Karboni teknik, prodhimi i tij

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-17 19:07

E zeza e karbonit (GOST 7885-86) është një lloj i produkteve industriale të karbonit që përdoren kryesisht në prodhimin e gomës si një mbushës që rrit vetitë e tij të dobishme të performancës. Ndryshe nga koksi dhe katrani, ai përbëhet nga pothuajse një karbon, duket si blozë.

Fusha e aplikimit

Përafërsisht 70% e karbonit të zi të prodhuar përdoret për prodhimin e gomave, 20% - për prodhimin e produkteve të gomës. Gjithashtu, karboni teknik përdoret në prodhimin e bojës dhe llakut dhe në prodhimin e bojrave të printimit, ku vepron si një pigment i zi.

Një fushë tjetër aplikimi është prodhimi i plastikës dhe mbështjellësve të kabllove. Këtu produkti shtohet si mbushës dhe për t'i dhënë produkteve veti të veçanta. E zeza e karbonit përdoret gjithashtu në vëllime të vogla në industri të tjera.

Karakteristike

E zeza e karbonit është produkt i një procesi që përfshin teknikat më të fundit inxhinierike dhe kontrolluese. Për shkak të pastërtisë së tij dhe grupit të përcaktuar rreptësishtvetitë fizike dhe kimike, nuk ka të bëjë fare me blozën e prodhuar si nënprodukt i ndotur nga djegia e qymyrit dhe karburantit, apo nga funksionimi i motorëve me djegie të brendshme të parregulluar. Sipas klasifikimit ndërkombëtar të pranuar përgjithësisht, karboni i zi përcaktohet Karboni i Zi (karboni i zi përkthyer nga anglishtja), bloza në anglisht është blozë. Kjo do të thotë, këto koncepte aktualisht nuk janë të përziera në asnjë mënyrë.

Efekti i përforcimit për shkak të mbushjes së gomave me karbon të zi ishte jo më pak i rëndësishëm për zhvillimin e industrisë së gomës sesa zbulimi i fenomenit të vullkanizimit të gomës me squfur. Në përbërjet e gomës, karboni nga një numër i madh përbërësish të përdorur nga pesha zë vendin e dytë pas gomës. Ndikimi i treguesve të cilësisë së karbonit të zi në vetitë e produkteve të gomës është shumë më i madh se treguesit e cilësisë së përbërësit kryesor - gomës.

Vetitë përforcuese

Përmirësimi i vetive fizike të një materiali duke futur një mbushës quhet përforcim (përforcim), dhe mbushës të tillë quhen amplifikues (karbon i zi, oksid silikoni i precipituar). Ndër të gjithë amplifikatorët, karboni teknik ka karakteristika vërtet unike. Edhe para vullkanizimit, ajo lidhet me gomën dhe kjo përzierje nuk mund të ndahet plotësisht në karbon të zi dhe gome me tretës.

Forca e gomave bazuar në elastomerët më të rëndësishëm:

Elastomer	Forca në tërheqje, MPa
	Vullkanizim i pambushur	Vullkanizim i mbushur me karbon të zi
Gumë stiren butadien	3, 5	24, 6
NBR	4, 9	28, 1
EPDM	3, 5	21, 1
Gumë poliakrilate	2, 1	17, 6
Gumë polibutadiene	5, 6	21, 1

Tabela tregon vetitë e vullkanizimeve të marra nga lloje të ndryshme gome pa mbushje dhe të mbushura me karbon të zi. Nga të dhënat e mësipërme, mund të shihet se si mbushja e karbonit ndikon ndjeshëm në rezistencën elastike të gomës. Nga rruga, pluhurat e tjerë të shpërndarë të përdorur në përbërjet e gomës për të dhënë ngjyrën e dëshiruar ose për të ulur koston e përzierjes - shkumësa, kaolinë, talk, oksid hekuri dhe të tjerët nuk kanë veti përforcuese.

Struktura

Karbonet e pastra natyrale janë diamantet dhe grafiti. Ata kanë një strukturë kristalore që ndryshon ndjeshëm nga njëra-tjetra. Ngjashmëria në strukturën e grafitit natyror dhe materialit artificial të karbonit të zi u krijua nga difraksioni me rreze X. Atomet e karbonit në grafit formojnë shtresa të mëdha të sistemeve unazore aromatike të kondensuar, me një distancë ndëratomike prej 0,142 nm. Këto shtresa grafitiSistemet aromatike të kondensuar quhen plane bazale. Distanca midis avionëve është e përcaktuar rreptësisht dhe është 0,335 nm. Të gjitha shtresat janë paralele me njëra-tjetrën. Dendësia e grafitit është 2,26 g/cm3.

Ndryshe nga grafiti, i cili ka një renditje tre-dimensionale, karboni teknik karakterizohet vetëm nga një renditje dy-dimensionale. Ai përbëhet nga rrafshe grafiti të zhvilluar mirë, të vendosur afërsisht paralel me njëri-tjetrin, por të zhvendosur në lidhje me shtresat ngjitur - domethënë, aeroplanët janë të orientuar në mënyrë arbitrare në lidhje me normalen.

Struktura e grafitit krahasohet në mënyrë figurative me një kuvertë letrash të palosur mjeshtërisht dhe struktura e zezë e karbonit krahasohet me një kuvertë letrash në të cilën kartat janë zhvendosur. Në të, distanca ndërplanare është më e madhe se ajo e grafitit dhe është 0,350-0,365 nm. Prandaj, dendësia e karbonit të zi është më e ulët se dendësia e grafitit dhe është në intervalin 1,76-1,9 g/cm³, në varësi të markës (më shpesh 1,8 g/cm ^3).

Ngjyrosje

Nlasat e pigmentuara (ngjyra) të karbonit të zi përdoren në prodhimin e bojrave të printimit, veshjeve, plastikës, fibrave, letrës dhe materialeve të ndërtimit. Ato klasifikohen në:

• e zezë karboni me ngjyrë të lartë (HC);
• mesatar (MS);
• ngjyrosje normale (RC);
• ngjyrë e ulët (LC).

Shkronja e tretë tregon metodën e marrjes - furrën (F) ose kanalin (C). Shembull përcaktimi: HCF - Furra me ngjyra të larta të zeza (Furra me ngjyra Hiqh).

Fuqia ngjyrosëse e një produkti lidhet me madhësinë e grimcave të tij. Në varësi të madhësisë së tyre, karboni teknik ndahet në grupe:

Madhësia mesatare e grimcave, nm	Klasa e zezë furre
10-15	HCF
16-24	MCF
25-35	RCF
>36	LCF

Klasifikimi

Karboni teknik për gomën sipas shkallës së efektit përforcues ndahet në:

• Shumë përforcues (i shkelur, i fortë). Ajo është e ndarë me qëndrueshmëri dhe elasticitet të rritur ndaj gërryerjes. Madhësia e grimcave është e vogël (18-30 nm). Përdoret në shiritat transportues, hapat e gomave.
• Gjysmë-përforcues (kornizë, i butë). Madhësia e grimcave është mesatare (40-60 nm). Ato përdoren në produkte të ndryshme gome, karkasa të gomave.
• Fitim i ulët. Madhësia e grimcave është e madhe (mbi 60 nm). Përdorim i kufizuar në industrinë e gomave. Ofron forcën e nevojshme duke ruajtur elasticitetin e lartë në produktet e gomës.

Klasifikimi i plotë i karbonit të zi jepet në ASTM D1765-03, i pranuar nga të gjithë prodhuesit dhe përdoruesit globalë të produkteve. Në të, klasifikimi, në veçanti, kryhet sipas gamës së sipërfaqes specifike të grimcave:

Grup	Zona specifike mesataresipërfaqja nga absorbimi i azotit, m2/g
0	>150
1	121-150
2	100-120
3	70-99
4	50-69
5	40-49
6	33-39
7	21-32
8	11-20
9	0-10

Prodhimi i karbonit të zi

Ka tre teknologji për prodhimin e karbonit të zi industrial që përdorin një cikël djegieje jo të plotë të hidrokarbureve:

• furre;
• kanal;
• tub;
• plazma.

Ekziston edhe një metodë termike që zbërthen acetilenin ose gazin natyror në temperatura të larta.

Nota të shumta të prodhuara nga teknologji të ndryshme kanë karakteristika të ndryshme.

Teknologjia e prodhimit

Teorikisht, është e mundur të merret karboni i zi me të gjitha metodat e mësipërme, megjithatë, më shumë se 96% e produktit të prodhuar merret me metodën e furrës nga lëndët e para të lëngshme. Metoda bën të mundur marrjen e notave të ndryshme të karbonit të zi me një grup të caktuar vetive. Për shembull, fabrika e karbonit të zi në Omsk prodhon më shumë se 20 lloje të karbonit të zi duke përdorur këtë teknologji.

Teknologjia e përgjithshme është kjo. Reaktori, i veshur me materiale shumë zjarrduruese, ushqehet me gaz natyror dhe ajër të ngrohur deri në 800°C. Për shkak të djegies së gazit natyror, produktet e djegies së plotë formohen me një temperaturë prej 1820-1900 ° C, që përmbajnë një sasi të caktuar të oksigjenit të lirë. Lëndët e para të lëngshme të hidrokarbureve injektohen në produktet me djegie të plotë me temperaturë të lartë, të përziera tërësisht paraprakisht dhe nxehen në 200-300 °C. Piroliza e lëndëve të para bëhet në një temperaturë të kontrolluar rreptësisht, e cila, në varësi të markës së karbonit të prodhuar, ka vlera të ndryshme nga 1400 në 1750 ° С.

Në një distancë të caktuar nga vendi i furnizimit të lëndëve të para, reaksioni termooksidues ndalet me injektimin e ujit. E zeza e karbonit dhe gazrat e reaksionit të formuar si rezultat i pirolizës hyjnë në ngrohësin e ajrit, ku një pjesë të nxehtësisë së tyre i japin ajrit të përdorur në proces, ndërsa temperatura e përzierjes karbon-gaz ulet nga 950-1000 °C në 500-600 °С.

Pas ftohjes në 260-280 °C për shkak të injektimit shtesë të ujit, përzierja e karbonit të zi dhe gazrave dërgohet në filtrin e qeseve, ku karboni i zi ndahet nga gazrat dhe futet në pleshtin e filtrit. Karboni i ndarë nga koshi i filtrit futet përmes tubacionit të gazit nga një ventilator (fryrëse turbo) në seksionin e granulimit.

Prodhuesit e karbonit të zi

Prodhimi global i karbonit të zi tejkalon 10 milionë tonë. Një kërkesë kaq e madhe për produktin shpjegohet, para së gjithash, nga vetitë e tij unike përforcuese. Lokomotivat e industrisë janë:

• Aditya Birla Group (Indi) - rreth 15% e tregut.
• Cabot Corporation (SHBA) - 14% e tregut.
• Orion Engineered Carbons (Luksemburg) - 9%.

Prodhuesit më të mëdhenj rusë të karbonit:

• Omsktehuglerod LLC – 40% e tregut rus. Fabrika në Omsk, Volgograd, Mogilev.
• JSC Yaroslavl Technical Carbon – 32%.
• JSC Nizhnekamsktekhuglerod – 17%.