法及除杂收集设备。
背景技术
热解法处理废旧轮胎是指在无氧或缺氧的工况和在适当的温度下，使轮胎的有机成分发生裂解，从而脱出挥发性物质并形成固体炭的过程，产物主要是燃料油、炭黑和燃气等可贮存性能源，各产物成分随热解方式、热解温度等变化而不同。热解法可以带来很高的能源回收率，生成的热解气、热解油和炭黑产物与工业产品性能相似，为高品位能源，方便运输，再利用时产生的污染也较少，因此具有较高的附加值。
其中炭黑作为一种典型的纳米材料，原生粒子尺寸小(通常<100nm)、表面能高，极易聚集成较大的颗粒，很难稳定分散于不同体系中，限制了炭黑性能的充分发挥，影响到下游制品的质量和性能，成为炭黑应用的一大瓶颈。炭黑的分散主要受制于三个因素：炭黑本身的特性、载体或分散介质的类型、分散工艺和分散设备。在炭黑品一定的情况下，目前主要通过添加分散剂包覆、接枝或进行强氧化处理以提高炭黑的分散性能。分散剂包覆或接枝处理一般在液相下进行，还需要后续的干燥程序，使得生产成本较高；强氧化处理一般使用强酸或臭氧，容易造成污染问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种提高炭黑性能的处理方法，降低炭黑中的大颗粒杂质，同时经过处理提高粉末状炭黑的分散性能。
本发明采用以下技术方案得以实现：
一种提高炭黑性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)、将粉状炭黑与饱和石灰水按照1：(2-4)的比例搅拌混合均匀，之后向混合液内通入二氧化碳气体，所述二氧化碳通入速率为(3-5)cm3/min；
(2)、在40-60℃的温度条件下，持续通入二氧化碳气体30-50min，之后停止加热，将混合料搅拌分散20-40min，静置0.5-1h后过滤处理，之后对炭黑进行喷雾干燥，收集干燥后的炭黑物料；
(3)、使用冷空气作为输送载体，通过文丘里管将干燥处理后的炭黑物料输送至炭黑除杂收集设备中，回收炭黑物料中粒径较大的颗粒，并收集得到分散性能优异的粉末状炭黑。
本发明的另一目的在于，提供一种上述提高炭黑性能的处理方法中使用的炭黑除杂收集设备，该设备包括炭黑进料口、处理腔、位于所述处理腔下部的漏斗状收集斗以及炭黑出口，所述炭黑进料口与炭黑出口分别设置在所述处理腔的相对两侧，且所述炭黑进料口与所述文丘里管相连接，在所述漏斗状收集斗的下方侧壁设置有开口倾斜向上的喷吹口。
进一步地，所述处理腔内设置有挡板，所述挡板设置在所述炭黑出口的前方。
更进一步地，所述挡板倾斜分布，且所述挡板的上端连接在所述处理腔的顶部。
进一步地，在所述漏斗状收集斗的底端出口处设置有气密阀。
进一步地，所述炭黑出口的水平位置低于所述炭黑进料口的水平位置。
进一步地，通过所述喷吹口向所述处理腔内输入冷空气或惰性气体。
更进一步地，所述喷吹口与水平面之间的夹角为30-60°。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明中通过向饱和石灰水中通入二氧化碳，利用二氧化碳将石灰水中氢氧化钙中和为碳酸钙，通过这种方式在炭黑粒子中均匀掺入碳酸钙，降低炭黑与炭黑粒子之间的接触面积，降低炭黑颗粒之间的团聚力，从而达到提高炭黑分散性能的目的；同时，改变了炭黑的粒径分布，再经过除杂收集设备将大粒径的炭黑颗粒或其它杂质进行分级处理，使得收集得到的炭黑粒子粒度均匀，满足绝大部分工艺需求。
附图说明
图1为本发明一实施例中炭黑除杂收集设备的结构示意图。
图中：1-炭黑进料口；2-处理腔；3-漏斗状收集斗；4-炭黑出口；5-文丘里管；6-喷吹口；7-挡板；8-气密阀。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种炭黑除杂收集设备，该设备包括炭黑进料口1、处理腔2、位于所述处理腔2下部的漏斗状收集斗3以及炭黑出口4，所述炭黑进料口1与炭黑出口4分别设置在所述处理腔2的相对两侧，且所述炭黑进料口1与所述文丘里管5相连接，在所述漏斗状收集斗3的下方侧壁设置有开口倾斜向上的喷吹口6。
利用文丘里效应加速喷射原理，通过文丘里管将炭黑自炭黑进料口1送入处理腔2内部，通过文丘里管加速，密度大的杂质得到的加速度大，粉末状炭黑密度小，得到的加速度小，当进入处理腔2内后，由于加速度的差异，大粒径的炭黑颗粒或杂质随重力而降落到漏斗状收集斗3内，同时小粒径的粉末体炭黑由于密度较小，则继续随着气流从炭黑出口4流出，进而达对粉末状炭黑进行分级收集或除杂的目的，从而得到小粒径、分散性能优异的炭黑产物。
进一步地，所述处理腔内设置有挡板7，所述挡板7设置在所述炭黑出口4的前方。在高速状态下进入处理腔2内的炭黑撞击挡板7，密度较高的大颗粒炭黑或杂质撞击挡板7后迅速改变流动方向，很容易随重力而降落到漏斗状收集斗3内，实现对炭黑的分级收集处理。
更进一步地，所述挡板7倾斜分布，且所述挡板7的上端连接在所述处理腔2的顶部。提高挡板7对炭黑颗粒的阻挡效果，提高炭黑分离效率。
进一步地，在所述漏斗状收集斗3的底端出口处设置有气密阀8。
进一步地，所述炭黑出口4的水平位置低于所述炭黑进料口2的水平位置。
在本实施例中，通过所述喷吹口6向所述处理腔2内输入冷空气或惰性气体。保持收集斗气流不积露产生冷凝水。
其中，所述喷吹口6与水平面之间的夹角为30-60°。利用倾斜设置的喷吹口6将密度较小的粉状炭黑吹向处理腔2内，并随气流经炭黑出口4排出，防止粉状炭黑同时落入漏斗状收集斗3底部。
实施例2
一种提高炭黑性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)、将粉状炭黑与饱和石灰水按照1：3的比例搅拌混合均匀，之后向混合液内通入二氧化碳气体，所述二氧化碳通入速率为4cm3/min；
(2)、在50℃的温度条件下，持续通入二氧化碳气体40min，之后停止加热，将混合料搅拌分散30min，静置1h后过滤处理，之后对炭黑进行喷雾干燥，收集干燥后的炭黑物料；
(3)、使用冷空气作为输送载体，通过文丘里管将干燥处理后的炭黑物料输送至炭黑除杂收集设备中，回收炭黑物料中粒径较大的颗粒，并收集得到分散性能优异的粉末状炭黑。
实施例3
一种提高炭黑性能的处理方法，包括以下步骤：
(1)、将粉状炭黑与饱和石灰水按照1：4的比例搅拌混合均匀，之后向混合液内通入二氧化碳气体，所述二氧化碳通入速率为4cm3/min；
(2)、在60℃的温度条件下，持续通入二氧化碳气体30min，之后停止加热，将混合料搅拌分散30min，静置1h后过滤处理，之后对炭黑进行喷雾干燥，收集干燥后的炭黑物料；
(3)、使用冷空气作为输送载体，通过文丘里管将干燥处理后的炭黑物料输送至炭黑除杂收集设备中，回收炭黑物料中粒径较大的颗粒，并收集得到分散性能优异的粉末状炭黑。
实施例4
对实施例2、3得到的炭黑的分散性使用激光粒度仪进行测试，粒径表见下表所示。
Figure BDA0002403465740000041
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种提高炭黑性能的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粉状炭黑与饱和石灰水按照1：(2-4)的比例搅拌混合均匀，之后向混合液内通入二氧化碳气体，所述二氧化碳通入速率为(3-5)cm3/min；
(2)在40-60℃的温度条件下，持续通入二氧化碳气体30-50min，之后停止加热，将混合料搅拌分散20-40min，静置0.5-1h后过滤处理，之后对炭黑进行喷雾干燥，收集干燥后的炭黑物料；
(3)使用冷空气作为输送载体，通过文丘里管将干燥处理后的炭黑物料输送至炭黑除杂收集设备中，回收炭黑物料中粒径较大的颗粒，并收集得到分散性能优异的粉末状炭黑。
2.如权利要求1所述的提高炭黑性能的处理方法中使用的炭黑除杂收集设备，其特征在于，该设备包括炭黑进料口、处理腔、位于所述处理腔下部的漏斗状收集斗以及炭黑出口，所述炭黑进料口与炭黑出口分别设置在所述处理腔的相对两侧，且所述炭黑进料口与文丘里管相连接，在所述漏斗状收集斗的下方侧壁设置有开口倾斜向上的喷吹口。
3.根据权利要求2所述的炭黑除杂收集设备，其特征在于，所述处理腔内设置有挡板，所述挡板设置在所述炭黑出口的前方。
4.根据权利要求3所述的炭黑除杂收集设备，其特征在于，所述挡板倾斜分布，且所述挡板的上端连接在所述处理腔的顶部。
5.根据权利要求2所述的炭黑除杂收集设备，其特征在于，在所述漏斗状收集斗的底端出口处设置有气密阀。
6.根据权利要求2所述的炭黑除杂收集设备，其特征在于，所述炭黑出口的水平位置低于所述炭黑进料口的水平位置。
7.根据权利要求2所述的炭黑除杂收集设备，其特征在于，通过所述喷吹口向所述处理腔内输入冷空气或惰性气体。
8.根据权利要求7所述的炭黑除杂收集设备，其特征在于，所述喷吹口与水平面之间的夹角为30-60°。
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