פחמן טכני (GOST 7885-86) - הצגמוצרי פחמן תעשייתיים, המשמשים בעיקר בייצור של גומי כמו מילוי, שיפור תכונות הביצועים שלה שימושי. שלא כמו קוקאין ומגרש, הוא מורכב מפחמן אחד כמעט, דומה במראה לפיח.
כ 70% של פחמן מיוצר משמשלייצור צמיגים, 20% - לייצור מוצרי גומי. כמו כן, פחמן טכני מוצא יישום בצבע ולכה בתעשייה וייצור של דיו להדפסה, שם הוא משמש פיגמנט שחור.
תחום נוסף של היישום הוא הייצורפלסטיק וכבלים. כאן, המוצר הוא הוסיף כמו מילוי ומתן מוצרים מיוחדים נכסים. בכמויות קטנות, פחמן שחור משמש גם בתעשיות אחרות.
פחמן טכני הוא תוצר של התהליך,לרבות טכנולוגיות ההנדסה העדכניות ושיטות השליטה. בשל הניקיון והגדרה מוגדרת של תכונות פיסיקליות וכימיות, אין לה שום קשר עם פיח, שנוצר כתוצר לוואי מזוהם משריפת פחם ומזוט, או בהפעלת מנועי בעירה פנימית בלתי מבוקרים. 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 רווח עקב מילוי של קונדומיםפחמן שחור יש לפיתוח של תעשיית הגומי לא פחות חשוב מאשר גילוי של תופעה של גיפור גומי אפור. 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.
לשפר את התכונות הפיזיות של החומר עקבמבוא של המילוי נקרא חיזוק (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 להפריד לחלוטין לתוך פחמן שחור וגומי באמצעות ממיסים.
כוח של גומי שהתקבלו על בסיס של אלסטומרים החשובים ביותר:
אלסטומר | חוזק מתיחה, MPa | |
ללא גלוטן וולקניזאט | וולקניזאטה עם תוכן פחמן שחור | |
גומי בוטאדיאן | 3,5 | 24,6 |
בוטאדיאן ניטריל גומי | 4,9 | 28,1 |
גומי אתילן-פרופילן | 3,5 | 21,1 |
Polyacrylate גומי | 2,1 | 17,6 |
גומי פוליבוטדין | 5,6 | 21,1 |
הטבלה מציגה את המאפיינים של וולקניזאטים,המתקבל סוגים שונים של גומי ללא מילוי ומלא פחמן שחור. מן הנתונים שניתנו, אנו יכולים לראות כיצד טעינת הפחמן על חוזק מתיחה של גומיות משפיע באופן משמעותי. 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.
טהור פחמנים טבעיים הם יהלומים וגרפיט. יש להם מבנה גבישי שונה מאוד זה מזה. שיטת רנטגן השיקוף 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"מ3.
בניגוד גרפיט, אשר יש תלת ממדיהפחמן הטכני מאופיין רק בהזמנות דו מימדיות. הוא מורכב ממטוסים גרפיים מפותחים היטב, הממוקמים מקבילים זה לזה, אך נעקרו ביחס לשכבות סמוכות - כלומר, המטוסים מכוונים באופן שרירותי ביחס לנורמלי.
במובהק, המבנה גרפיט מושווה בצורה מסודרתסיפון מקופל של קלפים, ומבנה פחמן שחור עם חפיסת קלפים שבהם הקלפים מועברים. בתוך זה, המרווח interplanar גדול יותר מזה של גרפיט הוא 0.350-0.365 ננומטר. לכן, צפיפות של פחמן שחור נמוך מזה של גרפיט והוא בטווח של 1.76-1.9 גרם / cm23, בהתאם למותג (לרוב 1.8 גרם / ס"מ3).
פיגמנט (מכתים) ציונים של פחמן טכני משמשים לייצור של דיו הדפסה, ציפויים, פלסטיק, סיבים, נייר וחומרי בנייה. הם מסווגים ל:
המכתב השלישי מציין תהליך לייצור - כבשן (F) או בערוץ (C). כינויי דוגמא: HCF - שחור פחמן תנור vysokookrashivayuschy (תנור צבע Hiqh).
צבע המוצר קשור לגודל חלקיקים. בהתאם לגודל שלהם, הפחם הטכני מחולק לקבוצות:
גודל החלקיקים הממוצע, ננומטר | מותג של תנור פחמן שחור |
10-15 | HCF |
16-24 | MCF |
25-35 | RCF |
> 36 | LCF |
פחמן טכני עבור גומי במונחים של מידת ההשפעה חיזוק מחולק:
הסיווג המלא של פחמן שחור ניתנת בתקןASTM D1765-03, שאומצה על ידי כל המפיקים בעולם של המוצר ואת הצרכנים. בה, הסיווג, בפרט, מתבצע על פני טווח של שטח מסוים של חלקיקים:
מספר קבוצה | שטח משטח ממוצע ממוצע לספיגת חנקן, 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 |
ישנן שלוש טכנולוגיות לייצור של פחמן תעשייתי שחור, אשר משתמש במחזור של שרפה חלקית של פחמימנים:
יש גם שיטה תרמית שבה פירוק של אצטילן או גז טבעי מתרחשת בטמפרטורות גבוהות.
מותגים רבים, המתקבלים באמצעות טכנולוגיות שונות, יש מגוון של מאפיינים.
תיאורטית, ניתן להשיג טכניפחמן על ידי כל השיטות לעיל, אולם יותר מ 96% של המוצר המיוצר מופק על ידי השיטה תנור מחומרי גלם נוזלי. השיטה מאפשרת להשיג מגוון של מותגים של פחמן שחור עם קבוצה מסוימת של נכסים. לדוגמה, במפעל Omsk של פחמן שחור, טכנולוגיה זו מייצרת יותר מ 20 ציונים של פחמן שחור.
הטכנולוגיה הכללית היא כדלקמן. הכור, מרופד חומרים עקשן גבוהה, מוזן 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, הזנת 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 ההזנההתגובה תרמו חמצון הוא הסתיים על ידי הזרקה של מים. כתוצאה מכך, הפירוליזה הטכנית הפחמנית וגזי התגובה נמסרים לתנור האוויר 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 עקבשל הזרקת מים נוספת, תערובת של פחמן טכני וגזים נשלחת אל מסנן שקיות, שם הפחמן הטכני מופרד מן הגזים ונכנס המסנן הופר. הפחמן הטכני המופרד מהבונקר מסנן על ידי צינור גז ליחידת הגרורציה באמצעות מאוורר (מפוח טורבו).
הייצור העולמי של פחמן שחור עולה על 10 מיליון טון. צורך גדול כזה עבור מוצר נובע, קודם כל, את תכונות חיזוק ייחודי. קטרי הענף הם:
המפיקים הגדולים הפחמן הרוסי:
