
【建】 carbon black process
【化】 carbon black
【經】 procedure in production; process period; production process
production run
炭黑生産過程指通過烴類物質不完全燃燒或熱分解制備碳微粒的工業技術,英文術語為"carbon black manufacturing process"。該工藝主要包括以下環節:
原料處理 以石油餾分、煤焦油或天然氣為原料(GB/T 3778-2011《橡膠用炭黑》标準規定),經預熱後輸送至反應爐。美國材料與試驗協會ASTM D1765标準中特别強調原料的芳烴含量對産品性能的影響。
高溫裂解反應 在1300-1600℃的密閉反應爐中,通過控制空氣/燃料比實現不完全燃燒。此階段生成的基本粒子直徑約10-500納米(國際碳黑協會技術報告,2019版生産工藝指南)。
急冷與收集 采用水噴霧系統在0.1秒内将煙氣溫度從1400℃驟降至650℃以下,終止反應進程。隨後通過袋濾器或電除塵裝置收集碳黑微粒,收集效率可達99.8%(德國DIN 55912工業氣體淨化規範)。
造粒處理 濕法造粒工藝使用粘結劑将粉末狀碳黑制成0.1-1mm的球形顆粒,符合ISO 8511:2011測試标準的堆積密度要求,便于運輸和工業應用。
該過程産生的尾氣經餘熱鍋爐回收能量後可發電,實現能效利用率超85%(中國橡膠工業協會2022年能效白皮書)。主要成品應用于輪胎橡膠(占全球用量70%)、塑料着色、導電材料等領域。
炭黑的生産過程是通過高溫裂解或不完全燃燒碳氫化合物生成納米級碳顆粒的工業過程。目前主流的爐法生産工藝分為以下五個核心階段,并結合其他傳統工藝進行說明:
原料預處理
高溫裂解反應
急冷與分離
後處理工序
環保處理
燈黑法(最古老工藝)
槽黑法
熱裂解法
現代炭黑生産以爐法為主(占比超90%),通過精确控制溫度、原料噴射速度和氧氣比例實現不同性能産品的定制(如N330、N550等牌號)。傳統工藝因效率低或污染大已逐漸淘汰,僅用于特殊領域。
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