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节能减排,平凡高岭土的逆袭

          白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质,其组成可用SiO2·nH2O表示,其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。

白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂,主要用于橡胶制品、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域,具有较大的经济价值。传统白炭黑的制备方法是以硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯为硅源,成本较高。

高岭土是一种非金属矿产,是以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻,又被称作白云土。我国煤系高岭土储量大,分布广,据不完全统计,已探明储量16.73亿吨(远景储量达100多亿吨)。我国煤矿现有矸石山1500余座,堆积量约30亿吨,占地约5800公顷,严重污染环境,并浪费大量土地资源,已列入当今世界十大主要工业固体废物之一。

此情此际,来自武汉理工大学的仇家凯、陈俊武、杨志超、夏庆、蔡智君、汝绪阳、熊梓航7位本科生组成的节能减排小组在化学化工与生命科学学院蔡卫权教授的指导下对基于煤系高岭土废渣制备白炭黑进行了大量实验研究,且目前已取得阶段性成果。

他们首先将高硅废渣与助剂按一定比例混合研磨至过200目,以一定的温度在马弗炉中煅烧,冷却至室温;随后向煅烧后粉料中加入一定量硫酸溶液和少量络合剂,混合搅拌一段时间后过滤,滤液蒸发浓缩后既得硫酸钛粗产品;将滤渣与一定量硫酸溶液混合煮沸一定时间后过滤,洗涤至中性,烘干即得高质量高纯度白炭黑产品。

该发明利用高岭土基高硅废渣作为硅源,实现变废为宝,更具有经济意义和环保价值,且工艺简单,固定资产投资少、原料来源广、生产成本低、无三废排放等优点,充分体现出了绿色化工节能减排的生产宗旨。

据了解,该成果已于20171213日申请了国家发明专利(一种由高岭土基高硅废渣制备白炭黑的方法. 申请号:201711327311.9.);并与宁波雁门化工有限公司、宁波国利环保科技有限公司签订了企业合作意向书,相关学术论文初稿也正在撰写准备中。

据悉,以上是该节能减排竞赛小组阶段性成果,他们将于20183月参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛武汉理工大学校内选拔赛。

作者:蔡智君 来源:武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院/化学化工与生命科学学院 发布时间:2018-03-14 点击:
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