Texniki karbon, onun istehsalı

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-17 18:40

Karbon qara (GOST 7885-86) əsasən rezin istehsalında onun faydalı performans xüsusiyyətlərini artıran doldurucu kimi istifadə olunan sənaye karbon məhsulları növüdür. Koks və pitchdən fərqli olaraq o, demək olar ki, bir karbondan ibarətdir, hisə bənzəyir.

Tətbiq sahəsi

İstehsal olunan karbon qaranın təqribən 70%-i təkərlərin istehsalı üçün, 20%-i rezin məmulatlarının istehsalı üçün istifadə olunur. Həmçinin, texniki karbon boya və lak istehsalında və çap mürəkkəblərinin istehsalında istifadə olunur və burada qara piqment rolunu oynayır.

Başqa bir tətbiq sahəsi plastik və kabel örtüklərinin istehsalıdır. Burada məhsul bir doldurucu kimi əlavə edilir və məhsullara xüsusi xüsusiyyətlər verilir. Karbon qarası digər sənayelərdə də kiçik həcmdə istifadə olunur.

Xüsusiyyət

Karbon qara ən son mühəndislik və idarəetmə üsullarını özündə birləşdirən prosesin məhsuludur. Təmizliyinə və ciddi şəkildə müəyyən edilmiş dəstinə görəfiziki-kimyəvi xassələri nəzərə alınmaqla, onun kömür və mazutun yanması və ya nizamlanmayan daxiliyanma mühərriklərinin işləməsi nəticəsində çirklənmiş əlavə məhsul kimi əmələ gələn hislə heç bir əlaqəsi yoxdur. Ümumi qəbul edilmiş beynəlxalq təsnifata görə, karbon qara Karbon Qara (ingilis dilindən tərcümədə qara karbon), ingilis dilində his isə hisdir. Yəni bu anlayışlar hazırda heç bir şəkildə qarışdırılmayıb.

Kauçukların karbon qara ilə doldurulması nəticəsində möhkəmləndirmənin təsiri rezin sənayesinin inkişafı üçün kükürdün kükürdlə vulkanlaşması fenomeninin kəşfindən heç də az əhəmiyyət kəsb etmirdi. Rezin birləşmələrində çəkiyə görə istifadə edilən çoxlu sayda inqrediyentlərdən olan karbon rezindən sonra ikinci yeri tutur. Karbon qarasının keyfiyyət göstəricilərinin rezin məmulatlarının xassələrinə təsiri əsas tərkib hissəsi olan kauçukun keyfiyyət göstəricilərindən qat-qat böyükdür.

Gücləndirici xüsusiyyətlər

Doldurucu daxil etməklə materialın fiziki xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması armatur (armatur) adlanır və belə doldurucular gücləndiricilər (karbon qara, çökmüş silikon oksidi) adlanır. Bütün gücləndiricilər arasında texniki karbon həqiqətən unikal xüsusiyyətlərə malikdir. Hətta vulkanizasiyadan əvvəl o, rezinlə birləşir və bu qarışığı həlledicilərlə tamamilə karbon qarasına və rezinə ayırmaq olmaz.

Ən vacib elastomerlərə əsaslanan rezinlərin gücü:

Elastomer	Dartılma gücü, MPa
	Doldurulmamış vulkanizasiya	Karbon qarası ilə doldurulmuş vulkanize
Stirol Butadien Kauçuk	3, 5	24, 6
NBR	4, 9	28, 1
EPDM	3, 5	21, 1
Poliakrilat rezin	2, 1	17, 6
Polibutadien rezin	5, 6	21, 1

Cədvəl müxtəlif növ rezinlərdən doldurulmadan alınan və karbon qarası ilə doldurulmuş vulkanizatların xüsusiyyətlərini göstərir. Yuxarıdakı məlumatlardan karbon doldurulmasının kauçukun dartılma gücünə necə əhəmiyyətli dərəcədə təsir etdiyini görmək olar. Yeri gəlmişkən, istədiyiniz rəng vermək və ya qarışığın maya dəyərini az altmaq üçün rezin birləşmələrində istifadə olunan digər dispers tozlar - təbaşir, kaolin, talk, dəmir oksidi və başqaları gücləndirici xüsusiyyətlərə malik deyil.

Struktur

Saf təbii karbonlar almaz və qrafitdir. Onlar bir-birindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənən kristal quruluşa malikdirlər. Təbii qrafit və karbon qara süni materialın strukturunda oxşarlıq rentgen şüalarının difraksiyası ilə müəyyən edilmişdir. Qrafitdəki karbon atomları atomlararası məsafəsi 0,142 nm olan kondensasiya olunmuş aromatik halqa sistemlərinin böyük təbəqələrini əmələ gətirir. Bu qrafit təbəqələriqatılaşdırılmış aromatik sistemlərə bazal təyyarələr deyilir. Təyyarələr arasındakı məsafə ciddi şəkildə müəyyən edilmişdir və 0,335 nm-dir. Bütün təbəqələr bir-birinə paraleldir. Qrafitin sıxlığı 2,26 q/sm3.

Üçölçülü nizama malik olan qrafitdən fərqli olaraq texniki karbon yalnız ikiölçülü nizamla xarakterizə olunur. O, yaxşı işlənmiş qrafit müstəvilərindən ibarətdir, təxminən bir-birinə paralel yerləşir, lakin bitişik təbəqələrə nisbətdə ofsetdir - yəni təyyarələr normala görə ixtiyari oriyentasiya olunur.

Qrafit strukturu obrazlı şəkildə səliqəli şəkildə qatlanmış kart göyərtəsi ilə, karbon qara strukturu isə kartların yerdəyişdirildiyi kart göyərtəsi ilə müqayisə edilir. Onda planarası məsafə qrafitdən daha böyükdür və 0,350-0,365 nm-dir. Buna görə də, karbon qarasının sıxlığı qrafitin sıxlığından aşağıdır və markadan asılı olaraq 1,76-1,9 q/sm³ diapazonundadır (ən çox vaxt 1,8 q/sm) ^3).

Boyama

Piqmentləşdirilmiş (rəngləndirici) karbon qara növləri çap mürəkkəblərinin, örtüklərin, plastiklərin, liflərin, kağızların və tikinti materiallarının istehsalında istifadə olunur. Onlar təsnif edilir:

• yüksək rəngli karbon qara (HC);
• orta (MS);
• normal rəngləmə (RC);
• aşağı rəngli (LC).

Üçüncü məktub alınma üsulunu göstərir - soba (F) və ya kanal (C). Təyinat nümunəsi: HCF - Qara Yüksək Rəngli Ocaq (Hiqh Rəngli Ocaq).

Məhsulun rəngləmə gücü onun hissəcik ölçüsü ilə bağlıdır. Ölçüsündən asılı olaraq texniki karbon qruplara bölünür:

Orta hissəcik ölçüsü, nm	Soba qara dərəcəli
10-15	HCF
16-24	MCF
25-35	RCF
>36	LCF

Təsnifat

Rezin üçün texniki karbon gücləndirici təsir dərəcəsinə görə bölünür:

• Yüksək gücləndirici (protektor, sərt). Artan davamlılıq və aşınmaya davamlılıq ilə ayrılır. Hissəcik ölçüsü kiçikdir (18-30 nm). Konveyer lentlərində, təkər protektorlarında istifadə olunur.
• Yarımmöhkəmləndirici (çərçivə, yumşaq). Hissəcik ölçüsü ortadır (40-60 nm). Onlar müxtəlif rezin məmulatlarında, təkər karkaslarında istifadə olunur.
• Aşağı qazanc. Hissəcik ölçüsü böyükdür (60 nm-dən çox). Təkər sənayesində məhdud istifadə. Kauçuk məhsullarında yüksək elastikliyi qoruyarkən lazımi gücü təmin edir.

Karbon qarasının tam təsnifatı bütün qlobal məhsul istehsalçıları və istifadəçiləri tərəfindən qəbul edilən ASTM D1765-03-də verilmişdir. Burada təsnifat, xüsusən də hissəciklərin xüsusi səth sahəsinin diapazonuna görə aparılır:

Qrup	Orta xüsusi sahəazot adsorbsiyasına görə səth, 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

Karbon qarasının istehsalı

Sənaye karbonu istehsalı üçün karbohidrogenlərin natamam yanma dövründən istifadə edən üç texnologiya var:

• soba;
• kanal;
• tube;
• plazma.

Asetilen və ya təbii qazı yüksək temperaturda parçalayan termal üsul da var.

Fərqli texnologiyalar tərəfindən istehsal edilən birdən çox qiymətlər fərqli xüsusiyyətlərə malikdir.

İstehsal texnologiyası

Nəzəri cəhətdən yuxarıda göstərilən üsulların hamısı ilə karbon qara əldə etmək mümkündür, lakin istehsal olunan məhsulun 96%-dən çoxu soba üsulu ilə maye xammaldan əldə edilir. Metod müəyyən xüsusiyyətlər dəsti ilə müxtəlif dərəcəli karbon qarası əldə etməyə imkan verir. Məsələn, Omsk Karbon Qara Zavodu bu texnologiyadan istifadə edərək 20 növdən çox karbon qarası istehsal edir.

Ümumi texnologiya budur. Yüksək odadavamlı materiallarla örtülmüş reaktor təbii qaz və 800°C-yə qədər qızdırılan hava ilə qidalanır. Təbii qazın yanması səbəbindən 1820-1900 ° C temperaturda, müəyyən miqdarda sərbəst oksigen ehtiva edən tam yanma məhsulları əmələ gəlir. Maye karbohidrogen xammalı yüksək temperaturda tam yanma məhsullarına vurulur, əvvəlcədən yaxşıca qarışdırılır və 200-300 °C-ə qədər qızdırılır. Xammalın pirolizi, istehsal olunan karbon qarasının markasından asılı olaraq, 1400 ilə 1750 ° С arasında müxtəlif dəyərlərə malik olan ciddi nəzarət edilən temperaturda baş verir.

Xammalın tədarükü yerindən müəyyən məsafədə suyun vurulması ilə termooksidləşmə reaksiyası dayandırılır. Piroliz nəticəsində əmələ gələn karbon qara və reaksiya qazları hava qızdırıcısına daxil olur, burada istiliklərinin bir hissəsini prosesdə istifadə olunan havaya verir, karbon-qaz qarışığının temperaturu isə 950-1000 °С-dən aşağı düşür. 500-600 °С.

Əlavə su vurulması səbəbindən 260-280 °C-ə qədər soyuduqdan sonra karbon qarası və qazların qarışığı torba filtrinə göndərilir, burada karbon qara qazlardan ayrılaraq filtr bunkerinə daxil olur. Filtr qutusundan ayrılmış karbon qara qaz boru kəməri vasitəsilə fan (turbo üfürən) vasitəsilə qranulyasiya bölməsinə verilir.

Karbon qara istehsalçıları

Qlobal karbon qara istehsalı 10 milyon tonu ötür. Məhsula belə böyük tələbat, ilk növbədə, onun unikal gücləndirici xüsusiyyətləri ilə izah olunur. Sənayenin lokomotivləri bunlardır:

• Aditya Birla Group (Hindistan) - bazarın təxminən 15%-i.
• Cabot Corporation (ABŞ) - bazarın 14%-i.
• Orion Mühəndis Karbonları (Lüksemburq) - 9%.

Rusiyanın ən böyük karbon istehsalçıları:

• Omsktehuglerod MMC – Rusiya bazarının 40%-i. Omsk, Volqoqrad, Mogilevdə zavodlar.
• JSC Yaroslavl Technical Carbon – 32%.
• SSC Nijnekamsktexuglerod – 17%.