Технически въглерод, получаването му

Техническият въглерод (GOST 7885-86) е вид индустриални въглеродни продукти, които се използват предимно за производството на гума като пълнител, подобрявайки неговите полезни характеристики. За разлика от кокса и смолата, той се състои от почти един въглерод, подобен по вид на сажди.

Обхват на приложение

Около 70% от произведените сажди се използват за гуми, 20% за гумени продукти. Техническият въглерод също намира приложение в бояджийската и лаковата индустрия и производството на печатарски мастила, където той действа като черен пигмент.

Друга област на приложение е производството на пластмасови и кабелни обвивки. Тук продуктът се добавя като пълнител и дава на продуктите специални свойства. В малки количества саждите се използват и в други отрасли.

особеност

Техническият въглерод е продукт на процес, включващ най-новите инженерни технологии и технологии методи за контрол. Поради своята чистота и строго определен набор от физични и химични свойства, това няма нищо общо със сажди, образуван като замърсена вторичен продукт от въглища и мазут, или двигатели с вътрешно горене нерегулиран. Съгласно общоприетата международна класификация саждите са въглерод (черен въглерод на английски), сажди на английски - сажди. Това означава, че тези понятия в момента, по никакъв начин не са смесени.

Ефектът на подсилването, дължащ се на пълненето на каучуците със сажди, е имал за развитието на каучуковата промишленост не по-малко значение от откриването на феномена вулканизация на каучук сиво. В каучуковите съединения въглеродът от голямо количество променящи се съставки по тегло се нарежда на второ място след каучука. Влиянието на качествените показатели на сажди върху свойствата на гумените продукти е много по-голямо от качеството на основната съставка - каучук.

Укрепване на свойствата

Подобряването на физичните свойства на материала, дължащо се на въвеждането на пълнителя, се нарича армировка и такива пълнители се наричат ​​напрежение-резистори (сажди, утаен силициев диоксид). Сред всички усилватели въглеродът има уникална техническа характеристика. Дори преди вулканизацията, той се свързва с каучук и тази смес не е летлива, може да бъде напълно разделена на сажди и гума, използвайки разтворители.

Якост на гумите, получени въз основа на най-важните еластомери:

Таблицата показва свойствата на вулканизатите, получени от различни видове каучук без запълване и напълнени със сажди. От дадените данни виждаме как се попълва срамежлив въглерод върху якостта на опън на гумите. Между другото, други прахове частици, използвани в каучукови смеси, за да придават желания цвят или смес udeshevshy-среда - варовик, каолин, талк, железен оксид и други не притежават usilivayushy-образуващи свойства.

структура

Чисто естествени въглероди са диаманти и графит. Те имат кристална структура, която се различава значително една от друга. Методът на рентгеновата дифракция установява сходство в структурата на обиколка на естествен графит и сажди. Въглеродните атоми в графита образуват големи слоеве на кондензирани ароматни пръстеновидни системи с междуатомно разстояние от 0.142 nm. Тези графитни слоеве от кондензирани ароматични системи се наричат ​​базални равнини. Разстоянието между равнините е строго определено и е 0.335 nm. Всички слоеве са разположени успоредно една на друга. Плътността на графита е 2,26 g / cm³.

За разлика от графита, който има триизмерен ред, въглеродните технологии се характеризират само с двумерни порядъци. Тя се състои от добре развити графитни равнини, разположени приблизително успоредно един на друг, но изместени спрямо съседните слоеве - това е, произволно ориентирани в равнина срещу normashy-ли.

Фигуративно, структурата на графита се сравнява с правилно сгънатата coloshy-doy карта и структурата на сажди с палуба от карти, в които картите се преместват. В него междупланинското разстояние е по-голямо от това на графита и е 0.350-0.365 nm. Следователно, плътността на саждите е по-ниска плътност на графита и е в диапазона 1.76-1.9 g / cm³, в зависимост от марката (най-често 1,8 г / см³).

оцветяване

Пигментните (оцветяващи) видове технически въглерод се използват при производството на печатарски мастила, покрития, пластмаси, влакна, хартия и строителни материали. Те се класифицират в:

• високоцветни сажди (HC);
• средно оцветяване (MS);
• нормално оцветяване (RC);
• ниско оцветяване (LC).

Третата буква обозначава метода на получаване - пещ (F) или канал (C). Пример за обозначение: HCF е висококачествен дървен въглен (Hiqh Color Furnace).

Цветът на продукта е свързан с размера на неговите частици. В зависимост от техния размер техническият въглерод е разделен на групи:

класификация

Техническият въглерод за каучук по отношение на степента на усилващ ефект е разделен на:

• Силно подсилващ се (протектор, твърд). Тя се отличава с повишена якост и устойчивост на абразия. Размерът на частиците е плитка (18-30 nm). Използва се в конвейерни ленти, протектори за гуми.
• Полутвърди (скелет, мек). Размерът на частиците е средно (40-60 nm). Използват се в различни изделия от каучук, трупове на гуми.
• Nizkousilivayuschy. Размерът на частиците е голям (над 60 nm). В производството на гуми се използва ограничен начин. Осигурява необходимата якост, като поддържа високата еластичност на гумените продукти.

Пълната класификация на саждите е дадена в стандарта ASTM D1765-03, приет от всички световни производители на продукта и неговите потребители. В нея класификацията, по-специално, се извършва в обхвата на специфичната повърхност на частиците:

Производство на въглеродно черно

Съществуват три технологии за производството на индустриални сажди, които използват цикъл на непълно изгаряне на въглеводороди:

• фурна;
• канал;
• тръба;
• плазма.

Съществува и термичен метод, при който се разлага ацетилен или природен газ при високи температури.

Многобройните марки, получени чрез различни технологии, имат различни характеристики.

Производствена технология

Теоретично е възможно да се получат сажди по всички горепосочени методи, но повече от 96% от произвеждания продукт се произвежда от пещ от кафяв кокс от течни суровини. Методът позволява да се получат различни марки сажди с определен набор от свойства. Например, включване Фабрика в Омск техническият въглерод на тази технология произвежда повече от 20 марки въглеродни сажди.

Общата технология е както следва. Реакторът, облицован с високо огнеупорни материали, се подава природен газ и въздухът се загрява до 800 ° С. Чрез изгаряне на природен газ се образуват продукти с пълно изгаряне с температура от 1820-1900 ° С, съдържащи определено количество свободен кислород. Във високотемпературните горивни продукти се впръсква течен въглеводороден фураж, предварително се смесва и се загрява до 200-300 ° С. Пиролизата на суровините се извършва при строго контролирана температура, която в зависимост от марката на произведените сажди варира от 1400 до 1750 ° С.

На определено разстояние от точката на подаване на суровината термичноокислителната реакция се спира чрез инжектиране на вода. Създадена чрез пиролиза на саждите и реакционните газове се подават към vozduhopodogrevashy-тел, в която те се откажат от част от своята топлина, използван в proshy Сес въздух, смес температура uglerodogazovoy се понижиха 950-1000 ° С до 500-600 ° С

След охлаждане до 260-280 ° C поради допълнителното впръскване на вода, сместа от технически въглерод и газове се изпраща към филтъра за чували, където техническият въглерод се отделя от газовете и влиза в филтърния бункер. Специализираните сажди от филтърния бункер се насочват през тръбопровода посредством вентилатор (турбо вентилатор) към офсетовия гранулат.

Производители на сажди

Световното производство на въглеродни сажди надхвърля 10 милиона тона. Такава голяма нужда от продукт се дължи преди всичко на неговите уникални подсилващи свойства. Локомотивите на индустрията са:

• Aditya Birla Group (Индия) - около 15% от пазара.
• Cabot Corporation (САЩ) - 14% от пазара.
• Въглеродните въглеводороди Orion (Люксембург) - 9%.

Най-големите руски производители на въглерод:

• OOO Omsktehuglerod - 40% от руския пазар. Растения в Омск, Волгоград, Могилев.
• OAO Ярославъл Технически въглерод - 32%.
• OAO Nizhnekamsktekhuglerod - 17%.