Proizvodnja čađe

Tehnički ugljik (čađa, tehnički ugljik) proizvod je izgaranja ugljikovodika ili biljnih ulja s nastankom finih crnih čestica. Proizvodnja se provodi u kontroliranim uvjetima u specijaliziranim poduzećima, što omogućuje dobivanje tvari željenih svojstava i homogene konzistencije.

Povijesna pozadina

Čađa dobivena spaljivanjem organske tvari na lomu koristi se od davnina. Ljudi su odavno primijetili da se fini crni “prah” koji ostaje nakon sagorijevanja drva (i ugljena) može koristiti za crtanje, crtanje ili maskiranje bojanja tijela.

Kasnije, čađa se koristila u starom Egiptu za pisanje pisama na papirusu, au Kini - na bambusovim tabletama. Nakon što je izumljena metoda proizvodnje papira, proizvodnja ugljika postala je raširena vrsta zanatske proizvodnje. 1892. godine razvijena je tehnologija za sintezu čađe u industrijskom mjerilu, nazvana kanalnim procesom. Od 1947. najpopularnija metoda bila je uljna peć.

opis

Čađa je konglomerat malih čestica koje se uglavnom sastoje od atoma ugljika. Promatranje pod elektronskim mikroskopom pokazuje da imaju složenu strukturu, od kojih su neke spojene zajedno.

Linearne dimenzije pojedinih sfernih elemenata određene su pojmom "veličine čestica", a veličina lanca čestica naziva se "struktura". Na površini čađe formiraju se različite funkcionalne skupine, kao što su hidroksil ili karboksil: njihov broj, sastav i aktivnost nazivaju se "površinska kemija".

nekretnine

Veličina, struktura i kemija površine imaju veliki utjecaj na ponašanje čađe. Promjer sfernih čestica je glavno svojstvo, koje uvelike utječe na crnilo i disperzibilnost kada se čađa miješa sa smolama, bojama, tintama ili drugim tvarima. Što je veličina čestica manja, to se više pojavljuje čađa (apsorpcija svjetlosnih valova se povećava). Međutim, disperzija u ovom slučaju postaje teška zbog povećanja sile koagulacije.

Kao i veličina čestica, struktura također utječe na crninu i disperzibilnost čađe. Povećanje veličine strukture povećava disperzivnost, ali smanjuje crnilo. Čađa s većom strukturom ima osobito izvrsna vodljiva svojstva.

Na površini čađe postoje različite funkcionalne skupine kemijskih spojeva. Ovaj materijal je po svojstvima i strukturi sličan bojama i pigmentnim tvarima. Stupanj “sličnosti” (kompatibilnost, interakcija) varira ovisno o vrsti i broju funkcionalnih skupina. Na primjer, čađa s velikim postotkom hidroksilne skupine idealno se kombinira s tiskarskim (tiskarskim) tintama, pokazujući izvrsnu disperzibilnost.

imenovanje

Karbon je materijal s tisućljetnom poviješću, korišten je kao boja prije Krista. Danas se veća količina ove tvari (do 70% ukupne svjetske proizvodnje) koristi u proizvodnji guma kao veziva i materijala za ojačanje. Još 20% se koristi u sintezi gume. Posljednjih godina u gumarskoj industriji sve više se dodaje “bijela” čađa, ali dobiveni proizvodi, premda estetski osvajaju, još su inferiorni u stupnju prianjanja kotača na površinu.

Budući da čađa ima nanočestice s različitim funkcijama, kao što je ultraljubičasta apsorpcija i provođenje, koristi se u različitim područjima znanosti i industrije.

Primjeri uporabe

Naravno, uporaba ugljika nije ograničena na proizvodnju guma i guma. Druge namjene:

• Sredstvo za bojenje za tinte i boje. Tehnički ugljik ima veću snagu toniranja u usporedbi s crnim željezom ili organskim pigmentima. U tom smislu, široko se koristi za novinske tinte, tinte za tisak, kao crni pigment ili toner za ispisivanje pisača.
• Sredstva za bojanje parcela i filma. Čađa ima visoku otpornost na nijansiranje i toplinski je stabilna. Također, ugljik je odličan za apsorpciju ultraljubičastog svjetla, pružajući materijal odličnu otpornost na štetne zrake. Smole s dodatkom čađe koriste se u proizvodnji automobilskih odbojnika, kao zaštitni premaz za čelične proizvode od prirodnih i atmosferskih utjecaja.
• Elektrovodljivi agens. Čestice ugljika imaju kristalnu strukturu tipa grafita, koja pruža izvrsnu električnu vodljivost. Zbog toga se materijal široko koristi kao provodljivo punilo pomiješano s plastikom, elastomerima, bojama, ljepilima, filmovima i pastama. Na primjer, kako bi se spriječilo nakupljanje statičkog naboja, potrebna je električna provodljivost kapica goriva i cijevi za gorivo automobila. Zbog toga se čađa koristi kao izvrsno antistatičko sredstvo.
• Materijal povezan s elektroničkom opremom. Čađa osigurava stabilan otpor i stoga se koristi kao materijal povezan s elektroničkom opremom u različitim komponentama zaslona, ​​magnetskim trakama i drugim materijalima za snimanje. Mitsubishi Chemical, na primjer, razvija čađu s različitim kombiniranim funkcijama za posebne primjene.

Proizvodnja čađe

Čađa se proizvodi termičkom razgradnjom ili djelomičnim izgaranjem pomoću ugljikovodika kao što je nafta ili prirodni plin. Biljna ulja mogu se manje koristiti. Karakteristike čađe variraju ovisno o proizvodnom procesu.

Najveći proizvođači su Rusija, Ukrajina, Njemačka, SAD, Japan, Indija, Kina. Među domaćim tvrtkama ističu se Omsk, Yaroslavl i Nizhnekamsk postrojenja za čađu.

tehnologije

Postoje četiri glavna načina dobivanja čađe:

• Proces pećnice. Ova metoda omogućuje dobivanje visokokvalitetne ugljene čađe puhanjem nafte ili nafte iz ugljena (koristi se kao sirovina) u visokotemperaturnom plinu za njihovo djelomično izgaranje. Ova tehnologija je pogodna za masovnu proizvodnju zbog svoje visoke učinkovitosti i omogućuje široku kontrolu karakteristika proizvoda, kao što su veličina čestica ili struktura.
• Proces kanala. U ovoj metodi djelomično izgorjelo gorivo (prirodni plin se najčešće koristi kao sirovina) je u kontaktu s čeličnim žlijebom ohlađenim vodom. Kao rezultat oksidacije nastaju mikročestice čađe, koje se talože u koritu.
• Acetilenski (termički) postupak. Čađ se formira toplinskom razgradnjom acetilenskog plina. Rezultirajuće čađe ima duže strukture i veću kristalnost. Uglavnom se koristi za proizvodnju električki vodljivih elemenata.
• Proces svjetiljke Metoda omogućuje dobivanje proizvoda sakupljanjem čađe iz para nastalih pri izgaranju biljnih ulja ili crnogoričnog drva. Tehnologija je zastarjela i nije prikladna za masovnu proizvodnju, ali omogućuje generiranje ugljika određene boje. Danas, na polu-rukotvorinu, čađa se sakuplja u istočnoj Aziji za kaligrafske štapići.

OJSC "Yaroslavl Technical Carbon"

Tvrtka je osnovana 1962. godine i jedan je od svjetskih lidera u proizvodnji čađe. Kapaciteti omogućuju generiranje više od 200.000 tona proizvoda od 15 robnih marki, od kojih je 11 u skladu s međunarodnim standardima ASTM. 80% čađe se izvozi u Europu, SAD, Aziju. Glavni partneri su kemijski giganti Semperit, Goodyear, Trelleborg, Michelin, Nokian, Continental. YATU se nalazi u TOP-5 proizvođačima ugljika i zauzima 2,5% svjetskog tržišta.

Omsk Technical Carbon LLC

Najveća ruska proizvodnja. Oprema omogućuje godišnje primanje do 205.000 tona proizvoda. Postrojenje je počelo s radom 07. travnja 1944., a projektni kapacitet bio je samo 10.000 tona.

Od 1992. godine tvornica čađe počela je istraživati ​​inozemna tržišta. Većinu čađe konzumiraju ruska i europska poduzeća kao što su Sibur, Michelin, Pirelli, Goodyear, Continental AG. Tvrtka proizvodi 20 vrsta ugljika, što odgovara državnim standardima i ASTM standardu.

DD "Nizhnekamsktehglerod"

Tvrtka je jedan od vodećih proizvođača čađe u Ruskoj Federaciji i svijetu. Na proizvodnim lokacijama proizvodi se 14 vrsta čađe, koje odgovaraju domaćim i međunarodnim propisima. Glavni partneri su domaće tvrtke Nizhnekamskshina, RTI-Kauchuk, Organska sinteza, Balakovo RTI, Kvart, Uralsky Plant RTI.