Tekninen hiili (GOST 7885-86) - näkymäteollisuuden hiilituotteet, joita käytetään lähinnä kumin valmistuksessa täyteaineena, mikä parantaa sen käyttökelpoisia ominaisuuksia. Toisin kuin koksi ja piki, se koostuu lähes yhdestä hiilestä, joka on samanlainen kuin nokea.
Noin 70% tuotetusta hiilimustasta käytetäänrenkaiden valmistukseen, 20% - kumituotteiden valmistukseen. Myös tekninen hiili löytää maalia ja lakkateollisuutta sekä painovärien tuotantoa, jossa se toimii mustana pigmenttinä.
Toinen sovellusalue on tuotantomuovia ja kaapelihylsyjä. Täällä tuote lisätään täyteaineena ja antaa tuotteille erityisominaisuuksia. Pienissä määrissä hiilimusta käytetään myös muilla teollisuudenaloilla.
Tekninen hiili on prosessin tuote,mukaan lukien uusimmat tekniset teknologiat ja ohjausmenetelmät. Puhtaudestaan ja tiukasti määritellystä fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksistaan sillä ei ole mitään tekemistä sonnin kanssa, joka on muodostunut saastuneeksi sivutuotteeksi hiilen ja polttoöljyn palamisesta tai sääntelemättömien polttomoottoreiden toiminnasta. Yleisesti hyväksytyn kansainvälisen luokituksen mukaan hiilimusta on nimeltään Carbon Black (musta hiili englanniksi), noki englanniksi - noki. Eli nämä käsitteet tällä hetkellä eivät ole missään tapauksessa sekaisin.
Kumien täyttöön liittyvän hyötyvaikutuksen vaikutusHiilimustalla on kehitetty kumiteollisuutta yhtä tärkeä kuin kumiharmaan vulkanoinnin ilmiön löytäminen. Kumiyhdisteissä hiilen, joka on peräisin useista ainesosista, jota käytetään painon mukaan, on toinen kumin jälkeen. Hiilimustan laadullisten indikaattorien vaikutus kumituotteiden ominaisuuksiin on paljon suurempi kuin tärkeimmän ainesosan laatu - kumia.
Parantaa materiaalin fyysisiä ominaisuuksiatäyteaineen syöttöä kutsutaan vahvikkeeksi (vahviste), ja tällaisia täyteaineita kutsutaan vahvisteiksi (hiilimusta, saostettu piidioksidi). Kaikilla vahvistimilla hiilellä on ainutlaatuinen tekninen ominaisuus. Jo ennen vulkanointia se sitoo kumia ja tätä seosta ei voida erottaa täysin hiilimustasta ja kumista liuottimien avulla.
Tärkeimpien elastomeerien perusteella saadut kengän lujuus:
elastomeeri | Vetolujuus, MPa | |
Täyttämätön vulkanisaatti | Vulcanisaatti hiilimustalla | |
Butadieenikumi | 3,5 | 24,6 |
Butadieenitriilikumi | 4,9 | 28,1 |
Eteeni-propyleenikumi | 3,5 | 21,1 |
Polyakrylaattikumi | 2,1 | 17,6 |
Polybutadieenikumi | 5,6 | 21,1 |
Taulukossa on esitetty vulkanisaattien ominaisuudet,joka on valmistettu erilaisista kumista ilman täyttöä ja täytetty hiilimustalla. Saadetuista tiedoista voimme nähdä, kuinka kumin kovuuskestävyyden hiilikuormitus vaikuttaa merkittävästi. Muuten muut hajautuneet jauheet, joita käytetään kumiseoksissa halutun värin tai halvemman seoksen aikaansaamiseksi - liitu, kaoliini, talkki, rautaoksidi ja muut eivät ole lujittavia ominaisuuksia.
Puhtaat hiilivedyt ovat timantteja ja grafiittia. Niillä on kiteinen rakenne, joka eroaa merkittävästi toisistaan. Röntgendiffraktiomenetelmä luo samanlaisuuden luonnollisen grafiitin ja keinotekoisen hiilimustan materiaalin rakenteeseen. Grafiittihiilatomit muodostavat suuria kerroksia kondensoituneita aromaattisia rengasmuotoisia järjestelmiä, joiden interatominen etäisyys on 0,142 nm. Näitä kondensoituneita aromaattisia järjestelmiä käyttäviä grafiittikerroksia kutsutaan yleisesti basal planeiksi. Tasojen välinen etäisyys on tarkasti määritetty ja on 0,335 nm. Kaikki kerrokset ovat rinnakkain toistensa kanssa. Grafiitin tiheys on 2,26 g / cm3.
Toisin kuin grafiitti, jolla on kolmiulotteinentekniselle hiilelle on ominaista vain kaksiulotteinen tilaus. Se koostuu hyvin kehittynyt grafiitti konetta, joka on järjestetty suunnilleen samansuuntaisesti toistensa, mutta sivuun suhteessa viereisiin kerroksiin - eli satunnaisesti suuntautuneita tasossa normaali suhde.
Kuvioissa grafiittirakennetta verrataan siististitaitettu korttipaketti ja hiilimustan rakenne, jossa korttipaketti, jossa kortit siirretään. Siinä interplanar-etäisyys on suurempi kuin grafiitin ja on 0,350-0,365 nm. Näin ollen, hiilimusta tiheys on pienempi kuin tiheys grafiitti ja se on 1,76-1,9 g / cm3, riippuen tuotemerkistä (useimmiten 1,8 g / cm3).
Pigmentti (värjäys) teknisen hiilen laatuja käytetään painomusteiden, pinnoitteiden, muovien, kuitujen, paperin ja rakennusmateriaalien valmistukseen. Ne luokitellaan seuraavasti:
Kolmas kirjain tarkoittaa menetelmää - uunin (F) tai kanavan (C) saamiseksi. Esimerkki nimityksestä: HCF on korkealaatuinen uunipuuhiili (Hiqh Color Furnace).
Tuotteen väri liittyy hiukkasten kokoon. Teknisestä hiilestä on niiden koosta riippuen jaettu ryhmiin:
Keskimääräinen hiukkaskoko, nm | Uunin musta hiili |
10-15 | HCF |
16-24 | MCF |
25-35 | RCF |
> 36 | LCF |
Kumin tekninen hiili vahvistusvaikutuksen osalta jakautuu seuraavasti:
Täydellinen hiilimustan luokittelu on annettu standardissaASTM D1765-03, jonka kaikki maailman tuotevalmistajat ja sen kuluttajat ovat hyväksyneet. Siinä luokitellaan erityisesti hiukkasten ominaispinta-alan vaihteluvälillä:
Ryhmän numero | Typen typen adsorption keskimääräinen ominaispinta-ala, 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 |
Hiilivetyjen puutteellisessa poltossa käytetään kolmea tekniikkaa teollisen hiilimustan tuotannossa:
On myös lämpömenetelmä, jossa asetyleenin tai maakaasun hajoaminen tapahtuu korkeissa lämpötiloissa.
Lukuisat eri teknologialla saadut tuotemerkit ovat erilaisia ominaisuuksia.
Teoriassa on mahdollista saada teknisiä tietojahiili kaikkien edellä mainittujen menetelmien avulla, mutta yli 96% tuotetusta tuotteesta tuotetaan uunin menetelmällä nestemäisistä raaka-aineista. Menetelmällä voidaan saada aikaan erilaisia hiilimustan merkkejä tietyillä ominaisuuksilla. Esimerkiksi Omskin hiilimustan tehtaalla tämä tekniikka tuottaa yli 20 hiilimustan laatua.
Yleinen tekniikka on seuraava. Reaktori, joka on vuorattu korkealla tulenkestävillä materiaaleilla, syötetään maakaasulla ja ilmalla, jota kuumennetaan 800 ° C: seen. Polttamalla maakaasua muodostetaan kokonaan palamistuotteita, joiden lämpötila on 1820 - 1900 ° C ja jossa on tietty määrä vapaata happea. Korkeassa lämpötilassa palamistuotteissa ruiskutetaan nestemäistä hiilivetysyöttöä, sekoitetaan huolella huolellisesti ja kuumennetaan 200-300 ° C: seen. Raaka-aineiden pyrolyysi tapahtuu tiukasti valvotussa lämpötilassa, joka tuotetun hiilimustan tuotemerkistä riippuen on eri arvoja 1400 - 1750 ° C.
Tietty etäisyys syöttöpisteestäTermo-hapettava reaktio päättyy veden injektoimalla. Pyrolyysillä muodostuvien hiilimustan ja reaktiokaasujen päästä ilman lämmitin, jossa ne antavat muodostavat osan sen lämmön ilmaan menetelmässä käytettävä lämpötila seoksen uglerodogazovoy laskee 950-1000 ° C: sta 500-600 ° C: ssa
Jäähdytyksen jälkeen 260-280 ° C: seenlisävesiruiske, teknisen hiilen ja kaasujen seos lähetetään pussisuodattimeen, jossa tekninen hiili erotetaan kaasusta ja tulee suodattimelle. Suodatinputkesta erotettu tekninen hiili johdetaan kaasuputkella rakeistusyksikköön tuulettimella (turbo-puhallin).
Maailman hiilimustan tuotanto ylittää 10 miljoonaa tonnia. Tällainen suuri tarve tuotteelle johtuu ensinnäkin sen ainutlaatuisista vahvistusominaisuuksista. Alueen veturit ovat:
Suurimmat venäläiset hiilen tuottajat:
