פחמן טכני, קבלתו

פחמן טכני (GOST 7885-86) הוא סוג של מוצרים פחמן תעשייתי, המשמש בעיקר בייצור של גומי כמו מילוי, שיפור תכונות הביצועים שלה שימושי. שלא כמו קוקאין ומגרש, הוא מורכב מפחמן אחד כמעט, דומה במראה לפיח.

היקף היישום

כ 70% של פחמן מיוצר שחור משמש צמיגים, 20% עבור מוצרי גומי. כמו כן, פחמן טכני מוצא יישום בצבע ולכה בתעשייה וייצור של צבעי דפוס, שם היא מבצעת את התפקיד של פיגמנט שחור.

תחום נוסף של היישום הוא ייצור של פלסטיק וכבלים נדן. כאן, המוצר הוא הוסיף כמו מילוי ומתן מוצרים מיוחדים נכסים. בכמויות קטנות, פחמן שחור משמש גם בתעשיות אחרות.

תכונה

פחמן טכני הוא תוצר של תהליך המשלב את טכנולוגיות ההנדסה העדכניות ביותר ושיטות בקרה. בשל טוהר שלה קבוצה מוגדרת בהחלט של תכונות פיסיקליות וכימיות, אין לה שום קשר עם פיח, נוצר כתוצר לוואי מזוהם מן הבעירה של פחם ודלק, או בהפעלת מנועי בעירה פנימית לא מבוקר . על פי הסיווג הבינלאומי המקובל פחמן שחור מיועד פחמן שחור (פחמן שחור באנגלית), פיח באנגלית - פיח. כלומר, מושגים אלה כיום, בשום אופן אינם מעורבים.

ההשפעה של חיזוק עקב מילוי של גומי עם פחמן שחור לא פחות חשוב לפיתוח של תעשיית גומי מאשר גילוי של גיפור גומי על ידי גופרית. בתרכובות גומי, פחמן ממספר רב של מרכיבים המשמשים את המשקל מדרג השני לאחר גומי. ההשפעה של האינדיקטורים האיכותיים של פחמן שחור על המאפיינים של מוצרי גומי הוא הרבה יותר מאשר איכות המרכיב העיקרי - גומי.

חיזוק תכונות

שיפור התכונות הפיזיות של החומר על ידי החדרת מילוי נקרא חיזוק, ו מילוי כזה נקראים מגברים (פחמן שחור, סיליקה זירז). בין כל המגברים, לפחם יש תכונה טכנית ייחודית. עוד לפני גיפור, זה נקשר גומי, תערובת זו לא ניתן לחלק לחלוטין פחמן שחור וגומי באמצעות ממיסים.

כוח של גומי שהתקבלו על בסיס של אלסטומרים החשובים ביותר:

הטבלה מציגה את המאפיינים של vulcanizates המתקבל סוגים שונים של גומי ללא מילוי ומלא פחמן שחור. מן הנתונים שניתנו, אנו יכולים לראות כיצד תוכן הפחמן משפיע באופן משמעותי על חוזק מתיחה של גומי. אגב, אבקות מפוזרים אחרים המשמשים בתערובות גומי כדי להקנות את הצבע הרצוי או תערובת זולה יותר - גיר, קאולין, טלק, תחמוצת ברזל ואחרים אינם בעלי תכונות חיזוק.

מבנה

טהור פחמנים טבעיים הם יהלומים וגרפיט. יש להם מבנה גבישי, אשר שונה באופן משמעותי אחד מהשני. השיטה של עקיפה X -ray יוצר דמיון במבנה של גרפיט טבעי חומר שחור פחמן מלאכותי. אטומי פחמן בגרפיט טופס שכבות גדולות של מערכות בצורת טבעת ארומטית מרוכזת, עם מרחק interatomic של 0.142 ננומטר. אלה שכבות גרפיט של מערכות ארומטי מרוכז מכונים בדרך כלל מטוסים הבסיסיים. המרחק בין המטוסים נקבע בהחלט והוא 0.335 ננומטר. כל השכבות מקבילות זו לזו. הצפיפות של גרפיט הוא 2.26 גרם / ס"מ ³ .

שלא כמו גרפיט, אשר יש סדר תלת מימדי, הפחמן הטכני מאופיין רק על ידי סדר דו מימדי. הוא מורכב ממטוסים גרפיים מפותחים היטב, הממוקמים מקבילים זה לזה, אך נעקרו ביחס לשכבות סמוכות - כלומר, המטוסים מכוונים באופן שרירותי ביחס לנורמלי.

במובהק, המבנה של גרפיט מושווה עם סיפון מקופל היטב של קלפים, ואת המבנה של פחמן שחור עם חפיסת קלפים שבו הקלפים מועברים. בתוך זה, המרווח interplanar גדול יותר מזה של גרפיט הוא 0.350-0.365 ננומטר. לכן, צפיפות של פחמן שחור נמוך יותר מאשר הצפיפות של גרפיט והוא בטווח של 1.76-1.9 גרם / ס"מ ³ , בהתאם למותג (לרוב 1.8 גרם / ס"מ ³ ).

מכתים

פיגמנט (מכתים) ציונים של פחמן טכני משמשים לייצור של דיו להדפסה, ציפויים, פלסטיק, סיבים, נייר וחומרי בנייה. הם מסווגים ל:

• גבוהה צביעה פחמן שחור (HC);
• צביעה בינונית (MS);
• צביעה רגילה (RC);
• צביעה נמוכה (LC).

האות השלישית מציינת את שיטת השגת - תנור (F) או ערוץ (C). דוגמה של ייעוד: HCF הוא צבע גבוהה פחם תנור (Hiqh צבע תנור).

צבע המוצר קשור לגודל החלקיקים. בהתאם לגודל שלהם, הפחם הטכני מחולק לקבוצות:

קפה

פחמן טכני עבור גומיות על ידי מידת ההשפעה חיזוק מחולק:

• חיזוק מאוד (לדרוך, קשה). הוא נבדק על ידי חוזק מוגבר והתנגדות שחיקה. גודל החלקיקים רדודים (18-30 ננומטר). החלת חגורות מסוע, מגני הצמיגים.
• חצי מחוזק (מסגרת, רכה). גודל החלקיקים הוא בינוני (40-60 ננומטר). הם משמשים במוצרי גומי שונים, צמיגים פגרים.
• חיזוק נמוך. גודל החלקיקים הוא גדול (מעל 60 ננומטר). בתעשיית הצמיגים נעשה שימוש מוגבל. מספק את הכוח הדרוש תוך שמירה על גמישות גבוהה במוצרי גומי.

סיווג מלא של פחמן שחור ניתנת ASTM D1765-03, שאומצה על ידי כל יצרני העולם של המוצר ואת הצרכנים. בה, הסיווג, בפרט, מתבצע על פני השטח של שטח מסוים של חלקיקים:

פחמן שחור הייצור

ישנן שלוש טכנולוגיות לייצור של פחמן תעשייתי שחור, אשר משתמש במחזור של שריפה חלקית של פחמימנים:

• תנור;
• ערוץ;
• מנורת שפופרת;
• פלסמה.

יש גם שיטה תרמית, שבה הפירוק של אצטילן או גז טבעי מתרחש בטמפרטורות גבוהות.

מותגים רבים, המתקבלים בשל טכנולוגיות שונות, יש מאפיינים שונים.

ייצור טכנולוגיה

תיאורטית, ניתן להשיג שחור פחמן על ידי כל השיטות לעיל, עם זאת, יותר מ 96% של המוצר המיוצר מופק על ידי שיטת תנור מחומרי גלם נוזלי. השיטה מאפשרת להשיג מגוון של מותגים של פחמן שחור עם קבוצה מסוימת של מאפיינים. לדוגמה, במפעל Omsk של פחמן שחור, טכנולוגיה זו מייצרת יותר מ -20 מותגים של פחמן שחור.

הטכנולוגיה הכללית היא כדלקמן. הכור, מרופד בחומרים עקשן מאוד, מסופק עם גז טבעי ואוויר מחומם ל 800 מעלות צלזיוס. על ידי שריפת גז טבעי, מוצרים של בעירה מלאה עם טמפרטורה של 1820-1900 מעלות צלזיוס נוצרים, המכיל כמות מסוימת של חמצן חינם. ב טמפרטורה גבוהה מוצרים בעירה, מזין פחמימנים נוזליים מוזרק, מעורבב מראש מראש ומחומם ל 200-300 מעלות צלזיוס. Pyrolysis של חומרי גלם מתרחשת בטמפרטורה מבוקרת לחלוטין, אשר, בהתאם למותג של פחמן שחור המיוצר, יש ערכים שונים מ 1400 עד 1750 ° C.

במרחק מסוים מנקודת הזנה, התגובה חמצון תרמי הוא נעצר על ידי הזרקה של מים. כתוצאה מכך, הפירוליזה הטכנית הפחמנית וגזי התגובה מוזנים לתנור האווירי שבו הם מוותרים על חלק מהחום שלהם לאוויר המשמש בתהליך, בעוד הטמפרטורה של תערובת פחמן-גז יורדת מ -950-1000 מעלות צלזיוס ל-500-600 מעלות צלזיוס.

לאחר הקירור ל 260-280 מעלות צלזיוס בשל הזרקת מים נוספת, תערובת של פחמן טכני וגזים נשלחת אל המסנן שקית, שם הפחמן הטכני מופרד מן הגזים ונכנס מסנן הופר. פחמן ייעודי שחור מן הבונקר מסנן הוא צייץ באמצעות צינור ההולכה גז על ידי מאוורר (טורבו-מפוח) ליחידת granulation.

יצרנים של פחמן שחור

הייצור העולמי של פחמן שחור הוא יותר מ -10 מיליון טון. צורך גדול כזה עבור מוצר נובע, קודם כל, את תכונות חיזוק ייחודי. קטרי הענף הם:

• Aditya Birla Group (הודו) - כ -15% מהשוק.
• קאבוט Corporation (ארה"ב) - 14% מהשוק.
• אוריון הנדסה פחמנים (לוקסמבורג) - 9%.

המפיקים הגדולים הפחמן הרוסי:

• OOO Omsktehuglerod - 40% של השוק הרוסי. צמחים באומסק, וולגוגרד, מוגילב.
• OJSC Yaroslavl פחמן טכני - 32%.
• OAO Nizhnekamsktehuglerod - 17%.