專利名稱：一種利用廢舊硅鉬棒制備白炭黑的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢物回收利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用廢舊硅鉬棒制備白炭黑的工藝。
背景技術(shù)：
二硅化鉬(MoSi2)以其較高的熔點(2030°C )；極好的高溫抗氧化性(在空氣中可以使用到1850°C)；適中的密度(6. 24g - cm-3)；較低的熱膨脹系數(shù)(8. 1 X KT6IT1)；良好的電熱傳導(dǎo)性(電阻率21.5Χ10_6Ω · cm，熱導(dǎo)率50. OW .nT1 .Κ—1)；可以進行電火花加工(EDM)；無污染和良好的環(huán)境友好性等特性而被認(rèn)為是繼Ni、Ti基超合金和結(jié)構(gòu)陶瓷之后出現(xiàn)的極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料，其相關(guān)研究工作在20世紀(jì)80年代引起了美國海軍研究所和Los Alamos國家實驗室的高度關(guān)注。20世紀(jì)90年代先后召開了兩次High Temperature Structural Silicides國際會議，由此引發(fā)了全球研究二硅化鉬的熱潮?？墒怯捎贛oSi2存在室溫韌性差(室溫斷裂韌度約3. OMPa ·πι1/2)，高溫強度低(> 1000°C易蠕變)，以及低溫粉化瘟疫( 500°C )三大缺陷，從而限制了它作為高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。MoSi2目前最大的應(yīng)用是作為高溫發(fā)熱元件，也稱作硅鉬棒。1947年瑞典Kanthal 公司開始硅鉬棒的研究，1956年Kanthal獲得了全球第一個硅鉬棒的發(fā)明專利，20世紀(jì)70 年代，前蘇聯(lián)在自蔓延高溫合成技術(shù)的基礎(chǔ)上建立了硅鉬棒生產(chǎn)企業(yè)，20世紀(jì)80年代我國在河南鄭州和天津等地開始硅鉬棒的生產(chǎn)。全球硅鉬棒生產(chǎn)企業(yè)主要集中在瑞典、美國、韓國、中國和日本，2010年國內(nèi)產(chǎn)量估計為300噸左右。這意味著未來我國每年將有300噸廢舊硅鉬棒需要處理，到目前為止，關(guān)于如果有效利用廢舊硅化鉬還缺少相關(guān)報道。從MoSi2的化學(xué)式可以看出，MoSi2主要由Mo和Si組成，其中Mo含量為63%，Si 含量為37%。Mo是一種貴重金屬，在國防軍工和國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位。同樣， Si也是一種重要的半導(dǎo)體金屬，在電子器件和太陽能領(lǐng)域具有非常廣泛的用途，尤其是近年來全球太陽能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得多晶硅供不應(yīng)求，其價格最高達到數(shù)百美元。而以 SiO2為基礎(chǔ)制備的白炭黑具有一系列優(yōu)越性。白炭黑能夠廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。例如納米白炭黑具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，不僅可以增加涂料的強度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，保持涂料的顏色長期不退色。在建筑內(nèi)外墻涂料中，若添加納米白炭黑，可明顯改善涂料的開罐效果。納米白炭黑還可與有機顏料配用，獲得光致變色涂料。因此，本發(fā)明基于大量廢舊硅鉬棒被廢棄或閑置的現(xiàn)狀，開發(fā)一種資源化利用廢舊硅鉬棒的工藝，利用廢舊硅化鉬制備白炭黑，使得廢舊硅鉬棒中的硅得到回收再利用，實現(xiàn)資源有限，循環(huán)無限的戰(zhàn)略。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用廢舊硅鉬棒制備白炭黑的工藝，解決了廢舊硅鉬棒的回收利用問題，并且工藝簡單，效果好，節(jié)省資源。本發(fā)明的工藝步驟如下(1)將廢舊二硅化鉬投入顎式破碎機破碎，將破碎得到的物料轉(zhuǎn)入球磨機內(nèi)部，在球磨機內(nèi)球磨10 48小時，粉碎成尺寸為1 20微米的粉末；(2)將球磨后得到的粉末轉(zhuǎn)入瓷舟，置于箱式電阻爐中于450 550°C，焙燒3 8小時，廢舊二硅化鉬氧化成MoO3和SiO2粉末。(3)將步驟⑵的MoO3和SiA粉末添加到理論反應(yīng)量1. 0 1. 6倍的NaOH溶液中，使得MoO3和SW2粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)。(4)向濾液中滴加硝酸，調(diào)pH為8. 5 9. 0，靜置20 48h，使硅膠沉淀析出，用抽濾裝置過濾硅膠，得到白色膠狀沉淀；將白色膠狀沉淀烘干，焙燒脫去水分，再用去離子水洗去殘留雜質(zhì)，再次烘干后得到白炭黑產(chǎn)品。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明使得廢舊硅鉬棒中的硅得到重新再利用，制備了亞微米級白炭黑產(chǎn)品，實現(xiàn)了硅資源的循環(huán)利用。并且，針對性強、工藝簡便、設(shè)備簡單、節(jié)約資源， 具有廣泛的用途。


圖1是本發(fā)明獲得產(chǎn)物的X射線衍射圖譜。由圖可以看出制備出白炭黑。圖2是本發(fā)明制備的白炭黑的SEM形貌。
具體實施例方式例1.將廢舊二硅化鉬在球磨機內(nèi)球磨48小時粉碎成為1微米的粉末，然后置于箱式電阻爐中于450°C焙燒8小時，將焙燒后的粉末添加到理論反應(yīng)量1. 0倍的NaOH溶液中，使得焙燒氧化后的粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)，向濾液中滴加硝酸，調(diào)PH為8. 5，靜置20h，使硅膠沉淀析出，過濾得到白色膠狀沉淀；將膠狀沉淀烘干、焙燒、清洗、再次烘干后得到純凈的白炭黑產(chǎn)品。例2.將廢舊二硅化鉬在球磨機內(nèi)球磨40小時粉碎成為5微米的粉末，然后置于箱式電阻爐中于480°C焙燒7小時，將焙燒后的粉末添加到理論反應(yīng)量1. 2倍的NaOH溶液中，使得焙燒氧化后的粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)，向濾液中滴加硝酸，調(diào)PH為8. 7，靜置25h，使硅膠沉淀析出，過濾得到白色膠狀沉淀；將膠狀沉淀烘干、焙燒、清洗、再次烘干后得到純凈的白炭黑產(chǎn)品。例3.將廢舊二硅化鉬在球磨機內(nèi)球磨30小時粉碎成為10微米的粉末，然后置于箱式電阻爐中于500°C焙燒3小時，將焙燒后的粉末添加到理論反應(yīng)量1. 4倍的NaOH溶液中，使得焙燒氧化后的粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)，向濾液中滴加硝酸，調(diào)PH為8. 8，靜置35h，使硅膠沉淀析出，過濾得到白色膠狀沉淀；將膠狀沉淀烘干、焙燒、清洗、再次烘干后得到純凈的白炭黑產(chǎn)品。例4.將廢舊二硅化鉬在球磨機內(nèi)球磨20小時粉碎成為15微米的粉末，然后置于箱式電阻爐中于520°C焙燒5小時，將焙燒后的粉末添加到理論反應(yīng)量1. 6倍的NaOH溶液中，使得焙燒氧化后的粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)，向濾液中滴加硝酸，調(diào)PH為9. 0，靜置40h，使硅膠沉淀析出，過濾得到白色膠狀沉淀；將膠狀沉淀烘干、焙燒、清洗、再次烘干后得到純凈的白炭黑產(chǎn)品。 例5.將廢舊二硅化鉬在球磨機內(nèi)球磨10小時粉碎成為20微米的粉末，然后置于箱式電阻爐中于550°C焙燒6小時，將焙燒后的粉末添加到理論反應(yīng)量1. 6倍的NaOH溶液中，使得焙燒氧化后的粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)，向濾液中滴加硝酸，調(diào)PH為8. 9，靜置48h，使硅膠沉淀析出，過濾的到白色膠狀沉淀；將膠狀沉淀烘干、焙燒、清洗、再次烘干后得到純凈的白炭黑產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 一種利用廢舊硅鉬棒制備白炭黑的工藝，其特征在于，工藝步驟如下(1)將廢舊二硅化鉬投入顎式破碎機破碎，將破碎得到的物料轉(zhuǎn)入球磨機內(nèi)部，在球磨機內(nèi)球磨10 48小時，粉碎成尺寸為1 20微米的粉末；(2)將球磨后得到的粉末轉(zhuǎn)入瓷舟中，置于箱式電阻爐中于450 550°C，焙燒3 8 小時，廢舊二硅化鉬氧化成MoO3和SW2粉末；(3)將步驟⑵的MoO3和SW2粉末添加到理論反應(yīng)量1.O 1. 6倍的NaOH溶液中， 使得MoO3和SW2粉末和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)；(4)向濾液中滴加硝酸，調(diào)pH為8.5 9. 0，靜置20 48h，使硅膠沉淀析出，用抽濾裝置過濾硅膠，得到白色膠狀沉淀；將白色膠狀沉淀烘干，焙燒脫去水分，再用去離子水洗去殘留雜質(zhì)，再次烘干后得到白炭黑產(chǎn)品。
全文摘要
一種利用廢舊硅鉬棒制備白炭黑的工藝，屬于廢物回收利用技術(shù)領(lǐng)域。將廢舊二硅化鉬破碎、球磨成1～20微米的粉末，然后在電爐中于450-550℃焙燒3-8小時，使得廢舊二硅化鉬氧化成MoO3和SiO2，將氧化后的粉末與NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鉬酸鈉和硅酸鈉，過濾去除未溶雜質(zhì)，向濾液中滴加硝酸，調(diào)pH為8.5～9.0，靜置20～48h，使硅膠沉淀析出，通過過濾得到白色膠狀沉淀、烘干、焙燒脫水，再用去離子水洗去殘留雜質(zhì)，得到白炭黑產(chǎn)品。優(yōu)點在于，使得廢舊硅鉬棒中的硅得到重新再利用，可以制備白炭黑制品，實現(xiàn)了硅資源的循環(huán)利用；并且針對性強、工藝簡便、設(shè)備簡單、節(jié)約資源，具有廣泛的用途。
文檔編號C01B33/12GK102530967SQ20121000241
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者馮培忠, 劉炯天, 徐越, 沈承金, 王曉虹, 陶雪鈺 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)