Technický uhlík, jeho příjem

Technický uhlík (GOST 7885-86) - pohledprůmyslové uhlíkové produkty, používané hlavně při výrobě pryže jako plniva, což zvyšuje jeho užitečné výkonnostní vlastnosti. Na rozdíl od koksu a smoly, skládá se z téměř jednoho uhlíku, podobného vzhledu jako saze.

Rozsah aplikace

Přibližně 70% vyrobených sazí se používápro výrobu pneumatik, 20% - pro výrobu pryžových výrobků. Technický uhlík také nalézá uplatnění v průmyslu nátěrových hmot a laků a při výrobě tiskových barev, kde působí jako černý pigment.

Další oblastí použití je výrobaplastů a kabelových plášťů. Zde je produkt přidáván jako plnivo a poskytuje výrobkům speciální vlastnosti. V malých objemech se sazby používají také v jiných průmyslových odvětvích.

Charakteristiky

Technický uhlík je výsledkem procesu,včetně nejnovějších inženýrských technologií a metod kontroly. Kvůli své čistotě a přísně definovanému souboru fyzikálních a chemických vlastností nemá nic společného se sazemi, které se tvoří jako kontaminovaný vedlejší produkt ze spalování uhlí a topného oleje nebo při provozu neregulovaných spalovacích motorů. Podle obecně uznávané mezinárodní klasifikace sazby jsou označovány jako uhlíkaté černé (černý uhlík v angličtině), saze v angličtině - saze. To znamená, že tyto pojmy v současnosti nejsou v žádném smyslu smíšené.

Účinek zisku v důsledku plnění kaučukůUhlíková čerň má pro rozvoj gumárenského průmyslu neméně důležitější než objev fenoménu vulkanizace gumové šedé. V kaučukových sloučeninách je uhlík z velkého množství použitých složek v pořadí po kaučuku druhý. Vliv kvalitativních ukazatelů sazí na vlastnosti pryžových výrobků je mnohem vyšší než kvalita hlavní přísady - pryž.

Posílení vlastností

Zlepšit fyzikální vlastnosti materiálu v důsledkuZavedení plniva se nazývá výztuž (výztuž) a takové plnidla se nazývají zesilovače (saze, vysrážený oxid křemičitý). Ze všech zesilovačů má uhlík jedinečnou technickou vlastnost. Dokonce ještě před vulkanizací se váže na kaučuk a tato směs nemůže být zcela rozdělena na saze a pryž s použitím rozpouštědel.

Pevnost kaučuků získaných na základě nejdůležitějších elastomerů:

Elastomer	Pevnost v tahu MPa
Elastomer	Neplněné vulkanizáty	Vulkanizujte s obsahem sazí
Butadienový kaučuk	3,5	24,6
Butadienový nitrilový kaučuk	4,9	28,1
Etylen-propylenová kaučuk	3,5	21,1
Polyakrylátová pryž	2,1	17,6
Polybutadienový kaučuk	5,6	21,1

Tabulka uvádí vlastnosti vulkanizátů,získané z různých typů kaučuku bez plnění a plněné sazemi. Z uvedených dat vidíme, jak zatížení uhlíkem na pevnost v tahu kaučuků výrazně ovlivňuje. Mimochodem, jiné dispergované prášky použité v kaučukových směsích, které dodávají požadovanou barvu nebo levnější směs - křída, kaolín, mastek, oxid železa a další, nemají vyztužující vlastnosti.

Struktura

Čistými přírodními uhlíky jsou diamanty a grafit. Mají krystalickou strukturu, která se od sebe navzájem výrazně liší. Metoda rentgenové difrakce stanovuje podobnost struktury přírodního grafitu a umělého sazí. Uhlíkové atomy v grafitu tvoří velké vrstvy kondenzovaných aromatických prstencovitých systémů s interatomickou vzdáleností 0,142 nm. Tyto grafitové vrstvy kondenzovaných aromatických systémů jsou běžně označovány jako bazální roviny. Vzdálenost mezi rovinami je přesně stanovena a je 0,335 nm. Všechny vrstvy jsou navzájem rovnoběžné. Hustota grafitu je 2,26 g / cm³.

Na rozdíl od grafitu, který má trojrozměrný tvartechnický uhlík je charakterizován pouze dvojrozměrným uspořádáním. Skládá se z dobře vyvinutých grafitu rovinách, uspořádaných přibližně rovnoběžně k sobě navzájem, ale přesazeně přilehlých vrstev - to znamená, že náhodně orientované v rovině kolmé vzhledem.

Z grafu je grafitová struktura porovnána úhledněsložené balíček karet a strukturu sazí s balíčkem karet, ve kterých jsou karty posunuty. V něm je meziplanární vzdálenost větší než grafit a je 0,350-0,365 nm. Proto je hustota sazí nižší než u grafitu a je v rozmezí 1,76 až 1,9 g / cm2³, v závislosti na značce (nejčastěji 1,8 g / cm³).

Barvení

Pigment (zbarvení) saze používají při výrobě tiskových barev, laků, plastických hmot, vláken, papíru a stavebních hmot. Jsou zařazeny do:

vysoce sacharidové saze (HC);
střední barvení (MS);
normální zbarvení (RC);
nízké barvy (LC).

Třetí písmeno označuje způsob získání - pec (F) nebo kanál (C). Příklad označení: HCF je vysoce barevná pec (Hiqh Color Furnace).

Barva výrobku se vztahuje k velikosti jeho částic. V závislosti na jejich velikosti je technický uhlík rozdělen do skupin:

Průměrná velikost částic, nm	Značka pece černého uhlíku
10-15	HCF
16-24	MCF
25-35	RCF
> 36	LCF

Klasifikace

Technický uhlík pro kaučuk z hlediska stupně zesilovacího účinku je rozdělen na:

Vysoce zpevňující (běhoun, tvrdý). Vyznačuje se zvýšenou pevností a odolností proti otěru. Velikost částic je mělká (18-30 nm). Používá se v dopravních pásech, chráničů pneumatik.
Polotvrdidlo (kostra, měkká). Velikost částic je střední (40-60 nm). Používají se v různých výrobcích z pryže, v kostřech pneumatik.
Nízká síla. Velikost částic je velká (nad 60 nm). V průmyslu pneumatik je omezeno. To zajišťuje potřebnou pevnost a zároveň zachovat vysokou pružnost v pryžových výrobků.

Kompletní klasifikace sazí je uvedena ve standarduASTM D1765-03, která byla přijata všemi světovými výrobci výrobku a jeho spotřebitelů. Zařazení, zejména se provádí na rozsahu specifického povrchu částic:

Číslo skupiny	Průměrná specifická povrchová plocha pro adsorpci dusíku, 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

Výroba uhlí

Existují tři technologie pro výrobu průmyslových sazí, které využívají cyklus neúplného spalování uhlovodíků:

pec;
kanál;
trubice;
plazmy.

Existuje také tepelná metoda, při níž dochází při vysokých teplotách k rozkladu acetylenu nebo zemního plynu.

Mnoho značek získaných různými technologiemi má řadu vlastností.

Výrobní technologie

Teoreticky je možné získat technické informaceuhlíku všemi výše uvedenými metodami, avšak více než 96% vyrobeného produktu je vyráběno metodou pece z tekutých surovin. Metoda umožňuje získat různé značky sazí s určitou sadou vlastností. Například v továrně na uhlí Omsk vyrábí tato technologie více než 20 stupňů sazí.

Obecná technologie je následující. V reaktoru o vysokoogneupornymi materiály dodávají zemní plyn a zahřívá na teplotu 800 ° C vzduchem. Spalováním zemního plynu vyrábí komplexní produkty spalování, které mají teplotu 1820-1900 ° C, který obsahuje určité množství volného kyslíku. V vysokoteplotních produkty úplné spalování kapalné uhlovodíkové suroviny se vstřikuje, pečlivě předem smíchány a zahřívány na 200-300 ° C Pyrolýza suroviny se provádí při přísně kontrolovanou teplotou, která, v závislosti na značce sazí vyrobených má různé hodnoty od 1400 do 1750 ° C,

V určité vzdálenosti od místa napájenítepelné a oxidační reakce je ukončena vstřikováním vody. Tvořil pyrolýzou sazí a reakční plyny vstoupí ohřívač vzduchu, ve kterém se dá část svého tepla do vzduchu, použitého v procesu, teplota směsi uglerodogazovoy klesá od 950-1000 ° C do 500-600 ° C.

Po ochlazení na 260-280 ° C kvůlidodatečného vstřikování vody, směs technického uhlíku a plynů je zasílána do vakuového filtru, kde je technický uhlík oddělen od plynů a vstupuje do filtrační násypky. Oddělený technický uhlík z filtračního bunkru je veden plynovým potrubím do granulační jednotky ventilátorem (turbodmychadlo).

Výrobci sazí

Světová produkce sazí přesahuje 10 milionů tun. Taková velká potřeba výrobku je především zapříčiněna jeho jedinečnými výztužnými vlastnostmi. Lokomotivy průmyslu jsou:

Aditya Birla Group (Indie) - asi 15% trhu.
Cabot Corporation (USA) - 14% trhu.
Orion Engineered Carbons (Lucembursko) - 9%.

Největší ruští výrobci uhlíku:

OOO Omsktehuglerod - 40% ruského trhu. Rostliny v Omsk, Volgograd, Mogilev.
OAO Jaroslavl Technický uhlík - 32%.
OAO Nizhnekamsktekhuglerod - 17%.