Oglekļa tehniskais, tā saņemšana

Tehniskais ogleklis (GOST 7885-86) ir rūpnieciski ražotu oglekļa izstrādājumu veids, ko galvenokārt izmanto gumijas ražošanai kā pildvielu, uzlabojot tā lietderīgās īpašības. Atšķirībā no koksnes un piķa, tas sastāv no gandrīz viena oglekļa, kas pēc formas ir līdzīgs kājumam.

Piemērošanas joma

Apmēram 70% saražotās ogles tiek izmantotas riepām, 20% - gumijas izstrādājumiem. Arī tehniskais ogleklis tiek izmantots krāsu un laku rūpniecībā un drukāšanas krāsu ražošanā, kur tā pilda melno pigmentu lomu.

Vēl viena piemērošanas joma ir plastmasas un kabeļu apvalku ražošana. Šeit produkts tiek pievienots kā pildviela un produktam tiek piešķirtas īpašas īpašības. Nelielos apjomos oglekļa saturs tiek izmantots arī citās nozarēs.

Iezīme

Tehniskais ogleklis ir procesa produkts, kas ietver jaunākās inženiertehnoloģijas un kontroles metodes. Tīrības dēļ un stingri definētu fizikālo un ķīmisko īpašību kopumā tam nav nekāda sakara ar kvēpu, kas veidojas kā piesārņots blakusprodukts no ogļu un degvieleļļu sadedzināšanas, vai neregulētu iekšdedzes dzinēju darbībā. Saskaņā ar vispārpieņemto starptautisko klasifikāciju oglekļa krāsa ir marķēta ar oglekļa (melnā oglekļa krāsa angļu valodā), kausēta angļu valodā - sodrēji. Tas nozīmē, ka šobrīd šie jēdzieni nekādā ziņā nav jaukti.

Armatūras ietekme, pateicoties kaučuku pildīšanai ar oglekli, neietekmēja gumijas nozares attīstību, nevis gumijas vulkanizācijas ar sēra atklāšanu. Gumijas maisījumos ogleklis no daudzām svara sastāvdaļām pēc svara ieņem otro vietu pēc gumijas. Kvēldiega kvalitatīvo rādītāju ietekme uz gumijas izstrādājumu īpašībām ir daudz lielāka nekā galvenās sastāvdaļas - gumijas - kvalitāte.

Īpašību stiprināšana

Materiāla fizisko īpašību uzlabošana, ieviešot pildvielu, tiek saukta par pastiprinājumu, un šādus pildvielas sauc par pastiprinātājiem (oglekli, nogulsnēts silīcija dioksīds). Starp visiem pastiprinātājiem oglekļa ir unikālas tehniskās īpašības. Pirms vulkanizācijas tā saistās ar gumiju, un šo maisījumu nevar pilnībā sadalīt oglekļa veidā un gumijā, izmantojot šķīdinātājus.

Gumijas stiprība, kas iegūta, pamatojoties uz vissvarīgākajiem elastomēriem:

Tabulā parādīti vulkanizātu īpašības, kas iegūtas no dažādiem gumijas veidiem bez uzpildīšanas un pildītas ar oglekļa krāsu. No iegūtajiem datiem mēs redzam, kā oglekļa saturs būtiski ietekmē gumijas stiepes izturību. Starp citu, citi izkliedēti pulveri, ko izmanto gumijas maisījumos, lai iegūtu vēlamo krāsu vai lētāku maisījumu - krīts, kaolīns, talks, dzelzs oksīds un citi nesatur pastiprinošas īpašības.

Struktūra

Tīri dabīgie ogļūdeņraži ir dimanti un grafīts. Viņiem ir kristāliska struktūra, kas ievērojami atšķiras viens no otra. X- rievu difrakcijas metode nosaka dabiskā grafīta un mākslīgās oglekļa materiāla struktūras līdzību. Grafīta oglekļa atomi veido lielus kondensētu aromātisku gredzenveida sistēmu slāņus, kuru interatomiskais attālums ir 0.142 nm. Šie kondensēto aromātisko sistēmu grafīta slāņi parasti tiek saukti par bāzes plaknēm. Attālums starp lidmašīnām ir stingri noteikts un ir 0,335 nm. Visi slāņi ir paralēli viens otram. Grafīta blīvums ir 2,26 g / cm ³ .

Atšķirībā no grafīta, kam ir trīsdimensiju kārtība, oglekļa tehniskajam raksturam ir tikai divdimensiju kārtība. Tas sastāv no labi attīstītām grafīta plaknēm, kas atrodas aptuveni paralēli viena otrai, bet pārvietotas attiecībā pret blakus slāņiem - tas ir, lidmašīnas ir patvaļīgi orientētas attiecībā pret parasto.

Attēla veidā grafīta struktūra tiek salīdzināta ar kārtīgi salocītu karšu klāju un oglekļa krāsas struktūru ar karšu klāju, kurā kartes tiek pārvietotas. Tajā interplanāra atstatums ir lielāks nekā grafīta attālums un ir 0.350-0.365 nm. Tāpēc oglekļa blīvums ir mazāks nekā grafīta blīvums un atkarībā no markas (visbiežāk 1,8 g / cm ³ ) ir 1,76-1,9 g / cm ³ .

Krāsošana

Attīrīšanas krāsu, pārklājumu, plastmasu, šķiedru, papīra un būvmateriālu ražošanā izmanto pigmenta (krāsošanas) tehniskā oglekļa šķirnes. Tos iedala:

• Augstas krāsas oglekļa krāsas (HC);
• Vidēja krāsa (MS);
• Normāla krāsošana (RC);
• Zema krāsa (LC).

Trešā burta apzīmē iegūšanas metodi - krāsns (F) vai kanāla (C) iegūšana. Apzīmējuma piemērs: HCF ir augstas krāsas krāsns ogle (Hiqh krāsu krāsns).

Produkta krāsa ir saistīta ar tā daļiņu lielumu. Atkarībā no to lieluma tehniskais ogleklis ir sadalīts grupās:

Klasifikācija

Tehniskais ogleklis gumijai pēc pastiprinošās iedarbības pakāpes ir sadalīts:

• Ļoti nostiprinošs (protektors, ciets). Tas izceļas ar lielāku izturību un izturību pret nodilumu. Daļiņu izmērs ir sekla (18-30 nm). Lietoti konveijera lentēs, riepu aizsargi.
• Pusautomātiskais (rāmis, mīksts). Daļiņu izmērs ir vidējs (40-60 nm). Tos izmanto dažādos gumijas izstrādājumos, riepu liemeņos.
• Zema stiprināšanās. Daļiņu izmērs ir liels (virs 60 nm). Riepu nozarē tiek izmantots ierobežots veids. Nodrošina nepieciešamo izturību, saglabājot gumijas izstrādājumu elastību.

Pilnīga oglekļa šķiedras klasifikācija ir dota ASTM D1765-03, ko pieņēmuši visi pasaules ražotāji un patērētāji. Tajā jo īpaši klasifikācija tiek veikta virs daļiņu īpašās virsmas diapazona:

Oglekļa ražošana

Ir trīs rūpnieciskās oglekļa krāsas ražošanas tehnoloģijas, kurās izmanto nepilnīgu ogļūdeņražu sadedzināšanas ciklu:

• Krāsns;
• Kanāls;
• Cauruļu lampa;
• Plazma

Ir arī termiskā metode, kurā acetilēna vai dabasgāzes sadalīšanās notiek augstā temperatūrā.

Daudziem zīmoliem, kas iegūti dažādu tehnoloģiju dēļ, ir dažādas īpašības.

Ražošanas tehnoloģija

Teorētiski ir iespējams iegūt oglekli ar visām iepriekšminētajām metodēm, tomēr vairāk nekā 96% saražotā produkta tiek ražots, izmantojot krāsns metodi, izmantojot šķidro izejvielu. Metode ļauj iegūt dažādus oglekļa marķierus ar noteiktu īpašību kopumu. Piemēram, Omskas oglekļa saturošā rūpnīcā šī tehnoloģija ražo vairāk nekā 20 smilšu strūklu markas.

Vispārējā tehnoloģija ir šāda. Reaktoru, kas izklāta ar augsti ugunsizturīgiem materiāliem, piegādā ar dabasgāzi un gaisu, kas uzsildīts līdz 800 ° C. Sadedzinot dabasgāzi, tiek veidoti pilnīgas sadegšanas produkti ar temperatūru 1820-1900 ° C, kas satur noteiktu daudzumu brīvu skābekli. Augstas temperatūras sadegšanas produktos ievada šķidro ogļūdeņražu izejvielu, iepriekš rūpīgi samaisa un sasilda līdz 200-300 ° C. Izejvielu pirolīze notiek stingri kontrolētā temperatūrā, kas, atkarībā no saražotās ogles veida, ir atšķirīga no 1400 līdz 1750 ° C.

Uz noteiktu attālumu no barošanas punkta siltuma oksidācijas reakcija tiek apturēta, ievadot ūdeni. Rezultātā iegūtās tehniskās pirolīzes oglekļa un reakcijas gāzes tiek barotas uz gaisa sildītāju, kurā tās atmeta daļu no to siltuma procesā izmantotajam gaisam, savukārt oglekļa un gāzes maisījuma temperatūra samazinās no 950-1000 ° C līdz 500-600 ° C.

Pēc dzesēšanas līdz 260-280 ° C papildu ūdens iesūknēšanas tehniskā oglekļa un gāzu maisījums tiek nosūtīts uz maisiņu filtru, kur tehniskais ogleklis tiek atdalīts no gāzēm un ieplūst filtrēšanas tvertnē. No filtra bunkera izdalītā oglekļa tērauda cauruļvadā caur ventilatoru (turbopūtes ventilatoru) ievada granulāžas vienību.

Oglekļa ražotāji

Pasaules oglekļa dioksīda ražošana ir vairāk nekā 10 miljoni tonnu. Šāda liela produkta nepieciešamība ir saistīta, pirmkārt, ar tās unikālajām pastiprinošajām īpašībām. Nozares lokomotīves ir:

• Aditya Birla Group (Indija) - aptuveni 15% no tirgus.
• Cabot Corporation (ASV) - 14% no tirgus.
• Orion Engineered Carbons (Luksemburga) - 9%.

Lielākie Krievijas oglekļa ražotāji:

• OOO Omsktehuglerod - 40% no Krievijas tirgus. Augi Omskā, Volgogradā, Mogiļevā.
• AAS Yaroslavl Technical Carbon - 32%.
• OAO Nizhnekamsktehuglerod - 17%.