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Technischer Kohlenstoff, dessen Herstellung

Ruß (GOST 7885-86) – Typ Industriekohlenstoffprodukte, verwendet meist im Kautschuk als Füllstoff, seine vorteilhaften Leistungseigenschaften zu verstärken. Im Gegensatz zu Koks und Pech ist fast ein Ruß im Aussehen ähnelt.

Anwendungsgebiet

Etwa 70% des erzeugten Rußes wird für die Herstellung von Reifen verwendet werden, 20% – für die Herstellung von Gummiprodukten. Auch technische Kohlenstoff wird in der Lackherstellung und produzieren Druckfarben verwendet, wo er als schwarzes Pigment dient.

Ein weiteres Anwendungsgebiet – die Herstellung von Kunststoffen und der Kabelmantel. Hier wird das Produkt als Füllstoff zugesetzt, und die Herstellung der Produkte von besonderen Eigenschaften. In kleinem Maßstab wird Ruß in anderen Branchen.

Feature

Ruß – Prozess Produkt neueste Engineering – Technologien und mit Methoden der Kontrolle. Aufgrund seiner Reinheit und ein streng definierten Satz von physikalischen und chemischen Eigenschaften, es hat nichts mit Ruß als Nebenprodukt aus kontaminiertem Kohle und Heizöl oder die ungeregelten gebildet zu tun Verbrennungsmotoren. Nach allgemeinem internationalen Klassifikation von Ruß akzeptiert bezeichnet Carbon Black (Ruß in der Übersetzung aus dem Englischen), Ruß auf Englisch – Ruß. Das heißt, diese Begriffe sind zur Zeit in keiner Weise verwirrt.

Verstärkungseffekt aufgrund Rußes gefüllter Kautschuk hatte nicht weniger wichtig als die Öffnung Schwefel Gummivulkanisierung Bedingungen für die Entwicklung der Gummiindustrie. Die Kautschukzusammensetzungen Kohlenstoff eine große Anzahl von Bestandteilen Gewicht an zweiten Kautschuk. Die Wirkung der qualitativen Eigenschaften von Ruß für Gummiprodukte wesentlich größer ist als qualitativer Primärbestand – Kautschuk.

Verstärkungseigenschaften

Verbesserten physikalischen Eigenschaften eines Materials durch einen Füllstoff genannte Verstärkung (Verstärkung) Einbringen und solche Verstärker werden als Füllstoffe (Ruß, gefälltes Silica). Unter allen Verstärkern wirklich einzigartige Eigenschaften von Kohlenstoff technisch. Sogar vor dem Aushärten bindet es mit dem Kautschuk, und das Gemisch kann nicht vollständig in Ruß und Kautschuk mit Lösungsmitteln getrennt werden.

Stärke-Gummi, von den großen Elastomeren abgeleitet:

Elastomer

Zugfestigkeit, MPa

ungefüllt Vulkanisat

Vulkanisate mit Ruß gefüllt

Styrol-Butadien-Kautschuk

3.5

24.6

Butadienkautschuk

4.9

28.1

Ethylen-Propylen-Kautschuk

3.5

21.1

Polyacrylat-Kautschuk

2.1

17.6

Polybutadien-Kautschuk

5.6

21.1

Die Tabelle zeigt die Eigenschaften der Vulkanisate aus verschiedenen Arten von Gummi ungefüllt und gefüllt mit Ruß erhalten. Aus diesen Daten kann es stark auf die Stärke Kautschukkomponente Zug beeinflusst gesehen, wie der Kohlenstoffgehalt werden. Durch die Art und Weise, andere partikuläre Pulver in Kautschukmischungen verwendet, um die gewünschte Farbe oder eine Mischung Verbilligung zu verleihen, – Kreide, Kaolin, Talk, Eisenoxid und andere haben keine Verstärkungseigenschaften.

Struktur

Rein natürlicher Kohlenstoff – das Diamant und Graphit. Sie haben Kristallstruktur deutlich voneinander verschieden. Diffraction ray Ähnlichkeiten in der Struktur des natürlichen Graphits hergestellt und das künstliche Material ist Ruß. Kohlenstoffatome in Form von Graphit großen ringförmigen Schichten aromatische Systeme kondensiert ist, mit einem Atomabstand 0,142 nm. Diese graphitischen Blätter aromatische Systeme kondensiert werden Basalebenen genannt. Der Abstand zwischen den Ebenen ist streng definiert und ist 0,335 nm. Alle Schichten sind parallel zueinander angeordnet sind. Graphite Dichte beträgt 2,26 g / cm 3.

Im Gegensatz zu Graphit eine dreidimensionale Anordnung aufweist, Ruß durch nur zweidimensionale Regelmßigkeit charakterisiert. Es besteht aus gut entwickelten Graphitebenen, angeordnet ungefähr parallel zueinander verlaufen, jedoch versetzt zu benachbarten Schichten – das heißt, die statistisch in einer Ebene normal Beziehung orientiert.

Förmige Graphitstruktur im Vergleich mit ordentlich gestapelt Kartenspiel und der Rußstruktur mit einem Kartenspiel, bei dem die Karten verschoben sind. Es interplanaren Abstand größer als die von Graphit und 0,350-0,365 nm. Daher wird der Ruß Dichte niedriger als Graphit , dass von und innerhalb von 1,76-1,9 g / cm 3, je nach dem Grad (in der Regel 1,8 g / cm 3).

Färbung

Der Pigment (Einfärben) von Rußen in der Herstellung von Druckfarben, Lacken, Kunststoffen, Fasern, Papier und Baustoffen. Sie werden wie folgt dar:

  • vysokookrashivayuschy Ruß (SB);
  • sredneokrashivayuschy (MS);
  • normalnookrashivayuschy (RC);
  • nizkookrashivayuschy (LC).

Der dritte Buchstabe bezeichnet ein Verfahren zur Herstellung von – einem Ofen (F) oder den Kanal (C). Beispiel Bezeichnungen: HCF – vysokookrashivayuschy Ofenruß (Hiqh Colour Furnace).

Produkt Färbevermögen auf die Größe seiner Teilchen bezogen. Je nach Größe Kohlenstoff unterteilt Technische in Gruppen:

Mittlere Teilchengröße, nm

Mark Ofenrußes

10-15

HCF

16-24

MCF

25-35

RCF

> 36

LCF

Einstufung

Ruß für Kautschuk Wirkung des Grades Verstärkungs ist unterteilt in:

  • Vysokousilivayuschy (Lauffläche, fest). Vorausgesetzt, eine erhöhte Festigkeit und Abriebfestigkeit. Die Partikelgröße klein ist (18-30 nm). Verwendet in Förderbändern, Reifenlaufflächen.
  • Poluusilivayuschy (Drahtgitter-, weich). durchschnittlicher Teilchengröße (40-60 nm). Verwendet in den unterschiedlichsten Industriegummiwaren, Karkassen.
  • Nizkousilivayuschy. Die Partikelgröße groß ist (mehr als 60 nm). Die Reifenindustrie verwendet, ist begrenzt. Es sorgt für die nötige Festigkeit, während eine hohe Elastizität in den Gummiprodukten beibehalten wird.

Eine vollständige Klassifikation von Ruß ist in der Norm ASTM D1765-03 angegeben, angenommen von den Herstellern der aller Welt von dem Produkt und seinen Konsumenten. Es Klassifikation, insbesondere auf dem Bereich der spezifischen Oberfläche der Teilchen durchgeführt:

Gruppennummer

Die durchschnittliche spezifische Oberfläche durch Stickstoffadsorption m 2 / 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

Herstellung von Kohlenstoff

Es gibt drei Technologie der industriellen Ruß, der in einem Zyklus der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen verwendet wird:

  • Backofen;
  • Kanal;
  • Rohr;
  • Plasma.

Es gibt auch ein thermisches Verfahren, bei dem die Zersetzung von Erdgas oder Acetylen bei hohen Temperaturen.

Zahlreiche Marken durch eine Vielzahl von Technologien haben verschiedene Eigenschaften erhalten.

Fertigungstechnik

Theoretisch möglich Ruß all obigen Verfahren zu erhalten, aber mehr als 96% des hergestellten Produkts wird durch ein Ofenverfahren der flüssigen Beschickung vorbereitet. Das Verfahren erlaubt es mit einem bestimmten Satz von Eigenschaften eine Vielzahl von Marken von Ruß zu erhalten. Zum Beispiel für Ruß Omsk Pflanze mit dieser Technologie wird mehr als 20 Ruß Markierungen gemacht.

Allgemeine Technologie. Die ausgekleideten Reaktor vysokoogneupornymi Materialien geliefert Erdgas und erhitzt auf 800 ° C Luft. Durch Verbrennen von Erdgas produziert vollständige Verbrennungsprodukte eine Temperatur 1820-1900 ° C, eine bestimmte Menge an freiem Sauerstoff enthält. In den Hochtemperatur-Produkten vollständiger Verbrennung der flüssigen Kohlenwasserstoffbeschickung eingespritzt wird, sorgfältig vorgemischt und erhitzt auf 200-300 ° C Pyrolyse des Einsatzmaterials erfolgt bei einer streng kontrollierten Temperatur, die in Abhängigkeit von der Marke der Kohlenstoff hergestellten schwarzen unterschiedliche Werte 1400-1750 ° C aufweisen

In einem gewissen Abstand von dem Zufuhrraum thermooxidative Reaktion durch Wassereinspritzung beendet. Gebildet durch die Pyrolyse des Ruß und die Reaktionsgase geben Sie den Lufterhitzer, in der sie geben einen Teil seiner Wärme an die Luft in dem Verfahren verwendet wird, sinkt die Temperatur des Gemisches aus uglerodogazovoy 950-1000 ° C auf 500-600 ° C

Nach dem Abkühlen auf 260-280 ° C durch die zusätzliche Einspritzung von Wasser der Mischung aus Ruß und Gasen wird auf die gesendete Beutelfilter, in dem Ruß vom Gas getrennt wird , und tritt in den Filtertrichter. Der abgetrennte Ruß aus dem Trichter Filter für Gastransportleitung zugeführt wird Lüfter (Gebläse) in einer Granulier-Einheit.

Hersteller von Ruß

Die weltweite Produktion von Ruß ist mehr als 10 Millionen Tonnen. Solch eine große Nachfrage nach dem Produkt ist die einzigartigen Verstärkungseigenschaften zurückzuführen. Lokomotiven Branchen sind:

  • Aditya Birla Group (Indien) – etwa 15% des Marktes.
  • Cabot Corporation (USA) – 14% des Marktes.
  • Orion Engineered Carbons (Luxemburg) – 9%.

Die größten Hersteller von Carbon Russisch:

  • Ltd. "Omsktehuglerod" – 40% des russischen Marktes. Pflanzen in Omsk, Volgograd, Mogilev.
  • OAO "Yaroslavl technischer Kohlenstoff" – 32%.
  • JSC "Nizhnekamsktekhuglerod" – 17%.