Carbon tehnic, primirea acestuia

Cărbunele tehnic (GOST 7885-86) este un fel de produse industriale de carbon, utilizate în principal în producția de cauciuc ca umplutură, îmbunătățind proprietățile sale utile de performanță. Spre deosebire de cocs și smoală, este alcătuit din aproape un carbon, similar ca aspectul funinginii.

Domeniul de aplicare

Aproximativ 70% din negrul de fum produs este utilizat pentru anvelope, cu 20% pentru produsele din cauciuc. De asemenea, carbonul tehnic se găsește în industria vopselelor și lacurilor și în producția de cerneluri tipografice, unde acționează ca un pigment negru.

Un alt domeniu de aplicare este producția de materiale plastice și cabluri. Aici, produsul este adăugat ca umplutură și conferă produselor proprietăți speciale. În volume mici, negrul de fum se folosește și în alte industrii.

trăsătură

Cărbunele tehnică este rezultatul unui proces care implică cele mai recente tehnologii și tehnologii inginerești metode de control. Datorită purității sale și un set strict definit de proprietățile fizice și chimice, nu are nimic de a face cu funingine formate ca produs secundar contaminate din cărbune și păcură, sau motoarele cu ardere internă nereglementate. Conform clasificării internaționale general acceptate, negrul de fum este denumit negru de carbon (carbon negru în limba engleză), funingine în engleză - funingine. Asta este, aceste concepte în prezent, în nici un fel sunt amestecate.

Efectul armaturii datorat umplerii cauciucului cu negru de fum a avut pentru dezvoltarea industriei cauciucului o importanță mai mică decât descoperirea fenomenului vulcanizarea cauciucului gri. În compușii de cauciuc, carbonul dintr-o cantitate mare de ingrediente modificate în greutate se situează pe locul al doilea după cauciuc. Influența indicatorilor calitativi de negru de fum asupra proprietăților produselor din cauciuc este mult mai mare decât calitatea ingredientului principal - cauciuc.

Consolidarea proprietăților

Îmbunătățirea proprietăților fizice ale materialului datorită introducerii materialului de umplutură se numește armătură, iar astfel de materiale de umplutură se numesc rezistoare de tensiune (negru de fum, silice precipitată). Dintre toate amplificatoarele, carbonul are o caracteristică tehnică unică. Chiar înainte de vulcanizare, se leagă de cauciuc și acest amestec nu este volatil, poate fi complet împărțit în negru de fum și cauciuc folosind solvenți.

Rezistența cauciucurilor obținute pe baza celor mai importanți elastomeri:

Tabelul prezintă proprietățile vulcanizatelor obținute din diferite tipuri de cauciuc fără umplere și umplut cu negru de fum. Din datele furnizate, vedem cum se completează timid-carbon pe rezistența la tracțiune a cauciucurilor. Apropo, alte pulberi dispersabile utilizate în amestecurile de cauciuc pentru a conferi colorarea dorită sau a reduce costul amestecului - creta, caolinul, talcul, oxidul de fier și altele nu au proprietăți de întărire.

structură

Acești carburanți naturali sunt diamante și grafit. Ele au o structură cristalină care diferă semnificativ una de cealaltă. Metoda de difracție cu raze X stabilește o asemănare în structura turului grafitului natural și a negării de fum. Atomii de carbon din grafit formează straturi mari de sisteme condensate în formă de inel aromatic, cu o distanță interatomică de 0,142 nm. Aceste straturi de grafit de sisteme aromatice condensate se numesc planuri bazale. Distanța dintre planuri este determinată strict și este de 0.335 nm. Toate straturile sunt poziționate paralele între ele. Densitatea grafitului este de 2,26 g / cm³.

Spre deosebire de grafitul, care are ordin tridimensional, carbonul tehnic este caracterizat doar de ordin bidimensional. Este alcătuită din planuri de grafit bine dezvoltate, situate aproximativ paralele între ele, dar deplasate în raport cu straturile adiacente - adică planurile sunt orientate arbitrar în raport cu normalele.

În mod figurat, structura grafitului este comparată cu o carte de tip coloshy-doy, și structura de negru de fum cu un pachet de cărți în care cardurile sunt deplasate. În acesta, distanța interplanar este mai mare decât cea a grafitului și este de 0.350-0.365 nm. Prin urmare, densitatea de negru de fum este mai mică densitatea grafitului și este în intervalul de 1,76-1,9 g / cm³, în funcție de marcă (cel mai adesea 1,8 g / cm³).

colorit

Pigmenții (coloranți) de carbon tehnic sunt utilizați în fabricarea cernelurilor tipărite, a acoperirilor, a materialelor plastice, a fibrelor, a hârtiei și a materialelor de construcție. Acestea sunt clasificate în:

• negru de fum cu grad ridicat de colorare (HC);
• mediu de colorare (MS);
• colorarea obișnuită (RC);
• culoarea slabă (LC).

A treia literă indică metoda de obținere - cuptor (F) sau canal (C). Exemplu de desemnare: HCF este un cărbune de înaltă calitate a cuptorului (Hiqh Color Furnace).

Culoarea produsului este legată de dimensiunea particulelor sale. În funcție de mărimea lor, carbonul tehnic este împărțit în grupe:

clasificare

Cărbunele tehnic pentru cauciuc din punctul de vedere al gradului de efect de armare este împărțit în:

• Acoperire puternică (suprafață de rulare, greu). Se remarcă prin creșterea rezistenței și rezistenței la abraziune. Dimensiunea particulelor este mică (18-30 nm). Utilizat în benzi transportoare, anvelope de protecție.
• Semi-armare (schelet, moale). Dimensiunea particulelor este medie (40-60 nm). Ele sunt utilizate în diverse produse din cauciuc, carcase de anvelope.
• Nizkousilivayuschy. Dimensiunea particulei este mare (peste 60 nm). În industria anvelopelor se utilizează într-un mod limitat. Oferă rezistența necesară în timp ce menține elasticitatea ridicată în produsele din cauciuc.

Clasificarea completă a negrului de fum este dată în standardul ASTM D1765-03, adoptat de toți producătorii mondiali ai produsului și de consumatorii săi. În ea, clasificarea, în particular, se desfășoară pe suprafața specifică a particulelor:

Producția de negru de fum

Există trei tehnologii pentru producerea de negru de fum industrial, care utilizează un ciclu de combustie incompletă a hidrocarburilor:

• cuptor;
• canal;
• tub;
• plasmă.

Există, de asemenea, o metodă termică în care se produce descompunerea acetilenei sau a gazului natural la temperaturi ridicate.

Numeroase branduri, obținute prin diverse tehnologii, au o varietate de caracteristici.

Tehnologie de fabricație

Teoretic, este posibil să se obțină negru de fum prin toate metodele de mai sus, cu toate acestea, mai mult de 96% din produsul produs este produs printr-un cocs spumos al furnalului din materii prime lichide. Metoda permite obținerea unei varietăți de mărci de negru de fum cu un anumit set de proprietăți. De exemplu, pe Fabrica Omsk carbonul tehnic pe această tehnologie a produs mai mult de 20 de mărci de negru de fum.

Tehnologia generală este după cum urmează. Reactorul, căptușit cu materiale cu refractare ridicată, este alimentat gaz natural și aer încălzit la 800 ° C. Prin arderea gazelor naturale se formează produse de combustie completă cu o temperatură de 1820-1900 ° C, conținând o anumită cantitate de oxigen liber. În produsele de ardere la temperatură înaltă, se injectează o alimentare cu hidrocarburi lichide, se amestecă prealabil și se încălzește la 200-300 ° C. Piroliza materiilor prime are loc la o temperatură strict controlată, care, în funcție de marca de negru de fum produs, variază de la 1400 la 1750 ° C.

La o anumită distanță de punctul de alimentare a materiei prime, reacția termo-oxidantă este oprită prin injectarea apei. Formată prin piroliza la negru de fum și gazele de reacție sunt alimentate la vozduhopodogrevashy-Tel, în care ei renunță la o parte din căldura aerului utilizat în Cess proshy, amestecul de temperatură uglerodogazovoy este redus de la 950-1000 ° C până la 500-600 ° C

După răcire la 260-280 ° C datorită unei injecții suplimentare de apă, amestecul de carbon tehnic și gaze este trimis în filtrul de sac, unde carbonul tehnic este separat de gaze și intră în pâlnia de filtru. Bioxidul negru de separare din buncărul de filtru este alimentat prin conductă prin intermediul unui ventilator (turboreactor) la granulația off-line.

Producătorii de negru de fum

Producția mondială de negru de fum depășește 10 milioane de tone. O astfel de mare nevoie de produs se datorează, în primul rând, proprietăților sale unice de consolidare. Locomotivele industriei sunt:

• Aditya Birla Group (India) - aproximativ 15% din piață.
• Cabot Corporation (SUA) - 14% din piață.
• Carbonele Orion Engineering (Luxemburg) - 9%.

Cei mai mari producători ruși de carbon:

• OOO Omsktehuglerod - 40% din piața rusă. Plantele din Omsk, Volgograd, Mogilev.
• OAO Yaroslavl Carbon tehnic - 32%.
• OAO Nizhnekamsktekhuglerod - 17%.