Techninė anglis, jos gamyba

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-17 19:00

Suodė (GOST 7885-86) yra pramoninių anglies gaminių tipas, daugiausia naudojamas gumos gamyboje kaip užpildas, pagerinantis jo naudingas eksploatacines savybes. Skirtingai nuo kokso ir pikio, jį sudaro beveik viena anglis, atrodo kaip suodžiai.

Taikymo sritis

Maždaug 70% pagamintos suodžių sunaudojama padangų gamybai, 20% - gumos gaminių gamybai. Techninė anglis taip pat naudojama dažų ir lako gamyboje bei spausdinimo dažų gamyboje, kur ji veikia kaip juodas pigmentas.

Kita taikymo sritis yra plastikų ir kabelių apvalkalų gamyba. Čia produktas pridedamas kaip užpildas ir suteikia gaminiams ypatingų savybių. Suodžiai taip pat nedideliais kiekiais naudojami kitose pramonės šakose.

Savybė

Suodė yra proceso, apimančio naujausius inžinerinius ir valdymo metodus, produktas. Dėl savo grynumo ir griežtai apibrėžto rinkiniofizinių ir cheminių savybių, tai neturi nieko bendra su suodžiais, susidarančiais kaip užterštas šalutinis produktas deginant anglį ir mazutą arba veikiant nereguliuojamiems vidaus degimo varikliams. Pagal visuotinai priimtą tarptautinę klasifikaciją suodžiai yra žymimi angliškai juoda (juoda anglis išvertus iš anglų kalbos), suodžiai angliškai yra suodžiai. Tai reiškia, kad šios sąvokos šiuo metu niekaip nesumaišytos.

Armatūros efektas dėl gumų užpildymo suodžiu buvo ne mažiau svarbus gumos pramonės vystymuisi nei gumos vulkanizavimo siera fenomeno atradimas. Gumos mišiniuose anglis iš daugelio pagal svorį naudojamų ingredientų užima antrą vietą po gumos. Suodžių kokybės rodiklių įtaka gumos gaminių savybėms yra daug didesnė nei pagrindinės sudedamosios dalies – gumos – kokybės rodiklių.

Sustiprinančios savybės

Medžiagos fizinių savybių gerinimas įdedant užpildą vadinamas armatūra (sustiprinimu), o tokie užpildai – stiprintuvais (suodžiai, nusodintas silicio oksidas). Tarp visų stiprintuvų techninė anglis turi tikrai unikalių savybių. Dar prieš vulkanizavimą jis jungiasi su guma ir šio mišinio negalima visiškai atskirti į suoodę ir gumą su tirpikliais.

Gumos stiprumas, pagrįstas svarbiausiais elastomerai:

Elastomeras	Tempimas, MPa
	Neužpildytas vulkanizavimas	Vulkanizuokite, užpildytą suodžiu
Stirolo butadieno kaučiukas	3, 5	24, 6
NBR	4, 9	28, 1
EPDM	3, 5	21, 1
Poliakrilato guma	2, 1	17, 6
Polibutadieno guma	5, 6	21, 1

Lentelėje pateiktos vulkanizuotų medžiagų, gautų iš įvairių rūšių gumos be užpildo ir užpildytų suodžiu, savybės. Iš aukščiau pateiktų duomenų matyti, kaip anglies užpildymas reikšmingai veikia gumos atsparumą tempimui. Beje, kiti disperguoti milteliai, naudojami gumos mišiniuose norimai spalvai suteikti arba mišinio savikainą sumažinti – kreida, kaolinas, talkas, geležies oksidas ir kiti, stiprinamųjų savybių neturi.

Struktūra

Gryna natūrali anglis yra deimantai ir grafitas. Jie turi kristalinę struktūrą, kuri labai skiriasi viena nuo kitos. Natūralaus grafito ir dirbtinės medžiagos suodžių struktūros panašumas nustatytas rentgeno spindulių difrakcija. Anglies atomai grafite sudaro didelius kondensuotų aromatinių žiedų sistemų sluoksnius, kurių tarpatominis atstumas yra 0,142 nm. Šie grafito sluoksniaikondensuotos aromatinės sistemos vadinamos bazinėmis plokštumomis. Atstumas tarp plokštumų yra griežtai apibrėžtas ir yra 0,335 nm. Visi sluoksniai yra lygiagrečiai vienas kitam. Grafito tankis yra 2,26 g/cm3.

Skirtingai nuo grafito, kurio tvarka yra trimatė, techninei anglies struktūrai būdinga tik dvimatė tvarka. Jį sudaro gerai išvystytos grafito plokštumos, esančios maždaug lygiagrečios viena kitai, bet nukrypusios gretimų sluoksnių atžvilgiu – tai yra, plokštumos yra savavališkai orientuotos normalios atžvilgiu.

Grafitinė struktūra perkeltine prasme lyginama su tvarkingai sulankstyta kortų kalade, o suodžių struktūra – su kortų kalade, kurioje kortos perstumtos. Jame tarpplaninis atstumas yra didesnis nei grafito ir yra 0,350-0,365 nm. Todėl suodžių tankis yra mažesnis nei grafito tankis ir yra 1,76–1,9 g/cm³, priklausomai nuo prekės ženklo (dažniausiai 1,8 g/cm). ^3).

Dažymas

Pigmentinės (dažančios) suodžių rūšys naudojamos spausdinimo dažų, dangų, plastikų, pluoštų, popieriaus ir statybinių medžiagų gamyboje. Jie skirstomi į:

• aukštos spalvos suodžiai (HC);
• vidutinė (MS);
• normalus dažymas (RC);
• žemos spalvos (LC).

Trečioji raidė nurodo gavimo būdą - krosnis (F) arba kanalas (C). Pavadinimo pavyzdys: HCF – High Color Furnace Black (Hiqh Color Furnace).

Gaminio spalvinimo galia priklauso nuo jo dalelių dydžio. Atsižvelgiant į dydį, techninė anglis skirstoma į grupes:

Vidutinis dalelių dydis, nm	Krosnių juoda klasė
10-15	HCF
16-24	MCF
25-35	RCF
>36	LCF

Klasifikacija

Techninė gumos anglis pagal sustiprinimo efekto laipsnį skirstoma į:

• Labai sutvirtina (protektorius, kietas). Jis pasižymi padidintu patvarumu ir atsparumu dilimui. Dalelių dydis yra mažas (18-30 nm). Naudojamas konvejerių juostose, padangų protektoriuose.
• Pusiau armuojantis (karkasinis, minkštas). Dalelių dydis yra vidutinis (40-60 nm). Jie naudojami įvairiems gumos gaminiams, padangų karkasams.
• Mažas stiprinimas. Dalelių dydis yra didelis (virš 60 nm). Ribotas naudojimas padangų pramonėje. Suteikia reikiamą stiprumą, išlaikant didelį gumos gaminių elastingumą.

Visa suodžių klasifikacija pateikta ASTM D1765-03, priimta visų pasaulinių gaminių gamintojų ir vartotojų. Jame klasifikavimas visų pirma atliekamas pagal dalelių specifinio paviršiaus plotą:

Grupė	Vidutinis konkretus plotaspaviršius azoto adsorbcija, 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

Suodžių gamyba

Yra trys pramoninės suodžių gamybos technologijos, kuriose naudojamas neužbaigtas angliavandenilių degimo ciklas:

• krosnis;
• kanalas;
• vamzdis;
• plazma.

Taip pat yra terminis metodas, kuris skaido acetileną arba gamtines dujas esant aukštai temperatūrai.

Kelių rūšių, pagamintų naudojant skirtingas technologijas, charakteristikos skiriasi.

Gamybos technologija

Teoriškai galima gauti suodžių visais aukščiau nurodytais būdais, tačiau daugiau nei 96% pagaminamo produkto gaunama krosnies metodu iš skystų žaliavų. Šis metodas leidžia gauti įvairių rūšių suodžių su tam tikromis savybėmis. Pavyzdžiui, Omsko suodžių gamykla, naudodama šią technologiją, gamina daugiau nei 20 rūšių suodžių.

Bendra technologija yra tokia. Reaktorius, išklotas labai ugniai atspariomis medžiagomis, tiekiamas gamtinėmis dujomis ir oru, įkaitintu iki 800°C. Dėl gamtinių dujų degimo susidaro visiško degimo produktai, kurių temperatūra yra 1820–1900 ° C, kuriuose yra tam tikras kiekis laisvo deguonies. Į aukštos temperatūros pilno degimo produktus įpurškiamos skystos angliavandenilių žaliavos, prieš tai gerai išmaišomos ir kaitinamos iki 200-300 °C. Žaliavų pirolizė vyksta griežtai kontroliuojamoje temperatūroje, kuri, priklausomai nuo gaminamos suodžių markės, skiriasi nuo 1400 iki 1750 °С.

Tam tikru atstumu nuo žaliavų tiekimo vietos termooksidacinė reakcija sustabdoma įpurškiant vandenį. Pirolizės metu susidariusios suodžiai ir reakcijos dujos patenka į oro šildytuvą, kur dalį šilumos atiduoda procese naudojamam orui, o anglies-dujų mišinio temperatūra sumažėja nuo 950-1000 °С iki 500–600 °С.

Atšaldžius iki 260-280 °C dėl papildomo vandens įpurškimo, suodžių ir dujų mišinys siunčiamas į maišinį filtrą, kur suodžiai atskiriami nuo dujų ir patenka į filtro bunkerį. Atskirta suodžiai iš filtro dėžės per dujotiekį ventiliatoriumi (turbopūte) tiekiama į granuliavimo sekciją.

Suanglės gamintojai

Pasaulinė suodžių gamyba viršija 10 mln. tonų. Tokia didelė produkto paklausa visų pirma paaiškinama jo unikaliomis sutvirtinančiomis savybėmis. Pramonės lokomotyvai yra:

• Aditya Birla Group (Indija) – apie 15 % rinkos.
• Cabot Corporation (JAV) – 14 % rinkos.
• Orion Engineered Carbons (Liuksemburgas) – 9%.

Didžiausi Rusijos anglies dioksido gamintojai:

• Omsktehuglerod LLC – 40% Rusijos rinkos. Gamyklos Omske, Volgograde, Mogiliove.
• JSC Jaroslavlio techninė anglis – 32%.
• JSC Nizhnekamsktekhuglerod – 17%.