浅谈影响气相法白炭黑质量的因素及处理措施1

浅谈影响气相法白炭黑质量的因素及处理措施

气相法白炭黑即气相法二氧化硅，化学名水合二氧化硅，化学式

SiOnHO ，是由卤硅烷在氢氧焰中高温水解而得到的一种极其微细

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的纳米级无定形二氧化硅，粒径小、粒度分布均匀、比表面积大，因

此具有很高的表面活性。广泛应用于高分子复合材料、硅橡胶、涂料、

电子封装材料、胶体蓄电池、陶瓷、塑料、玻璃钢、密封剂、造纸、

食品、化妆品、胶衣树脂、化学机械抛光等行业，可起到补强、增稠、

触变、消光等作用。

气相法白炭黑工艺主要用于有机硅生产中的副产物和多晶十三的英语怎么说 硅生

产中的副产物的环保处优缺点英语 理，但因国内气相法白炭黑起步较晚，生产工

艺不够成熟，生产过程中还存在很多问题，致使整条多晶硅生产线不

能完全无害化循环生产。本文简要介绍气相法白炭黑生产的影响因

素，并根据实际生产经验提出其处理措施，以期提高产品质量，延长

生产周期。

1、气相法白炭黑的生产工艺

气相法白炭黑的反应原理如下：

SiCl + 2H + O SiO + 4HCl （1）

422 2

CHSiCl+ 2H + 3O SiO + 3HCl+HO+CO （2）

3322 222

作为多晶硅生产企业，采用副产品四氯化硅作为白炭黑生产的原

料，原理为（1）式。生产工艺流程为：

预热至100—110℃的净化空气与加热后的四氯化硅蒸汽混合后

被输送至燃烧器，在燃烧器处与100℃的氢气均匀混合，并在燃烧器

出口点燃，氢气在空气中燃烧，四氯化硅发生高温水解反应，生成纳

米二氧化硅颗粒、水蒸气和氯化氢等物质的气固大胸美女壁纸 混合物，再送入燃烧

炉，彻底进行高温水解反应，产生的气固混合物在冷却管内初步冷却

后进入聚集器进行自然冷却，并不断碰撞长大成7—20微米的粒子。

然后进入旋风分离器进行气固分离。气相经三级旋风分离后，送入尾

气处理系统水吸收氯化氢生产25—30%的盐酸，尾气合格后排空；固

相送入脱酸炉进行高温脱酸，脱酸后成为合格的气相法白炭黑产品，

输送至料仓进行真空包装、码垛、出库销售。

2、气相法白炭黑生产中存在的问题

国内气相法白炭黑生产中目前存在最大的问题为生产周期短，比

表面积均匀性差。此外还普遍存在着原料质量不稳定、系统管线设备

腐蚀严重、输送管线易堵塞、脱酸配件损坏率高等现象。现就这些现

象进行以下分析。

2.1、生产周期短：这是气相法白炭黑生产的一大瓶颈，在绝大

多数国内企业，白炭黑生产都采用将旋风分离后的二氧化硅粉尘、空

气、水蒸气、氯化氢等通过一台大型缓冲罐进行缓冲沉积，然后将沉

积物排入碱液池中和，分离后的尾气进入尾气吸收处理，再将泥浆输

入压滤机压滤处理，二氧化硅滤饼废弃。这种生产方式直接导致尾气

系统频繁堵塞，10—14天即停车处理，系统清理每次耗时3天—4天，

严重缩短了生台字开头的成语 产周期。为解决此问题，我国部分企业参照国外的布袋

除尘方案，设计一套尾气除尘装置，将含尘尾气由布袋过滤后，滤渣

返回系统继续回收分离，滤掉粉尘的尾气送往尾气处理工序进行吸收

处理。目前我公司使用的脉冲袋式除尘机组效果尚佳，生产周期可延

长到60天左右。

2.2、比表面积均匀性差：目前国内气相法白炭黑产品比表面积

能够很好的控制在国标要求范围内，但与日本、韩国进口产品相比，

比表面积均匀性稍差，用国产白炭黑制作的高温硅橡胶透明度稍差，

拉伸率偏低，其他物理性质基本符合要求。

2.3、原料质量不稳定：因白炭黑生产基本以有机硅、多晶硅电话销售技巧和话术 的

副产物为原料，该原料的纯度等指标较低，使得工艺参数调整频繁，

而且严重影响产品质量。此外空气、氢气露点、纯度不合格也会导致

产品质量不稳。

2.4、系统设备管线腐蚀严重：因生产周期短，系统经常性开停

车，开停车过程中，系统温度低，白炭黑吸潮，产生大量凝酸附着设

备管壁，致使系统腐蚀严重。

2.5、脱酸配件损坏率高：目前白炭黑生产中设备材质是一大难

题，脱酸中要求温度高达700度，负压运行，常用的电加热系统为石

英玻璃，而其易碎、易裂、接线易烧结等现象导致脱酸炉的运行过程

中，系统负压严重受影响，生产成本也有所上升。

3、气相法白炭黑生产的改进方案

3鱼怎么蒸好吃又简单 .1、增设布袋除尘器，延长生产周期：国外生产厂家一般采用

袋式除尘设施除掉工艺尾气中的粉尘，极少量的粉尘随布袋尾气送至

尾气处理工序，国内广州吉必盛等几家已采用该技术进行生产周期调

整。目前我公司用的袋式除尘设施尚属正常，大大减轻了劳动强度，

提高了副产品盐酸的品质，但该袋式除尘机组的操控、对系统的影响

和设备材质问题还有待进一步解决。

3.2、提高原材料质量，确保系统稳定：通过调整间歇塔的塔釜

温度，提高四氯化硅的产品质量，同时做好空气、氢气露点检测，避

免出现四氯化硅在空气中提前水解，致使燃烧器堵塞，损坏设备，影

响系统。

3.3、改进开停车程序，改善保温效果，避免系统腐蚀

为确保系统开停车过程中凝酸对系统的腐蚀，我们尽量减少开停

车次数，同时将开停车操作时间尽量延长，增加了电加热、电伴热和

保温等措施，降低系统温度变化梯度，并将停料、系统空烧赶气、热

气吹扫和冷气降温工作逐步检测进行，系统腐蚀有所改进，产品金属

杂质含量明显下降。

3.4、寻找优质设备配件，延长使用寿命

脱酸炉系统电加热管系石英玻璃，若改进为316L,则系统更换加

热管的频率将大大降低，产品成本也将下降。但因316L耐腐蚀性及

高温耐氧化性稍差，该材质是否可用尚需论证、试验。

3.5、提高比表面积均匀性，保证白炭黑下游产品的质量

生产初期，我公司产品送往江苏宏达新材料股份有限公司进行产

品应用，据厂家反馈，我厂所产白炭黑各项指标已达到国内先进产品

标准，但比表面积的均匀性还有待提高。经过对系统压力的调整、四

氯痛风中医治疗 化硅纯度的提高以及反应配比的调整后，再次将我公司产品送往江

苏大学进行XEM、TEM、XRD等各项测试，我公司产品粒径分布均匀性

已接近日本和韩国产品。以下是我公司RY-200与韩国比表菩萨是男是女 面积200

的产品的TEM分析对比：

瑞阳 RY-200

韩国产品比表面积200

由上图可得出，瑞阳产品RY-200与韩国同牌号的产品相比，粒

径相差不大，均不足元宵节送礼 20nm。

以下为我公司RY-300与日本比表面积300的疏水型产品的TEM

分析对比：

日本 比表面积300 瑞阳 RY-300

由上图可以看出，瑞阳产品RY-300与日本同牌号的产品相比，

粒径不足10nm，比日本的产品粒径要细。

以下为我公司产品与韩国、日本产品的XRD分析对比：

RY-200

韩国

通过上图可以看出，RY-200比韩国产品粒径稍大，但粒度分布

比韩国产品均匀。

RY-300

日本

由上图可以看出，RY-300比日本产品粒径要细得多，而且产品

粒度分布相对均匀。

4、结论

4.1、延长装置的运行周期，必须引入布袋除尘装置，布袋除尘

装置的材质、运行程序还需不断改进；

4.2、为确保产品质量，原材料和公用工程必须保证各项指标合

格；

4.3、调整工艺参数，确保白炭黑质量稳定，比表面积均匀；

4.4、尽量减少开停车，改善系统的开停车环境，保证装置管线

的使用寿命；

4.5、研究、改进装置各设备、配件材质和质量。

气相法白炭黑的生产还存在很多亟待解决的问题，系统工艺还需

不断改进，气相法白炭黑起步晚，还需做很多工作。