（中国粉体技术网/班建伟）白炭黑为无定形水合二氧化硅，化学组成为mSiO2·nH2O，其研究起源于德国，最初以硅砂为原料，采用沉淀法制备。由于白炭黑具有比表面积大、多孔、耐高温、电绝缘性强、良好的补强作用以及不燃烧等特性，用于替代炭黑补强橡胶制品，能得到与炭黑同样的补强效果，又因其外观为白色，因此被成为“白炭黑”。其在涂料、塑料、医学、生物、造纸、橡胶、农业、化工、国防及机械等领域有广泛应用。
１气相法
气相法白炭黑又称烟化二氧化硅或气相二氧化硅，它是在1200~1800℃的高温条件下，利用
氢、氧燃烧生成的水水解四氯硅烷(SiCl4)、甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)等硅烷的卤化物而合成的比表面积达到50~400m2/g、原生粒子粒径为5~50nm的一种无定形二氧化硅。
王钧等人以粉煤灰、浓硫酸、氟化钙为原料，通过加热反应，生成并逸出四氟化硅气体和水蒸气，２种物料在气体中发生水解反应，得到气相白炭黑，该产品经分析具有二次结构、为无定形二氧化硅。
２液相法（沉淀法）
液相法（沉淀法）白炭黑的研究始于20世纪30年代，通常是指以硫酸、盐酸或硝酸、CO2、含硅物料为基本原料，在水溶液中通过溶解、沉淀、过滤、洗涤、干燥、煅烧等过程生产白炭黑的生产工艺。
2.1 以水玻璃（硅酸钠）为原料
该工艺的基本原理为水玻璃（硅酸钠）溶液与强酸如硫酸、盐酸或硝酸溶液，在分散剂和表面活性剂存在的条件下，混合物料经沉淀反应，然后过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到沉淀法白炭黑产品。
王志成等人采用盐酸溶液处理预先加水稀释至一定浓度的水玻璃溶液，在保护剂存在的条件下逐滴滴加盐酸溶液，使之与硅酸钠发生沉淀反应，形成白色悬浮液，混合物料经过滤、洗涤、干燥得到沉淀法白炭黑产品。
许莺等在表面活性剂和分散剂存在的条件下，采用盐酸溶液浸取模数3.2~3.5水玻璃，制备得到了粒径为15~20nm的纳米级白炭黑产品。
崔益顺等人以硅酸钠和硫酸溶液为原料，室温制备沉淀白炭黑，再采用添加三甲基氯硅烷(TMCS)改性剂对其表面改性，改变其亲水性，得到疏水性良好的白炭黑产品，其亲油化度达到30%以上。
崔益顺等人以水玻璃和硫酸溶液为原料，研究了反应温度等因素对产品质量的影响，通过反应条件的优化组合，可得到不同比表面积的系列产品。
张庆军等人在7~8°Bé的稀水玻璃溶液中加入NaCl和正丁醇后，通过滴加硫酸完成反应，得到絮状沉淀产品。经分析，白炭黑产品为粒径在约35nm的球形无定形非晶态结构，其原子平均距离0.726nm，表观活化能35.566kJ/mol。
2.2 以非金属矿为原料
陈红等人采用氢氧化钠溶液浸出蛇纹石原料,得到硅酸钠溶液后,在搅拌条件下加入氯化钠溶液,并用盐酸调节体系pH 值至生成二氧化硅沉淀,经分离､洗涤､干燥得到白炭黑产品｡
李勇等人采用氢氧化钠离解油页岩灰原料,分离硅､铝,然后用盐酸酸化,使硅酸钠转变生成硅酸沉淀,得到白炭黑产品｡
刘欣梅等人采用盐酸溶液浸出煤系高岭土,分离硅､铝,并通过煅烧除去挥发性物质,制得
的白炭黑比表面积可达529.6m2/g,w(SiO2)=96.2%｡
唐风翔等将w (Al2O3)=22.4%,w(SiO2)=68.0%的高岭土经700℃静态煅烧后,再采用质量分数20%的盐酸溶液浸取,物料经过滤､洗涤,干燥得无定形白炭黑,产品w(SiO2)=80%｡
孙育成以膨润土和硫酸溶液为原料,加入活化剂,经3次浸出,制得w(SiO2)=91%~95%的白炭黑产品｡
邬洪源等以膨润土为原料,经850℃灼烧120min后采用浓硫酸酸溶,过滤,洗涤,再加氢氧化钠溶液溶解制得白炭黑产品｡
张秀英和侯太鹏等以w(SiO2)=58%~62%､w(Al2O3)=14%~17%的膨润土为原料,采用质量分数20%的硫酸作活化溶解,再经氢氧化钠碱溶使生成水玻璃转换得到白炭黑产品,产品产率
26%,w(SiO2)=90.21%,吸油值2.2mL/g｡
李珍等以硅灰石为原料,采用质量分数36%~38%的盐酸酸浸,制得白度约87%,粒径10μm的白炭黑产品｡
刘志芳等以硅灰石为原料,采用混合酸酸浸得到w(SiO2)=99.27%､粒径<100nm､具有高比表面积(265m2/g)和高孔隙率的高质量白炭黑产品｡
崔天顺等直接用NaOH 溶液于约100℃处理w(SiO2)=86%的硅藻土,得到水玻璃溶液后酸解制得w(SiO2)=91.31%､w(Fe2O3)=0.03%白炭黑产品｡
陈种菊等采用烧碱溶液与预处理后的硅藻土反应,得到了一次粒径约50nm､二次粒径约0.2μm､w(SiO2)=98.1%~99%的球形白炭黑产品,其DBP吸油值为1.16~3.06cm3/g,BET达到220~895m2/g｡
胡艳海等报道将粉碎至74μm 的蛋白石于75O℃煅烧处理2h后用质量分数20%HCl
(保持液固比在3∶1)加热回流浸取2h,过滤分离,洗涤,干燥,可得到w (SiO2)=96%､w(Fe2O3)=0.06%,吸油值DBP 2.45cm3/g,比表面积280m2/g的白炭黑产品｡
2.3 以工业副产物为原料
王平等以w(SiO2)=51.1%粉煤灰与氢氧化钠经550℃灼烧,再用盐酸溶液酸浸,制备得到w(SiO2)=91.7% 的白炭黑产品｡
胡将军等将纯碱与w(SiO2)=44.14%的粉煤灰充分混合后,于900~950℃的高温下煅烧,冷却后用质量分数20%的HC1溶解,滤液经加NaC1沉析,可制得w(SiO2)=95.2%,产率30.5%的白炭黑产品｡
余海荣以w(Al2O3)=34.62%､w(SiO2)=45.15%的粉煤灰为原料,采用石灰高温烧结､盐酸浸出,可同时制取铝铁复合水处理混凝剂和白炭黑制品｡
冯臻等以煤矸石为原料,经焙烧去除有机物,然后采用硫酸或盐酸浸提分离除去铝､铁､钙､镁等化合物后得到白炭黑产品｡
李多松等采用煤矸石(主要成分是SiO2和Al2O3),经酸溶,滤液制备聚合氯化铝,滤渣经碱浸(与NaOH反应)生成硅酸钠,过滤,滤液采用无机酸酸化可制得白炭黑产品｡
刘晓萍等采用质量分数为28%~30%碳酸氢铵溶液与质量分数为24.3%的氟硅酸反应,生成二氧化硅沉淀和氟化铵溶液,体系经过滤,滤饼经硫酸酸化､陈化､干燥得白炭黑产品｡
李远志等将产自磷肥企业的四氟化硅气体于常温下通入乙醇水溶液中,经陈化,过滤,干燥得到粒径为10~30nm､比表面积380.0m2/g的白炭黑产品｡
王文新等采用氨水与氟硅酸钠于40~60℃反应,控制反应终点pH=7.5~8.5,经陈化干燥,得到w(SiO2)=94.21%的白炭黑产品｡
沙兆林等报道,采用体积比1∶3的盐酸溶液于80℃浸取质量分数46.6%CaO､质量分2.8%MgO､质量分数40.7% SiO2的碱性高炉渣,反应终点控制pH=3,经75℃陈化,干燥,可得SiO2的质量分数为93.75%的白炭黑产品｡
陈文利等利用晶种法制白炭黑的工艺条件,用含碱废液和锆硅渣,在最佳工艺条件下,制得w(SiO2)=91.3% 的白炭黑产品｡
潘群雄等以将锆硅渣为原料,经150℃下脱水､超声破碎活化后,于4~5倍的水及分散剂NH4Cl存在的条件下溶解､分离得到硅溶胶,再用NaOH溶液调pH=9,经分离,洗涤,煅烧,可得w(SiO2)=94.16%､平均粒径52.8nm､比表面积517cm2/g的白炭黑产品｡
金鹏等报道,采用工业盐酸和NH4F溶液，对含w(SiO2)=58.12%的酸浸锂渣进行一段和二段浸出,在采用氨水中和二段浸取液,以从二段浸取液沉淀出硅酸,沉淀经过滤､洗涤､干燥即得w(SiO2)=97.60%的白炭黑产品｡
2.4 以农业副产物稻壳为原料
稻壳是大米加工过程中产生的粉状副产物,约占稻谷质量的20%｡稻壳中含有大量的无定形水合二氧化硅,其质量分数达到15%~20%的,可作为白炭黑生产的原料｡
阮长青等将经水洗并于105℃下干燥后的稻壳,在600℃温度下隔绝空气灼烧10h后,冷却至室温,然后加入质量分数40%的NaOH溶液并通入蒸汽加热处理5-6ｈ，过滤，滤液加入质量分数2.0%硫酸钠和质量分数1.5%苯甲醇助剂并于75℃条件下加入质量分数40%硫酸酸化至终点pH=2.5~3.0,然后熟化15h,过滤､洗涤,干燥,600 ℃ 煅烧即可得到w (SiO2)=92.40%的白炭黑产品｡
刘厚凡等人采用一定浓度的盐酸溶液蒸煮稻壳原料4h,去除原料中的碱性物质后,经过滤,洗涤,干燥,于550℃煅烧3h,得白炭黑产品｡
王卫星等报道,采用质量分数10%的HC1溶液于100℃浸取稻壳2h,然后经水洗､干燥,并于700℃下煅烧2~3h,即可得到SiO2(白炭黑)产品,产品粒径为30~50nm｡
3 结束语
白炭黑是一种重要的无机非金属材料,由于具有优异的性能,应用领域极其广泛｡但由于气相白炭黑的成本较高,而沉淀白炭黑产品的质量较差,导致其应用受限,因此研究白炭黑的制备技术,特别是采用工业废弃物为原料,制备高品质的白炭黑产品,对扩大白炭黑产品的应用领域､降低其生产成本和废弃物的综合利用具有重要意义｡
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