Carboni tècnic, la seva preparació

El negre de carbó (GOST 7885-86) - escriviu productes de carboni industrials, utilitzats principalment en el cautxú com un material de càrrega, el reforç de les seves propietats de rendiment beneficiosos. En contrast amb el coc i el to és gairebé un negre de carboni en aparença s'assembla.

àmbit d'aplicació

Aproximadament el 70% del negre de carboni produït s'utilitza per a la fabricació de pneumàtics, el 20% - per a la fabricació de productes de cautxú. També, el carboni tècnica s'utilitza en la fabricació de pintures i tintes produeixen, on serveix com un pigment negre.

Un altre camp d'aplicació - la producció de plàstics i la funda del cable. Aquí s'afegeix el producte com un material de càrrega i fer que els productes de propietats especials. En petita escala de negre de carbó s'utilitza en altres indústries.

característica

El negre de carbó - producte del procediment que comprèn últimes tecnologies i d'enginyeria mètodes de control. A causa de la seva puresa i un conjunt estrictament definit de propietats físiques i químiques, no té res a veure amb el sutge format com a subproducte contaminats a partir de carbó i fuel oil, o les no regulades motors de combustió. D'acord amb la classificació internacional generalment acceptada de negre de carboni designat Negre de Fum (carboni negre en la traducció de l'Anglès), negre de carboni en Anglès - sutge. És a dir, aquests conceptes són actualment de cap manera confusa.

efecte d'amplificació causa de negre de fum de cautxú ple tenia no menys important que les condicions de vulcanització de cautxú obertura de sofre per al desenvolupament de la indústria del cautxú. Les composicions de cautxú de carboni d'un gran nombre d'ingredients en pes ocupa el segon cautxú. L'efecte de les propietats qualitatives de negre de carboni per a productes de cautxú considerablement més gran que a ingredient principal qualitativa - cautxú.

propietats de reforç

Millora de les propietats físiques d'un material mitjançant la introducció d'un material de càrrega anomenat de reforç (reforç), i tals amplificadors es diuen agents de càrrega (negre de carbó, sílice precipitat). Entre tots els amplificadors veritablement característiques úniques de carboni tècnica. Fins i tot abans del curat s'uneix amb el cautxú, i la barreja no pot ser completament separat en negre de carbó i el cautxú amb dissolvents.

cautxú Força, derivada de les principals elastòmers:

La taula mostra les propietats dels vulcanitzats obtinguts a partir de diferents tipus de cautxú sense omplir i plens de negre de carboni. A partir d'aquestes dades es pot observar com el contingut de carboni influeix en gran mesura de la resistència a la tracció component de cautxú. Per cert, altres pols de partícules utilitzats en mescles de cautxú per a impartir el color desitjat o una barreja d'abaratiment - guix, caolí, talc, òxid de ferro i altres no tenen propietats de reforç.

estructura

natural del carboni pur - aquest diamant i el grafit. Tenen estructura cristal·lina significativament diferents entre si. Difracció de raigs establir similituds en l'estructura del grafit natural i el material artificial és negre de carboni. Els àtoms de carboni en les capes de gran anulars forma de grafit fusionats sistemes aromàtics, amb un espaiament interatómica 0.142 nm. Aquests fulls de grafit condensats sistemes aromàtics s'anomenen plans basals. La distància entre els plans està estrictament definida i és 0,335 nm. Totes les capes estan disposades en relació paral·lela entre si. densitat de grafit és 2,26 g / ^cm3.

A diferència de grafit que té una ordenació tridimensional, negre de carboni es caracteritza per la regularitat només de dues dimensions. Es compon de plans de grafit ben desenvolupats, disposats aproximadament en paral·lel entre si, però desplaçada pel que fa a les capes adjacents - és a dir, orientades a l'atzar en una relació normal d'avió.

estructura de grafit en forma en comparació amb la coberta acuradament apilats de targetes, i l'estructura de negre de carboni amb una baralla de cartes en què es desplacen les targetes. Es interplanar espaiament més gran que el de grafit i 0,350-0,365 nm. Per tant, la densitat de negre de fum més baixa que la del grafit i està dins de 1,76-1,9 g / ^cm3, depenent del grau (normalment 1,8 g / cm ^3).

coloració

Els negres de pigment (colorant) de carboni utilitzats en la fabricació de tintes d'impressió, revestiments, plàstics, fibres, paper i materials de construcció. Es classifiquen de la següent manera:

• negre de carbó vysokookrashivayuschy (SB);
• sredneokrashivayuschy (MS);
• normalnookrashivayuschy (RC);
• nizkookrashivayuschy (LC).

La tercera lletra indica un procés per a la producció - un forn (F) o el canal (C). Exemple designacions: HCF - negre de fum de forn vysokookrashivayuschy (hiqh del color del forn).

capacitat colorant producte està relacionat amb la mida de les seves partícules. Depenent de la seva grandària Tècnica de carboni subdivideix en grups:

classificació

El negre de carboni per a cautxú efecte del grau de reforç es divideix en:

• Vysokousilivayuschy (banda de rodament, sòlid). Proporcionada major resistència i resistència a l'abrasió. La mida de partícula és petit (18-30 nm). Utilitzat en cintes transportadores, bandes de rodament.
• Poluusilivayuschy (wireframe, suau). mida de partícula mitjà (40-60 nm). S'utilitza en diversos productes de cautxú industrials, carcasses de pneumàtics.
• Nizkousilivayuschy. La mida de partícula és gran (més de 60 nm). La indústria dels pneumàtics fa servir és limitat. Es proporciona la força necessària mentre es manté una alta elasticitat en els productes de cautxú.

Una classificació completa de negre de fum es donen en la norma ASTM D1765-03, adoptat per tots els fabricants del món del producte i els seus consumidors. classificació És, en particular, es porta a terme a la gamma de la superfície específica de les partícules:

La producció de carbó

Hi ha tres tecnologia de negre de carboni industrial, que s'utilitza en un cicle de la combustió incompleta d'hidrocarburs:

• forn;
• canal;
• tub;
• plasma.

També hi ha un mètode tèrmic en el qual la descomposició de gas natural o d'acetilè a altes temperatures.

Nombroses marques obtingudes per una varietat de tecnologies tenen diferents característiques.

tecnologia de fabricació

Teòricament possible obtenir negre de carboni tots els mètodes anteriors, però, més de 96% del producte fabricat es prepara per un mètode de forn d'alimentació de líquid. El mètode permet obtenir una varietat de marques de negre de carbó amb un conjunt específic de propietats. Per exemple, per a la planta d'Omsk negre de carboni utilitzant aquesta tecnologia es fa més de 20 marques negres de carboni.

La tecnologia és en general. Els materials vysokoogneupornymi reactor revestit subministren gas natural i s'escalfa a 800 ° C aire. En cremar gas natural produeix productes de combustió complets tenen una temperatura de 1820-1900 ° C, que conté una certa quantitat d'oxigen lliure. En els productes d'alta temperatura de la combustió completa del material d'alimentació d'hidrocarbur líquid s'injecta, curosament pre-barreja i s'escalfa a 200-300 ° C. La piròlisi de la matèria primera es produeix a una temperatura estrictament controlada, que, depenent de la marca de negre de carbó produït té valors diferents des 1400-1750 ° C

A una certa distància des de l'espai d'alimentació termooxidativa reacció s'acaba mitjançant la injecció d'aigua. Formats per la piròlisi del negre de carbó i els gasos de reacció entren en l'escalfador d'aire, en el qual es donen per vençuts part de la seva calor a l'aire que s'utilitza en el procés, la temperatura de la barreja uglerodogazovoy cau de 950-1000 ° C a 500-600 ° C.

Després de refredar a 260-280 ° C a la injecció addicional d'aigua s'envia la barreja de negre de carboni i els gasos a l' borsa de filtre, on el negre de carboni es separa del gas i entra a la tremuja de filtre. El negre de carboni separat del filtre de la tremuja per al conducte de transport de gas és ventilador alimentat (bufadors) en una unitat de granulació.

Els fabricants de negre de fum

La producció mundial de negre de carboni és més de 10 milions de tones. una gran demanda d'aquest tipus per al producte es deu principalment a les seves propietats de reforç úniques. indústries locomotores són:

• Aditya Birla Group (Índia) - al voltant del 15% del mercat.
• Cabot Corporation (EUA) - 14% del mercat.
• Orion Carbonis Engineered (Luxemburg) - 9%.

Els majors productors de carbó de Rússia:

• Ltd "Omsktehuglerod" - 40% del mercat rus. Les plantes en Omsk, Volgograd, Mogilev.
• OAO "de carboni tècnica Yaroslavl" - 32%.
• JSC "Nizhnekamsktekhuglerod" - 17%.