Texnik uglerod, uni ishlab chiqarish

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-17 19:12

Uglerod qora (GOST 7885-86) sanoat uglerod mahsulotlarining bir turi bo'lib, asosan kauchuk ishlab chiqarishda foydali ishlash xususiyatlarini oshiradigan plomba sifatida ishlatiladi. Koks va pitchdan farqli o'laroq, u deyarli bitta ugleroddan iborat bo'lib, kuyga o'xshaydi.

Dastur doirasi

Ishlab chiqarilgan uglerod qorasining taxminan 70% shinalar ishlab chiqarish uchun, 20% - rezina buyumlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shuningdek, texnik uglerod boʻyoq va lak ishlab chiqarishda va bosma siyoh ishlab chiqarishda qoʻllaniladi, u yerda qora pigment vazifasini bajaradi.

Qo'llashning yana bir sohasi - bu plastmassa va kabel qoplamalarini ishlab chiqarish. Bu erda mahsulot to'ldiruvchi sifatida qo'shiladi va mahsulotlarga maxsus xususiyatlarni beradi. Uglerod qorasi boshqa sohalarda ham kichik hajmlarda ishlatiladi.

Xususiyatlar

Uglerod qorasi eng soʻnggi muhandislik va nazorat usullarini oʻz ichiga olgan jarayon mahsulidir. Uning sofligi va qat'iy belgilangan to'plami tufaylifizikaviy va kimyoviy xossalariga ko'ra, u ko'mir va yoqilg'i moyini yoqish yoki tartibga solinmagan ichki yonish dvigatellarining ishlashi natijasida ifloslangan yon mahsulot sifatida hosil bo'lgan kuyikish bilan hech qanday aloqasi yo'q. Umumiy qabul qilingan xalqaro tasnifga ko'ra, uglerod qorasi Carbon Black (ingliz tilidan tarjima qilingan qora uglerod) deb belgilangan, ingliz tilidagi kuyikish. Ya'ni, bu tushunchalar hozircha hech qanday aralashmagan.

Kauchuklarni uglerod qora bilan to'ldirish tufayli mustahkamlashning ta'siri kauchuk sanoatining rivojlanishi uchun kauchukning oltingugurt bilan vulkanizatsiyasi hodisasini kashf qilishdan kam emas edi. Kauchuk birikmalarida og'irlik bo'yicha ishlatiladigan ko'p miqdordagi ingredientlardan uglerod kauchukdan keyin ikkinchi o'rinni egallaydi. Qora uglerodning sifat ko'rsatkichlarining kauchuk mahsulotlarining xususiyatlariga ta'siri asosiy tarkibiy qism - kauchukning sifat ko'rsatkichlariga qaraganda ancha yuqori.

Xususiyatlarni mustahkamlaydi

Toʻldiruvchini kiritish orqali materialning fizik xususiyatlarini yaxshilash armatura (mustahkamlash), bunday toʻldirgichlar esa kuchaytirgichlar (uglerod qora, choʻkma kremniy oksidi) deb ataladi. Barcha kuchaytirgichlar orasida texnik uglerod haqiqatan ham o'ziga xos xususiyatlarga ega. Vulkanizatsiyadan oldin ham u kauchuk bilan bog'lanadi va bu aralashmani erituvchilar bilan uglerod qora va kauchukga to'liq ajratib bo'lmaydi.

Eng muhim elastomerlarga asoslangan kauchuklarning mustahkamligi:

Elastomer	Chizilish kuchi, MPa
	Toʻldirilmagan vulkanizatsiya	Uglerod qorasi bilan toʻldirilgan vulkanizat
Stirol butadien kauchuk	3, 5	24, 6
NBR	4, 9	28, 1
EPDM	3, 5	21, 1
Poliakrilat kauchuk	2, 1	17, 6
Polibutadien kauchuk	5, 6	21, 1

Jadvalda har xil turdagi kauchuklardan plombasiz olingan va uglerod qora bilan to'ldirilgan vulkanizatlarning xossalari ko'rsatilgan. Yuqoridagi ma'lumotlardan uglerodni to'ldirish kauchukning kuchlanish kuchiga qanday ta'sir qilishini ko'rish mumkin. Aytgancha, kerakli rang berish yoki aralashmaning narxini pasaytirish uchun kauchuk birikmalarida ishlatiladigan boshqa dispers kukunlar - bo'r, kaolin, talk, temir oksidi va boshqalar mustahkamlovchi xususiyatlarga ega emas.

Tuzilishi

Sof tabiiy uglerodlar olmos va grafitdir. Ular bir-biridan sezilarli darajada farq qiladigan kristalli tuzilishga ega. Tabiiy grafit va uglerod qora sun'iy materialning tuzilishidagi o'xshashlik rentgen nurlari diffraktsiyasi bilan aniqlandi. Grafitdagi uglerod atomlari kondensatsiyalangan aromatik halqali tizimlarning katta qatlamlarini hosil qiladi, atomlararo masofa 0,142 nm. Bu grafit qatlamlariquyuqlashgan aromatik tizimlar bazal tekisliklar deyiladi. Samolyotlar orasidagi masofa qat'iy belgilangan va 0,335 nm. Barcha qatlamlar bir-biriga parallel. Grafitning zichligi 2,26 g/sm3.

Uch oʻlchovli tartibli grafitdan farqli oʻlaroq, texnik uglerod faqat ikki oʻlchovli tartib bilan tavsiflanadi. U yaxshi rivojlangan grafit tekisliklardan iborat bo'lib, ular taxminan bir-biriga parallel joylashgan, lekin qo'shni qatlamlarga nisbatan ofset - ya'ni tekisliklar normalga nisbatan o'zboshimchalik bilan yo'n altirilgan.

Grafit strukturasi majoziy ma'noda chiroyli tarzda o'ralgan kartalar palubasiga, uglerod qora tuzilishi esa kartalar siljitiladigan kartalar palubasiga qiyoslanadi. Unda tekisliklar orasidagi masofa grafitnikidan kattaroq va 0,350-0,365 nm. Shuning uchun qora uglerodning zichligi grafit zichligidan past va markaga qarab 1,76-1,9 g/sm³ oralig'ida (ko'pincha 1,8 g/sm) ^3).

Boyalash

Uglerod qorasining pigmentli (rangli) navlari bosma siyohlar, qoplamalar, plastmassalar, tolalar, qog'oz va qurilish materiallari ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Ular quyidagilarga bo'lingan:

• yuqori rangli uglerod qora (HC);
• o'rta (MS);
• normal rang berish (RC);
• past rangli (LC).

Uchinchi harf olish usulini bildiradi - o'choq (F) yoki kanal (C). Belgilanish misoli: HCF - Yuqori rangli o'choq qora (Hiqh rangli pech).

Mahsulotning rang berish kuchi uning zarracha hajmiga bog'liq. Ularning kattaligiga qarab, texnik uglerod guruhlarga bo'linadi:

Oʻrtacha zarracha hajmi, nm	pech qora navi
10-15	HCF
16-24	MCF
25-35	RCF
>36	LCF

Tasnifi

Kauchuk uchun texnik uglerod mustahkamlovchi ta'sir darajasiga ko'ra quyidagilarga bo'linadi:

• Yuqori mustahkamlovchi (protektor, qattiq). U chidamliligi va aşınmaya bardoshliligi bilan ajralib turadi. Zarracha kattaligi kichik (18-30 nm). Konveyer tasmalarida, shinalar protektorlarida ishlatiladi.
• Yarim mustahkamlovchi (ramka, yumshoq). Zarracha kattaligi o'rtacha (40-60 nm). Ular turli xil kauchuk mahsulotlarda, shinalar jasadlarida ishlatiladi.
• Kam daromad. Zarrachalar kattaligi katta (60 nm dan ortiq). Shina sanoatida cheklangan foydalanish. Kauchuk mahsulotlarda yuqori elastiklikni saqlab, kerakli quvvatni ta'minlaydi.

Uglerod qorasining toʻliq tasnifi barcha global mahsulot ishlab chiqaruvchilari va foydalanuvchilari tomonidan qabul qilingan ASTM D1765-03 da berilgan. Unda tasniflash, xususan, zarralarning o'ziga xos sirt maydoni diapazoni bo'yicha amalga oshiriladi:

Guruh	Oʻrtacha aniq hududazot adsorbsiyasi bilan sirt, 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

Uglerod qora ishlab chiqarish

Uglevodorodlarning toʻliq boʻlmagan yonish siklidan foydalanadigan sanoat uglerod qora ishlab chiqarishning uchta texnologiyasi mavjud:

• pech;
• kanal;
• tube;
• plazma.

Asetilen yoki tabiiy gazni yuqori haroratda parchalaydigan termal usul ham mavjud.

Turli texnologiyalar tomonidan ishlab chiqarilgan bir nechta navlar har xil xususiyatlarga ega.

Ishlab chiqarish texnologiyasi

Nazariy jihatdan yuqoridagi barcha usullar bilan uglerod qorasini olish mumkin, ammo ishlab chiqarilgan mahsulotning 96% dan ortig'i suyuq xomashyodan o'choq usulida olinadi. Usul ma'lum xususiyatlarga ega bo'lgan uglerod qorasining turli navlarini olish imkonini beradi. Masalan, Omskdagi uglerod qora zavodi ushbu texnologiya yordamida 20 dan ortiq turdagi uglerod qorasini ishlab chiqaradi.

Umumiy texnologiya bu. Yuqori darajada o'tga chidamli materiallar bilan qoplangan reaktor tabiiy gaz va 800 ° S ga qadar isitiladigan havo bilan oziqlanadi. Tabiiy gazning yonishi tufayli 1820-1900 ° S haroratda, ma'lum miqdorda erkin kislorodni o'z ichiga olgan to'liq yonish mahsulotlari hosil bo'ladi. Suyuq uglevodorod xom ashyosi to'liq yonishning yuqori haroratli mahsulotlariga AOK qilinadi, oldindan yaxshilab aralashtiriladi va 200-300 ° S gacha qizdiriladi. Xom ashyoning pirolizi qat'iy nazorat qilinadigan haroratda amalga oshiriladi, u ishlab chiqarilgan uglerod qora markasiga qarab, 1400 dan 1750 ° S gacha bo'lgan turli qiymatlarga ega.

Xom ashyo etkazib berish joyidan ma'lum masofada suv quyish orqali termooksidlanish reaktsiyasi to'xtatiladi. Piroliz natijasida hosil bo'lgan uglerod qora va reaksiya gazlari havo isitgichiga kiradi va u erda issiqlikning bir qismini jarayonda ishlatiladigan havoga beradi, uglerod-gaz aralashmasining harorati 950-1000 ° S dan kamayadi. 500-600 °S.

Qoʻshimcha suv quyish hisobiga 260-280 °C ga sovutilgandan soʻng, uglerod qora va gazlar aralashmasi qop filtriga yuboriladi, u yerda uglerod qorasi gazlardan ajralib, filtr hunisiga kiradi. Filtr qutisidan ajratilgan uglerod qorasi gaz quvuri orqali fan (turbo blower) orqali granulyatsiya qismiga beriladi.

Uglerod qora ishlab chiqaruvchilar

Global uglerod qora ishlab chiqarish 10 million tonnadan oshadi. Mahsulotga bo'lgan bunday katta talab, birinchi navbatda, uning noyob mustahkamlovchi xususiyatlari bilan izohlanadi. Sanoat lokomotivlari:

• Aditya Birla Group (Hindiston) - bozorning taxminan 15%.
• Cabot Corporation (AQSh) - bozorning 14%.
• Orion muhandislik uglerodlari (Lyuksemburg) - 9%.

Rossiyaning eng yirik uglerod ishlab chiqaruvchilari:

• Omsktehuglerod MChJ - Rossiya bozorining 40%. Omsk, Volgograd, Mogilevdagi zavodlar.
• JSC Yaroslavl Technical Carbon – 32%.
• AJ Nijnekamsktexuglerod – 17%.