Carbono técnico, su preparación

El negro de carbón (GOST 7885-86) – escriba productos de carbono industriales, utilizados principalmente en el caucho como un material de carga, el refuerzo de sus propiedades de rendimiento beneficiosos. En contraste con el coque y el tono es casi un negro de carbono en apariencia se asemeja.

ámbito de aplicación

Aproximadamente el 70% del negro de carbono producido se utiliza para la fabricación de neumáticos, el 20% – para la fabricación de productos de caucho. También, el carbono técnica se utiliza en la fabricación de pinturas y tintas producen, donde sirve como un pigmento negro.

Otro campo de aplicación – la producción de plásticos y la funda del cable. Aquí se añade el producto como un material de carga y hacer que los productos de propiedades especiales. En pequeña escala de negro de carbón se utiliza en otras industrias.

característica

El negro de carbón – producto del procedimiento que comprende últimas tecnologías y de ingeniería métodos de control. Debido a su pureza y un conjunto estrictamente definido de propiedades físicas y químicas, no tiene nada que ver con el hollín formado como subproducto contaminados a partir de carbón y fuel oil, o las no reguladas motores de combustión. De acuerdo con la clasificación internacional generalmente aceptada de negro de carbono designado Negro de Humo (carbono negro en la traducción del Inglés), negro de carbono en Inglés – hollín. Es decir, estos conceptos son actualmente de ninguna manera confusa.

efecto de amplificación debido a negro de humo de caucho lleno tenía no menos importante que las condiciones de vulcanización de caucho apertura de azufre para el desarrollo de la industria del caucho. Las composiciones de caucho de carbono de un gran número de ingredientes en peso ocupa el segundo caucho. El efecto de las propiedades cualitativas de negro de carbono para productos de caucho considerablemente mayor que ingrediente principal cualitativa – caucho.

propiedades de refuerzo

Mejora de las propiedades físicas de un material mediante la introducción de un material de carga llamado de refuerzo (refuerzo), y tales amplificadores se llaman agentes de carga (negro de carbón, sílice precipitado). Entre todos los amplificadores verdaderamente características únicas de carbono técnica. Incluso antes del curado se une con el caucho, y la mezcla no puede ser completamente separado en negro de carbón y el caucho con disolventes.

caucho Fuerza, derivada de las principales elastómeros:

La tabla muestra las propiedades de los vulcanizados obtenidos a partir de diferentes tipos de caucho sin llenar y llenos de negro de carbono. A partir de estos datos se puede observar cómo el contenido de carbono influye en gran medida de la resistencia a la tracción componente de caucho. Por cierto, otros polvos de partículas utilizados en mezclas de caucho para impartir el color deseado o una mezcla de abaratamiento – tiza, caolín, talco, óxido de hierro y otros no tienen propiedades de refuerzo.

estructura

natural del carbono puro – este diamante y el grafito. Tienen estructura cristalina significativamente diferentes entre sí. Difracción de rayos estableció similitudes en la estructura del grafito natural y el material artificial es negro de carbono. Los átomos de carbono en las capas de gran anulares forma de grafito fusionados sistemas aromáticos, con un espaciamiento interatómica 0.142 nm. Estas hojas de grafito condensados sistemas aromáticos se denominan planos basales. La distancia entre los planos está estrictamente definida y es 0,335 nm. Todas las capas están dispuestas en relación paralela entre sí. densidad de grafito es 2,26 g / cm ^3.

A diferencia de grafito que tiene una ordenación tridimensional, negro de carbono se caracteriza por la regularidad solamente de dos dimensiones. Se compone de planos de grafito bien desarrollados, dispuestos aproximadamente en paralelo entre sí, pero desplazada con respecto a las capas adyacentes – es decir, orientadas al azar en una relación normal de avión.

estructura de grafito en forma en comparación con la cubierta cuidadosamente apilados de tarjetas, y la estructura de negro de carbono con una baraja de cartas en la que se desplazan las tarjetas. Se interplanar espaciamiento mayor que el de grafito y 0,350-0,365 nm. Por lo tanto, la densidad de negro de humo más baja que la del grafito y está dentro de 1,76-1,9 g / ^cm3, dependiendo del grado (normalmente 1,8 g / cm ^3).

coloración

Los negros de pigmento (colorante) de carbono utilizados en la fabricación de tintas de impresión, revestimientos, plásticos, fibras, papel y materiales de construcción. Se clasifican de la siguiente manera:

• negro de carbón vysokookrashivayuschy (SB);
• sredneokrashivayuschy (MS);
• normalnookrashivayuschy (RC);
• nizkookrashivayuschy (LC).

La tercera letra indica un proceso para la producción – un horno (F) o el canal (C). Ejemplo designaciones: HCF – negro de humo de horno vysokookrashivayuschy (Hiqh del color del horno).

capacidad colorante producto está relacionado con el tamaño de sus partículas. Dependiendo de su tamaño Técnica de carbono subdivide en grupos:

clasificación

El negro de carbono para caucho efecto del grado de refuerzo se divide en:

• Vysokousilivayuschy (banda de rodadura, sólido). Proporcionada mayor resistencia y resistencia a la abrasión. El tamaño de partícula es pequeño (18-30 nm). Utilizado en cintas transportadoras, bandas de rodadura.
• Poluusilivayuschy (wireframe, suave). tamaño de partícula medio (40-60 nm). Se utiliza en diversos productos de caucho industriales, carcasas de neumáticos.
• Nizkousilivayuschy. El tamaño de partícula es grande (más de 60 nm). La industria de los neumáticos utiliza es limitado. Se proporciona la fuerza necesaria mientras se mantiene una alta elasticidad en los productos de caucho.

Una clasificación completa de negro de humo se dan en la norma ASTM D1765-03, adoptado por todos los fabricantes del mundo del producto y sus consumidores. clasificación Es, en particular, se lleva a cabo en la gama de la superficie específica de las partículas:

La producción de carbón

Hay tres tecnología de negro de carbono industrial, que se utiliza en un ciclo de la combustión incompleta de hidrocarburos:

• horno;
• canal;
• tubo;
• plasma.

También hay un método térmico en el que la descomposición de gas natural o de acetileno a altas temperaturas.

Numerosas marcas obtenidas por una variedad de tecnologías tienen diferentes características.

tecnología de fabricación

Teóricamente posible obtener negro de carbono todos los métodos anteriores, sin embargo, más de 96% del producto fabricado se prepara por un método de horno de alimentación de líquido. El método permite obtener una variedad de marcas de negro de carbón con un conjunto específico de propiedades. Por ejemplo, para la planta de Omsk negro de carbono utilizando esta tecnología se hace más de 20 marcas negras de carbono.

La tecnología es en general. Los materiales vysokoogneupornymi reactor revestido suministran gas natural y se calienta a 800 ° C aire. Al quemar gas natural produce productos de combustión completos tienen una temperatura de 1820-1900 ° C, que contiene una cierta cantidad de oxígeno libre. En los productos de alta temperatura de la combustión completa del material de alimentación de hidrocarburo líquido se inyecta, cuidadosamente pre-mezcla y se calienta a 200-300 ° C. La pirólisis de la materia prima se produce a una temperatura estrictamente controlada, que, dependiendo de la marca de negro de carbón producido tiene valores diferentes desde 1400 hasta 1750 ° C.

A una cierta distancia desde el espacio de alimentación termooxidativa reacción se termina mediante la inyección de agua. Formados por la pirólisis del negro de carbón y los gases de reacción entran en el calentador de aire, en el que se dan por vencidos parte de su calor al aire que se utiliza en el proceso, la temperatura de la mezcla uglerodogazovoy cae de 950-1000 ° C a 500-600 ° C.

Después de enfriar a 260-280 ° C por la inyección adicional de agua se envía la mezcla de negro de carbono y los gases a la bolsa de filtro, donde el negro de carbono se separa del gas y entra en la tolva de filtro. El negro de carbono separado del filtro de la tolva para el conducto de transporte de gas es ventilador alimentado (sopladores) en una unidad de granulación.

Los fabricantes de negro de humo

La producción mundial de negro de carbono es más de 10 millones de toneladas. una gran demanda de este tipo para el producto se debe principalmente a sus propiedades de refuerzo únicas. industrias locomotoras son:

• Aditya Birla Group (India) – alrededor del 15% del mercado.
• Cabot Corporation (EE.UU.) – 14% del mercado.
• Orion Carbonos Engineered (Luxemburgo) – 9%.

Los mayores productores de carbón de Rusia:

• Ltd. "Omsktehuglerod" – 40% del mercado ruso. Las plantas en Omsk, Volgogrado, Mogilev.
• OAO "de carbono técnica Yaroslavl" – 32%.
• JSC "Nizhnekamsktekhuglerod" – 17%.