煤系固体废弃物制备白炭黑的研究进展

白炭黑是一种无 定形粉体 ， 其化学 式为 Ｓ ｉ Ｏ ・ ｎ Ｈ ０， 它具有 质轻 、 多孔、 耐 高温 、 不燃、 无 味、 无 嗅、 电绝缘 好等优点 ， 被 广泛应用 于催化 剂载体 、 高分 子复合材料 、 电子封装材料 、 精密 陶瓷材料 、 橡胶 等多
种行业 。
而且 占用 土 地 ， 污 染 环 境 。煤 系 高 岭 土 的 主 要 成
分是高岭石 ， 其中Ａ １ ０ 含量 一般在 ３ ５ ％左 右， Ｓ ｉ Ｏ ： 含量 一般 在 ４ ５ ％ 左 右 ］ ， 煤 系 高 岭 土是 当前
我 国煤 炭企业 综合 利用 的 主要 矿物 之一 。
煤 系 固 体 废 弃 物 制 备 白炭 黑 的研 究 进 展
孔德顺 ， 卢香 宇， 范佳鑫 ， 李 琳
（ 六盘水师范学院 化学与化工系 ， 贵州 六盘水 ５ ５ ３ ０ ０ ４ ） 摘 要 ： 介绍 了煤系 固体废弃物 的种类 、 数量及 物相组成特 点 ， 分别介 绍 了由这 三种废弃 物合
煤 矸石 是一 种在煤 形成 过程 中与煤 伴 生 的岩
石， 是煤 炭 生产 和加工 过程 中产生 的 固体 废弃 物 ，
排放 量为煤 炭产 量 的 １ ０ ％左右， 煤 矸 石 是 我 国年 排放 量和 累计堆 存量 最大 的 工业 废弃 物 之 势 ， 利 用 富含 硅 元 素 的煤 系 高岭 土 、 煤 矸石 、 粉煤 灰等 煤 系 固体废 弃 物 开 发 出适合 自身 特点 的 白炭黑 生产 新 工 艺 。利 用 煤 系 固体废 弃物 来合 成 白炭黑 ， 可 以节 约 化学 原 料 、 降
硅 胶经 烘 干也制 得 了 白炭 黑 。
２ ． ３ 粉煤 灰制 备 白炭 黑
粉 煤 灰 中存 在无 定形 态 的 Ｓ ｉ Ｏ ， 利用 浓 Ｎ ａ Ｏ Ｈ 溶 液 可与 之反应 生成 硅 酸钠 。荆 富 等 用 Ｎ ａ Ｏ Ｈ 溶 液在 常压 （＜１ ２ ５ ℃） 下浸取 粉煤 灰 ４ ５ ｍｉ ｎ ， 粉 煤
５ ０ ％ 以上 。
低成本 、 缓解煤系固体废弃物对环境的压力、 增加 产 品 附加值 、 延 长煤炭 产业 链 ， 有 利 于社会 的可 持
续发展。
１ ． ３ 粉 煤灰
粉煤 灰 是火 电厂燃 煤锅 炉排 除 的一 种 固体 废
１ 煤 系 固体 废 弃 物 的种 类 及 特 点
１ ． １ 煤 系高 岭土
１ ． ２ 煤 矸石
白炭黑 的 合 成 方 法 主 要 有 ： 传统沉淀法＿ １ 引、 传 统 气相法 ＿ ４ ｊ 、 超 声波 法 ＿ ５ 等， 这 些常见 的制备 方 法 多用化 学原 料合 成 ， 存 在 原料 来 源有 限 、 成本 较
高、 污染 环境 等缺 点 。随着社 会 的 不断 发展 ， 我 国 对 白炭黑 的需 求量 会 不 断增 大 Ｊ ， 国 内企 业 完全
弃物 ， 目前全世界每年排放近 ６亿 ｔ ， 我 国每年排 放约 ２ 亿ｔ 。经 Ｘ Ｒ Ｄ分析 ， 粉煤灰 的主要组成为 莫来 石 、 石 英和无 定形 态物 质 ， 硅元 素 主要 存 在 于
这些 惰性 物质 晶格 中 ， 因而 提取难 度 较大 。
煤 系高岭 土是 赋存 于煤 系地 层 的主要 共 伴 生
２ 固体 废 弃 物 制 备 白炭 黑 的 方 法
２ ． １ 煤 系高 岭土 制备 白炭 黑
煤 系 高岭 土 经精 制 后 ， 成 分 与性 质 与普 通 的
收稿 ： ２ ０ １ ３ ０２ － － ０ ４
基金项 目： 六盘水市煤系固体废弃物资源化利 用创新 团队资 助（ ５ ２ ０ ２ ０ － ２ ０ １ ２ － ０ ４ ０１ － ０ － ２ ） ； 贵州省教育 厅重 点科研 项 目资助（ ２ ０ １ １年度） ； 贵州省煤炭 资源 清洁高效利用科研 实验平 台资助 （ 黔科平台 ［ ２ ０ １ １ ］ ４ ０ ０ ３ ） 。 作者简介 ： 孔德顺 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 男， 山东 临沂人 ， 副教授 ， 硕士 ， 主要从事 矿产 资源 的深加工 与利用研究 。
矿物 ， 我 国煤系高岭土资源十分丰富 ， 资源总量为 ４ ９ ７ ． ０ ９亿 ｔ ＇ ８ Ｊ ， 它 们 一 般 位 于煤 层 顶 板 和 底 板 ，
或 以夹 矸 的形 式 存 在 于 煤层 中 ， 在 煤炭 开 采 过 程 中常被 作 为矸 石采 出废 弃 ， 不仅 造成 资源 的浪 费 ，
２ ０ １ ３年第 ３期
孔德顺等 ： 煤 系固体废弃物制备 白炭黑 的研 究进展
・ ３ ３・
高岭 土相 似 ， 使 用稀 硫 酸 、 盐 酸 加热 溶 解煅 烧 后 的 煤 系高岭 土 ， 可 得 到 白炭 黑 ， 但 该 法 生 产 的 白 炭黑 粒径 较 粗 ， 若 将该产 品直 接用 于 橡胶 、 塑料 等
２ ０ １ ３年 ０ ６月
云 南化 工
Ｙｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ Ｍ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
Ｖ０ １ ． ４ ０． Ｎｏ ． ３
第４ ０卷 第 ３期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ － ２ ７ ５ Ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ ８
成 白炭黑的进展 ， 对未来 的合成方法进行 了展望 。 关键词 ： 煤 系高岭 土 ； 煤矸石 ； 粉煤灰 ； 白炭黑
中 图分 类 号 ： Ｔ ＱＩ ７ ０ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ － ２ ７ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ ３ ２ － ０ ３
统计 ， 我 国煤矸 石 已 累计 堆存 达 ４ ５亿 ｔ 、 占地面 积
约１ １ ５ 万公顷 ， 且每年新增 近 ３ ． ０— ３ ． ５亿 ｔ 煤矸
石 ， 其 主要 成分 是 高岭 石 、 石英、 还 含有 少 量 黄 铁矿、 锐 钛 矿及 炭 质等 ， 其中 Ｓ ｉ Ｏ 含 量 一 般 在