ПОШУК

Вуглець технічний, його отримання

Технічний вуглець (ГОСТ 7885-86) - видпромислових вуглецевих продуктів, який використовується в основному при виробництві гуми як наповнювач, що підсилює її корисні експлуатаційні властивості. На відміну від коксу і пеку, складається майже з одного вуглецю, з вигляду нагадує сажу.

вуглець технічний

Галузь застосування

Приблизно 70% виробленого техвуглецю використовуютьдля виготовлення шин, 20% - для виробництва гумово-технічних виробів. Також вуглець технічний знаходить застосування в лакофарбовому виробництві та отриманні друкарських фарб, де він виконує роль чорного пігменту.

Ще одна область застосування - виробництвопластмас і оболонок кабелів. Тут продукт додають в якості наповнювача і надання виробам спеціальних властивостей. У невеликих обсягах застосовується техвуглецю та в інших галузях промисловості.

виробники технічного вуглецю

характеристика

Технічний вуглець - продукт процесу,що включає новітні інженерні технології і методи контролю. Завдяки своїй чистоті і строго певним набором фізичних і хімічних властивостей, він не має нічого спільного з сажею, що утворюється як забруднене побічний продукт в результаті спалювання вугілля і мазуту, або при роботі неврегульованою двигунів внутрішнього згоряння. За загальноприйнятою міжнародною класифікацією техвуглець позначається Carbon Black (чорний вуглець в перекладі з англійської мови), сажа по-англійськи - soot. Тобто ці поняття в даний час, жодним чином не змішуються.

Ефект посилення за рахунок наповнення каучуківтехвуглецем мав для розвитку гумової промисловості не менше значення, ніж відкриття явища вулканізації каучуку сіркою. У гумових сумішах вуглець з великої кількості застосовуваних інгредієнтів по масі займає друге місце після каучуку. Вплив же якісних показників техвуглецю на властивості гумових виробів значно більше, ніж якісних показників основного інгредієнта - каучуку.

підсилюють властивості

Поліпшення фізичних властивостей матеріалу за рахуноквведення наповнювача називається посиленням (армуванням), а такі наповнювачі називаються підсилювачами (техвуглець, обложена окис кремнію). Серед всіх підсилювачів воістину унікальними характеристиками володіє вуглець технічний. Навіть до вулканізації він зв'язується з каучуком, і цю суміш неможливо повністю розділити на carbon black і каучук за допомогою розчинників.

Міцність гум, отриманих на основі найважливіших еластомерів:

еластомер

Міцність при розтягуванні, МПа

ненаповнений вулканизат

Вулканизат з наповненням техвуглецем

бутадіенстірольний каучук

3,5

24,6

Бутадіеннітрільний каучук

4,9

28,1

етиленпропіленовий каучук

3,5

21,1

поліакрілатний каучук

2,1

17,6

полібутадієновими каучук

5,6

21,1

У таблиці показані властивості вулканизатов,отриманих з різних видів каучуку без наповнення і наповнених техвуглецем. З наведених даних видно, як суттєво впливає наповнення вуглецем на показник міцності гум при розтягуванні. До речі, інші дисперсні порошки, застосовувані в гумових сумішах для додання потрібної забарвлення або здешевлення суміші - крейда, каолін, тальк, окис заліза і інші не мають підсилюють властивостями.

технічний вуглець

структура

Чисті природні вуглеці - це алмази і графіт. Вони мають кристалічну структуру, значно відрізняється одна від одної. Методом дифракції рентгенівських променів встановлено схожість в структурі натурального графіту і штучного матеріалу carbon black. Атоми вуглецю в графіті утворюють великі верстви сконденсованих ароматичних кільцеподібних систем, з міжатомних відстанню 0,142 нм. Ці графітові шари сконденсованих ароматичних систем прийнято називати базисними площинами. Відстань між площинами строго певний і становить 0,335 нм. Всі шари розташовані паралельно відносно один одного. Щільність графіту становить 2,26 г / см3.

На відміну від графіту, що володіє тривимірноївпорядкованістю, вуглець технічний характеризується тільки двомірної впорядкованістю. Складається він з добре розвинених графітових площин, розташованих приблизно паралельно один одному, але зміщеним по відношенню до суміжних верствам - тобто, площині довільно орієнтовані щодо нормалі.

Образно структуру графіту порівнюють з акуратноскладеної колодою карт, а структуру техвуглецю з колодою карт в якій карти зрушені. У ньому межплоскостное відстань більше, ніж у графіту і становить 0,350-0,365 нм. Тому щільність техвуглецю нижче щільності графіту і знаходиться в межах 1,76-1,9 г / см3, В залежності від марки (найчастіше 1,8 г / см3).

фарбування

Пігментні (фарбують) марки технічного вуглецю використовуються у виробництві друкарських фарб, покриттів, пластмас, волокон, паперу та будівельних матеріалів. Їх класифікують на:

  • високоокрашівающій техвуглець (НС);
  • среднеокрашівающій (МС);
  • нормальноокрашівающій (RC);
  • нізкоокрашівающій (LC).

Третя буква позначає спосіб отримання - пічної (F) або канальний (С). Приклад позначення: HCF - високоокрашівающій пічної техвуглець (Hiqh Colour Furnace).

технічний вуглець ГОСТ

Фарбуюча здатність продукту пов'язана з розміром його частинок. Залежно від їх розміру вуглець технічний підрозділяється по групах:

Середній розмір частинок, нм

Марка пічного техвуглецю

10-15

HCF

16-24

MCF

25-35

RCF

> 36

LCF

Класифікація

Технічний вуглець для гум за ступенем підсилює ефекту поділяють на:

  • Високоусілівающій (протекторний, твердий). Виділяється підвищеною міцністю і опірністю стиранню. Розмір частинок невеликий (18-30 нм). Застосовують в транспортерних стрічках, протектора шин.
  • Полуусілівающій (каркасний, м'який). Розмір частинок середній (40-60 нм). Застосовують в різнопланових гумотехнічних виробах, каркасах шин.
  • Нізкоусілівающій. Розмір частинок великий (понад 60 нм). У шинної промисловості використовується обмежено. Забезпечує необхідну міцність при збереженні високої еластичності в гумотехнічних виробах.

Повна класифікація техвуглецю дана в стандартіASTM D1765-03, прийнятому усіма світовими виробниками продукту і його споживачами. У ньому класифікація, зокрема, ведеться за діапазоном питомої площі поверхні частинок:

№ групи

Середня питома площа поверхні по адсорбції азоту, м2/ г

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

Виробництво технічного вуглецю

Розрізняють три технології отримання промислового техвуглецю, в яких використовується цикл неповного спалювання вуглеводнів:

  • пічної;
  • канальний;
  • ламповий;
  • плазмовий.

Також існує термічний метод, при якому при високих температурах відбувається розкладання ацетилену або природного газу.

виробництво технічного вуглецю

Численні марки, одержувані за рахунок різних технологій, володіють різноманітними характеристиками.

технологія виготовлення

Теоретично можливе отримання технічноговуглецю усіма перерахованими способами, однак понад 96% виробленого продукту отримують пічним способом з рідкого сировини. Метод дозволяє отримувати різноманітні марки техвуглецю з певним набором властивостей. Наприклад, на Омському заводі технічного вуглецю за даною технологією виробляється більше 20 марок техвуглецю.

Загальна технологія така. У реактор, футеровані високо матеріалами, подається природний газ і нагрітий до 800 ° С повітря. За рахунок спалювання природного газу утворюються продукти повного згоряння з температурою 1820-1900 ° С, що містять певну кількість вільного кисню. У високотемпературні продукти повного згоряння впорскується рідке вуглеводневу сировину, попередньо ретельно перемішане і нагріте до 200-300 ° С. Піроліз сировини відбувається при строго контрольованій температурі, яка в залежності від марки випускається техвуглецю має різні значення від 1400 до 1750 ° С.

На певній відстані від місця подачі сировинитермоокислительная реакція припиняється за допомогою впорскування води. Утворилися в результаті піролізу технічний вуглець і гази реакції надходять в воздухоподогреватель, в якому вони віддають частину свого тепла повітрю, що використовується в процесі, при цьому температура углеродогазовой суміші знижується від 950-1000 ° С до 500-600 ° С.

Після охолодження до 260-280 ° С за рахунокдодаткового упорскування води суміш технічного вуглецю і газів направляється в рукавний фільтр, де технічний вуглець відділяється від газів і надходить в бункер фільтра. Виділений технічний вуглець з бункера фільтра по трубопроводу газотранспорту подається вентилятором (турбоповітродувки) в відділення гранулювання.

отримання технічного вуглецю

Виробники технічного вуглецю

Світове виробництво техвуглецю перевищує 10 млн тонн. Така велика потреба в продукті пояснюється, перш за все, його унікальними підсилюють властивостями. Локомотивами галузі є:

  • Aditya Birla Group (Індія) - близько 15% ринку.
  • Cabot Corporation (США) - 14% ринку.
  • Orion Engineered Carbons (Люксембург) - 9%.

Найбільші російські виробники вуглецю:

  • ТОВ «Омсктехуглерод» - 40% російського ринку. Заводи в Омську, Волгограді, Могильові.
  • ВАТ «Ярославський технічний вуглець» - 32%.
  • ВАТ «Ніжнекамсктехуглерод» - 17%.
  • </ Ul </ p>
  • оцінка: