
【建】 carbon black process
【化】 carbon black
【经】 procedure in production; process period; production process
production run
炭黑生产过程指通过烃类物质不完全燃烧或热分解制备碳微粒的工业技术,英文术语为"carbon black manufacturing process"。该工艺主要包括以下环节:
原料处理 以石油馏分、煤焦油或天然气为原料(GB/T 3778-2011《橡胶用炭黑》标准规定),经预热后输送至反应炉。美国材料与试验协会ASTM D1765标准中特别强调原料的芳烃含量对产品性能的影响。
高温裂解反应 在1300-1600℃的密闭反应炉中,通过控制空气/燃料比实现不完全燃烧。此阶段生成的基本粒子直径约10-500纳米(国际碳黑协会技术报告,2019版生产工艺指南)。
急冷与收集 采用水喷雾系统在0.1秒内将烟气温度从1400℃骤降至650℃以下,终止反应进程。随后通过袋滤器或电除尘装置收集碳黑微粒,收集效率可达99.8%(德国DIN 55912工业气体净化规范)。
造粒处理 湿法造粒工艺使用粘结剂将粉末状碳黑制成0.1-1mm的球形颗粒,符合ISO 8511:2011测试标准的堆积密度要求,便于运输和工业应用。
该过程产生的尾气经余热锅炉回收能量后可发电,实现能效利用率超85%(中国橡胶工业协会2022年能效白皮书)。主要成品应用于轮胎橡胶(占全球用量70%)、塑料着色、导电材料等领域。
炭黑的生产过程是通过高温裂解或不完全燃烧碳氢化合物生成纳米级碳颗粒的工业过程。目前主流的炉法生产工艺分为以下五个核心阶段,并结合其他传统工艺进行说明:
原料预处理
高温裂解反应
急冷与分离
后处理工序
环保处理
灯黑法(最古老工艺)
槽黑法
热裂解法
现代炭黑生产以炉法为主(占比超90%),通过精确控制温度、原料喷射速度和氧气比例实现不同性能产品的定制(如N330、N550等牌号)。传统工艺因效率低或污染大已逐渐淘汰,仅用于特殊领域。
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