Koolstof technisch, zijn ontvangstbewijs

Technische koolstof (GOST 7885-86) is een soort van industriële koolstofproducten, die voornamelijk gebruikt worden bij de productie van rubber als vulmiddel, waardoor de bruikbare prestatie-eigenschappen worden verbeterd. In tegenstelling tot cola en toonhoogte bestaat het uit bijna één koolstof, vergelijkbaar met roet.

Toepassingsgebied

Ongeveer 70% geproduceerd koolzwart wordt gebruikt voor banden, 20% voor rubberproducten. Technische koolstof vindt ook applicatie in de verf- en lakindustrie en de productie van drukinkten, waar het de rol van zwart pigment uitmaakt.

Een ander toepassingsgebied is de productie van kunststoffen en kabelmantels. Hier wordt het product toegevoegd als vuller en geeft de producten speciale eigenschappen. In kleine volumes wordt ook koolsuur gebruikt in andere industrieën.

kenmerken

Technische koolstof is een product van een proces dat de nieuwste techniektechnieken en controlemethoden omvat. Door zijn zuiverheid en een strikt gedefinieerde reeks fysische en chemische eigenschappen heeft het niets te maken met roet, gevormd als een verontreinigd bijproduct uit de verbranding van kolen en brandstof, of bij de werking van onregelmatige verbrandingsmotoren. Volgens de algemeen aanvaarde internationale classificatie is carbon black aangeduid met Carbon Black (zwarte koolstof in het Engels), roet in Engels - roet. Dat wil zeggen, deze concepten zijn op dit moment niet gemengd.

Het effect van versterking door het vullen van rubberen met koolzwart had niet minder betekenis voor de ontwikkeling van de rubberindustrie dan de ontdekking van de vulkanisatie van rubber door zwavel. In rubberverbindingen staat koolstof uit een groot aantal ingrediënten gewichtsbestand tweede na rubber. De invloed van kwalitatieve indicatoren van koolzwarte op de eigenschappen van rubberproducten is veel groter dan de kwaliteit van het hoofdbestanddeel - rubber.

Versterkende eigenschappen

Verbetering van de fysische eigenschappen van het materiaal door het invoeren van vulstof heet versterking, en dergelijke vulstoffen worden versterkers genoemd (koolzwart, neergeslagen silica). Onder alle versterkers heeft koolstof een uniek technisch karakter. Zelfs voor vulcanisatie bindt het aan rubber, en dit mengsel kan niet volledig worden verdeeld in koolzwart en rubber met behulp van oplosmiddelen.

Sterkte van rubbers verkregen op basis van de belangrijkste elastomeren:

De tabel toont de eigenschappen van vulcanizaten verkregen uit verschillende soorten rubber zonder vulling en gevuld met koolzwart. Uit de gegeven data kunnen we zien hoe de koolstofgehalte de treksterkte van rubbers aanzienlijk beïnvloedt. Overigens hebben andere gedispergeerde poeders die in rubbermengsels worden gebruikt om de gewenste kleur of goedkoper mengsel te geven - krijt, kaolien, talk, ijzeroxide en anderen geen versterkende eigenschappen bezitten.

structuur

Zuivere natuurlijke koolstoffen zijn diamanten en grafiet. Ze hebben een kristallijne structuur, die aanzienlijk van elkaar verschilt. De X- ray diffractie methode vestigt een gelijkenis in de structuur van natuurlijk grafiet en het kunstmatige koolstofzwarte materiaal. De koolstofatomen in grafiet vormen grote lagen gecondenseerde aromatische ringvormige systemen, met een interatomische afstand van 0,142 nm. Deze grafietlagen van gecondenseerde aromatische systemen worden gewoonlijk aangeduid als basisvliegtuigen. De afstand tussen de vliegtuigen is strikt bepaald en bedraagt 0.335 nm. Alle lagen zijn evenwijdig aan elkaar. De dichtheid van grafiet is 2,26 g / cm3.

In tegenstelling tot grafiet, die driedimensionaal is, wordt koolstoftechnisch gekenmerkt door slechts tweedimensionale volgorde. Het bestaat uit goed ontwikkelde grafietvliegtuigen, die ongeveer evenwijdig aan elkaar liggen, maar verplaatst zijn ten opzichte van aangrenzende lagen - dat wil zeggen dat vliegtuigen willekeurig georiënteerd zijn ten opzichte van de normale.

Figuurlijk wordt de structuur van grafiet vergeleken met een netjes gevouwen kartonnen kaart, en de structuur van koolzwart met een dek van kaarten waarin de kaarten verschoven worden. Daarin is de interplanarafstand groter dan die van grafiet en is 0.350-0.365 nm. Daarom is de dichtheid van koolstofzwart lager dan de dichtheid van grafiet en ligt het gebied van 1,76-1,9 g / cm3, afhankelijk van het merk (meestal 1,8 g / cm ³ ).

kleur

Pigment (kleuring) kwaliteiten van technisch koolstof worden gebruikt bij de vervaardiging van drukinkten, coatings, kunststoffen, vezels, papier en bouwmaterialen. Ze zijn ingedeeld in:

• Hoogkleurig koolzwart (HC);
• Medium kleur (MS);
• Normale kleuring (RC);
• Lage kleuring (LC).

De derde letter geeft de werkwijze voor het verkrijgen van - oven (F) of kanaal (C). Voorbeeld van de aanduiding: HCF is een hoge-kleur ovenskool (Hiqh Color Furnace).

De kleur van het product is gerelateerd aan de grootte van zijn deeltjes. Afhankelijk van hun grootte is de technische koolstof verdeeld in groepen:

classificatie

Technische koolstof voor rubberen door de mate van versterkend effect is verdeeld in:

• Zeer versterkend (loopvlak, hard). Het wordt onderscheiden door verhoogde sterkte en weerstand tegen slijtage. De deeltjesgrootte is ondiep (18-30 nm). Gebruikt in transportbanden, bandbeschermers.
• Halfversterkte (frame, zacht). De deeltjesgrootte is medium (40-60 nm). Ze worden gebruikt in verschillende rubberen producten, bandkarkassen.
• Nizkousilivayuschy. De deeltjesgrootte is groot (meer dan 60 nm). In de bandindustrie wordt op beperkte wijze gebruikt. Biedt de nodige kracht, met behoud van hoge elasticiteit in rubberproducten.

De volledige classificatie van carbon black is gegeven in ASTM D1765-03, goedgekeurd door alle fabrikanten van het product van de wereld en haar consumenten. Daarbij wordt de classificatie in het bijzonder over het bereik van het specifieke oppervlak van de deeltjes uitgevoerd:

Koolstofzwarte productie

Er zijn drie technologieën voor de productie van industriële koolzwart, die een cyclus van onvolledige verbranding van koolwaterstoffen gebruikt:

• oven;
• kanaal;
• Buislamp;
• plasma.

Er is ook een thermische methode waarbij ontleding van acetyleen of aardgas bij hoge temperaturen plaatsvindt.

Verschillende merken, verkregen door verschillende technologieën, hebben verschillende eigenschappen.

Productietechnologie

Theoretisch is het mogelijk om door alle bovenstaande methoden koolzwavel te verkrijgen, echter wordt meer dan 96% van het geproduceerde product door de ovenmethode uit vloeibare grondstoffen geproduceerd. De methode maakt het mogelijk om een verscheidenheid aan merken van koolzwarte te verkrijgen met een bepaalde set eigenschappen. Bijvoorbeeld, bij de Omsk-fabriek van koolzwart produceert deze technologie meer dan 20 merken carbon black.

De algemene technologie is als volgt. De reactor, gevoerd met hoog vuurvaste materialen, wordt geleverd met aardgas en lucht verwarmd tot 800 ° C. Door het verbranden van aardgas worden producten van volledige verbranding met een temperatuur van 1820-1900 ° C gevormd, die een bepaalde hoeveelheid vrije zuurstof bevatten. In de hoge temperatuur verbrandingsproducten wordt een vloeibaar koolwaterstofvoedingsmiddel geïnjecteerd, voorzichtig gemengd en verwarmd tot 200-300 ° C. Pyrolyse van grondstoffen komt voor bij een strikt gecontroleerde temperatuur, die, afhankelijk van het merk van geproduceerd koolzwart, verschillende waarden heeft van 1400 tot 1750 ° C.

Op een bepaalde afstand van het voedingspunt wordt de thermische oxidatie reactie gestopt door injectie van water. De resulterende technische pyrolyse koolstof- en reactiegassen worden toegevoerd aan de luchtverwarmer waarin zij hun warmte opleveren aan de in het proces gebruikte lucht, terwijl de temperatuur van het koolstof-gasmengsel afneemt van 950-1000 ° C tot 500-600 ° C.

Na afkoeling tot 260-280 ° C door extra waterinjectie, wordt het mengsel van technische koolstof en gassen naar het zakfilter gestuurd , waar de technische koolstof van de gassen wordt gescheiden en in de filterbak komt. Dedicated carbon black van de filter bunker wordt via een gas transmissie pijpleiding door een ventilator (turbo-blower) naar de granulatie-eenheid geleid.

Fabrikanten van koolstofzwart

De wereldproductie van koolzwart is meer dan 10 miljoen ton. Zo'n grote behoefte aan een product komt voorop vanwege zijn unieke versterkende eigenschappen. Locomotieven van de industrie zijn:

• Aditya Birla Group (India) - ongeveer 15% van de markt.
• Cabot Corporation (USA) - 14% van de markt.
• Orion Engineered Carbons (Luxemburg) - 9%.

De grootste Russische koolstofproducenten:

• OOO Omsktehuglerod - 40% van de Russische markt. Planten in Omsk, Volgograd, Mogilev.
• OJSC Yaroslavl Technische Koolstof - 32%.
• OAO Nizhnekamsktehuglerod - 17%.