多晶硅副产四氯化硅生产食品级白炭黑关键技术研究
本文选题:白炭黑 + 四氯化硅 ; 参考:《湖南工业大学》2015年硕士论文
【摘要】:白炭黑是一种重要的化工产品,主要用来作炭黑的替代品,广泛应用于橡胶工业中交联补强剂,油墨、涂料工业中的增稠剂、分散剂、触变剂,以及食品工业中的助剂等。目前国内的白炭黑生产多以沉淀法生产,低档产品多,用于食品级的白炭产品主要依靠进口。与此同时,随着光伏产业的快速发展,多晶硅生产中的副产物四氯化硅的无害化处理和利用成为一个越来越突出的问题,甚至成为了国内多晶硅发展的一个瓶颈。为了探索处理多晶硅副产物SiCl4之路,本研究以水玻璃和多晶硅生产中的副产物SiCl4为原料,通过实验室小试,采用沉淀法工艺,制备出具有气相法生产工艺的食品级白炭黑。详细研究了反应温度、水玻璃浓度、溶液PH值、表面活性剂等因素在不同条件对于白炭黑产品粒径的影响。在小试研究的基础上,通过对沉淀法白炭黑生产工艺流程的改进,研究了以水玻璃和四氯化硅为原料,以温和的反应条件生产高品质白炭黑的新沉淀法工艺流程。通过科学放大,采取正交试验研究的方法,对小试研究中各单因素对产品的影响进行了组合研究。通过SPSS方差分析,确定了中试放大条件下的不同因素对于产品粒径的影响强度,并得到最优反应条件组合,生产出合格的食品级白炭黑产品。在用不同仪器进行检测的同时,送国家权威部门检测合格,并送用户试用获得好评。结合本成果,针对湘、赣两地化工业现状,本研究还提出了10000吨/年生产工艺流程,对副产四氯化硅生产食品级白炭黑的初步可行性设计,将其产业化后可以产生良好的经济效益和社会效益。
[Abstract]:Silica is an important chemical product, which is mainly used as a substitute for carbon black. It is widely used in rubber industry as crosslinking and reinforcing agent, ink, thickening agent, dispersant, thixotropic agent in coating industry, and auxiliary agent in food industry, etc. At present, the production of white carbon black in China is mostly produced by precipitation method, and many low grade products are produced. The white carbon products used in food grade mainly depend on imports. At the same time, with the rapid development of photovoltaic industry, the harmless treatment and utilization of polysilicon tetrachloride, a by-product of polysilicon production, has become a more and more prominent problem, and even become a bottleneck of the development of polysilicon in China. In order to explore the way to deal with polysilicon by-product SiCl4, food grade silica with gas phase production process was prepared from water glass and polysilicon by-product SiCl4 through laboratory experiments and precipitation process. The effects of reaction temperature, water glass concentration, pH value of solution and surfactant on the particle size of silica were studied in detail. On the basis of the small scale study, the new precipitation process of producing high quality silica with sodium silicate and silicon tetrachloride as raw materials and mild reaction conditions was studied by improving the production process of precipitated silica. By using the method of orthogonal test, the influence of each single factor on the product was studied. Through the analysis of variance of SPSS, the influence intensity of different factors on the particle size of the product was determined under the condition of pilot scale up, and the optimum reaction conditions were obtained to produce the qualified food grade silica product. At the same time of testing with different instruments, sent to the national authority to test qualified, and sent to the user trial to obtain praise. According to the present situation of chemical industry in Hunan and Jiangxi provinces, the production process flow of 10000 tons per year was put forward, and the preliminary feasibility design for the production of food grade silica with by-product silicon tetrachloride was put forward. After industrialization, it can produce good economic and social benefits.
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ127.2
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,本文编号:2000721
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