technique du carbone, sa préparation

Le noir de carbone (GOST 7885-86) – types de produits de carbone industriels, principalement utilisés dans le caoutchouc en tant que charge, en renforçant ses propriétés de performances avantageuses. Contrairement à coke et le pas est presque un noir de carbone dans l'apparence ressemble.

champ d'application

Environ 70% du noir de carbone produit est utilisé pour la fabrication de pneumatiques, 20% – pour la fabrication de produits en caoutchouc. En outre, le carbone technique est utilisée dans la fabrication de peintures et encres produisent, où il sert en tant que pigment noir.

Un autre domaine d'application – la production de plastiques et la gaine du câble. Ici, le produit est ajouté en tant que charge et la fabrication des produits de propriétés particulières. Dans une petite échelle du noir de carbone est utilisé dans d'autres industries.

caractéristique

Le noir de carbone – produit de traitement comprenant les dernières technologies de l' ingénierie et des méthodes de contrôle. En raison de sa pureté et un ensemble strictement défini des propriétés physiques et chimiques, il n'a rien à voir avec de la suie formée comme sous – produit contaminé à partir du charbon et du mazout, ou les non réglementés moteurs à combustion. Selon généralement admis classification internationale de noir de carbone désigné noir de carbone (noir de carbone dans la traduction de l'anglais), le noir de carbone en anglais – suie. Autrement dit, ces concepts sont en aucune façon confuse.

effet d'amplification en raison de caoutchouc rempli de noir de carbone n'avait moins d'importance que les conditions de vulcanisation du caoutchouc de soufre d'ouverture pour le développement de l'industrie du caoutchouc. Les compositions de caoutchouc carbone d'un grand nombre d'ingrédients en poids est le deuxième caoutchouc. L'effet des propriétés qualitatives de noir de carbone pour les produits en caoutchouc considérablement supérieures à l'ingrédient principal qualitative – caoutchouc.

propriétés de renforcement

L'amélioration des propriétés physiques d'un matériau par l'introduction d'une charge de renforcement appelé (de renforcement), et ces amplificateurs sont appelés des charges (noir de carbone, la silice précipitée). Parmi tous les amplificateurs caractéristiques vraiment unique de carbone technique. Même avant le durcissement, il se lie avec le caoutchouc, et le mélange ne peut pas être complètement séparé en noir de carbone et de caoutchouc avec des solvants.

caoutchouc de force, provenant des grands élastomères:

Le tableau indique les propriétés des vulcanisats obtenus à partir de différents types de caoutchouc non chargé et rempli de noir de carbone. A partir de ces données, on peut voir la façon dont la teneur en carbone a une grande influence sur la résistance à la traction du composant de caoutchouc. Par ailleurs, d'autres poudres à particules utilisés dans les mélanges de caoutchouc pour conférer la couleur souhaitée ou un mélange de dévalorisation – craie, le kaolin, le talc, l'oxyde de fer et d'autres ne possèdent pas de propriétés de renforcement.

structure

carbone naturel pur – ce diamant et le graphite. Ils ont une structure cristalline sensiblement différents les uns des autres. La diffraction des rayons similitudes établi dans la structure du graphite naturel et le matériau synthétique est du noir de carbone. atomes de carbone sous forme de graphite large couches annulaires fusionnés systèmes aromatiques, avec un espacement interatomique 0,142 nm. Ces feuilles graphitiques systèmes aromatiques condensés sont appelés plans de base. La distance entre les plans est strictement défini et 0,335 nm. Toutes les couches sont disposées parallèlement par rapport à l'autre. densité de graphite est de 2,26 g / cm ^3.

Contrairement à graphite ayant une commande en trois dimensions, le noir de carbone est caractérisé par seulement deux dimensions régularité. Il se compose de plans de graphite bien développés, disposés à peu près parallèlement les unes aux autres, mais décalée par rapport aux couches adjacentes – qui est, orientées de façon aléatoire dans un plan par rapport normal.

structure de graphite en forme de pont par rapport à soigneusement empilés de cartes, ainsi que la structure du noir de carbone avec un jeu de cartes dans lequel les cartes sont déplacées. Il espacement interplanaire plus grande que celle du graphite et 0,350-0,365 nm. Par conséquent, la densité du noir de carbone plus faible que celle du graphite et est à l'intérieur de 1,76-1,9 g / cm ^3, en fonction de la qualité (généralement 1,8 g / cm ^3).

coloration

Les pigments (colorants) des noirs de carbone utilisés dans la fabrication d'encres d'imprimerie, des revêtements, des matières plastiques, des fibres, du papier et des matériaux de construction. Ils sont classés comme suit:

• le noir de carbone vysokookrashivayuschy (SB);
• sredneokrashivayuschy (MS);
• normalnookrashivayuschy (RC);
• nizkookrashivayuschy (LC).

La troisième lettre désigne un procédé pour produire – un four (F) ou le canal (C). désignations EXEMPLE: HCF – four vysokookrashivayuschy noir de carbone (hiqh couleur four).

aptitude à la coloration du produit est liée à la taille de ses particules. En fonction de leur taille carbone technique divisée en groupes:

classification

Le noir de carbone pour obtenir un effet de renforcement en caoutchouc du degré est divisé en:

• Vysokousilivayuschy (bande de roulement, solide). Fourni une résistance accrue et résistance à l'abrasion. La taille des particules est faible (18-30 nm). Utilisé dans les bandes transporteuses, les bandes de roulement de pneumatiques.
• Poluusilivayuschy (wireframe, doux). taille moyenne des particules (40-60 nm). Utilisé dans divers produits industriels en caoutchouc, les carcasses de pneus.
• Nizkousilivayuschy. La taille des particules est grande (supérieure à 60 nm). L'industrie utilise des pneus est limité. Il fournit la force nécessaire tout en conservant une élasticité élevée dans les produits en caoutchouc.

Une classification complète de noir de carbone sont données dans la norme ASTM D1765-03, adoptée par tous les fabricants du monde du produit et de ses consommateurs. Il classification, en particulier, est effectuée sur la plage de l'aire de surface spécifique des particules:

Production de carbone

Il y a trois technologies de noir de carbone industriel, qui est utilisé dans un cycle de combustion incomplète des hydrocarbures:

• four;
• canal;
• tube;
• plasma.

Il existe également un procédé thermique dans lequel la décomposition du gaz naturel ou de l'acétylène à des températures élevées.

De nombreuses marques obtenues par une variété de technologies ont différentes caractéristiques.

La technologie de fabrication

Théoriquement possible d'obtenir du noir de carbone de tous les procédés ci-dessus, cependant, plus de 96% du produit fabriqué est préparé par un procédé de four de charge liquide. La méthode permet d'obtenir une variété de marques de noir de carbone avec un ensemble spécifique de propriétés. Par exemple, pour l'usine de noir de carbone Omsk en utilisant cette technologie est faite plus de 20 marques de noir de carbone.

La technologie générale est. Le réacteur revêtu de matériaux de vysokoogneupornymi fournis gaz naturel et chauffé à 800 ° C air. En brûlant du gaz naturel produit des produits de combustion complète ayant une température de 1820 à 1900 ° C, contenant une certaine quantité d'oxygène libre. Dans les produits à haute température de combustion complète de la charge d'alimentation d'hydrocarbure liquide est injecté, soigneusement pré-mélangés et chauffés à 200-300 ° C. La pyrolyse de la charge d'alimentation se produit à une température strictement contrôlée, qui, en fonction de la marque de noir de carbone produit a des valeurs différentes de 1400 à 1750 ° C.

A une certaine distance de l'espace d'alimentation thermo-réaction est terminée par l'injection d'eau. Formé par pyrolyse du noir de carbone et les gaz de réaction entrent dans le réchauffeur d'air, dans laquelle ils abandonnent une partie de sa chaleur à l'air utilisé dans le procédé, la température du mélange uglerodogazovoy gouttes 950-1000 ° C à 500-600 ° C

Après refroidissement à 260-280 ° C par l'injection d'eau supplémentaire au mélange de noir de carbone et de gaz est envoyé au filtre à manches, où le noir de carbone est séparé du gaz et pénètre dans la trémie du filtre. Le noir de carbone séparé du filtre de trémie pour le conduit de transport de gaz est alimenté ventilateur (des ventilateurs) dans une unité de granulation.

Les fabricants de noir de carbone

La production mondiale de noir de carbone est plus de 10 millions de tonnes. Une telle forte demande pour le produit est principalement en raison de ses propriétés uniques de renforcement. industries sont Locomotives:

• Aditya Birla Group (Inde) – environ 15% du marché.
• Cabot Corporation (USA) – 14% du marché.
• Orion Engineered Carbones (Luxembourg) – 9%.

Les plus grands producteurs de carbone russe:

• Ltd « Omsktehuglerod » – 40% du marché russe. Plantes à Omsk, Volgograd, Mogilev.
• OAO "carbone technique Yaroslavl" – 32%.
• JSC "Nizhnekamsktekhuglerod" – 17%.