詳細(xì)介紹炭黑生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)顏料炭黑的原料是石油產(chǎn)品和瀝青煤焦油產(chǎn)品。通過烴類在高溫下不*燃燒或熱解而成。
 
1、燈黑生產(chǎn)工藝
 
歷*zui早的炭黑生產(chǎn)法是燈黑生產(chǎn)工藝，在該工藝過程中，原料在直徑大至1.5m的平坦的燃燒鐵盤上燃燒，含有炭黑的燃燒氣體由內(nèi)鋪有磚塊的排氣罩收集，然后通過彎管（彎折1/4）和通火管到達(dá)沉積的裝置。為了控制所產(chǎn)炭黑的特性，應(yīng)當(dāng)保證在燃燒盤和排氣罩之間的間隙附近，原料主要作不*燃燒。而在稍進(jìn)管道里面，燃燒在氧氣不足下發(fā)生熱烈解，因而形成較大的炭黑顆粒，由于這些原因，組成較寬范圍的粒徑分布，主要特征為顆粒粗大。由于在燃燒盤和排氣罩間隙間形成的顆粒只有小部分能與空氣中的氧份接觸，因此這些炭黑只有少量的表面氧化物，相應(yīng)的PH值呈中性，并且揮發(fā)份極少。
 
2、 氣黑的生產(chǎn)工藝
 
氣黑此名稱源于其生產(chǎn)過程：原料烴加熱時(shí)先氣化，然后由可自燃的氣體（供以能量）作為載體帶到燃燒器內(nèi)，炭黑在這些蝙蝠形的燃燒器所發(fā)出的大量扇形的火焰中生成。由于每束火焰都較小且在空氣中燃燒，炭黑的形成，與燈黑生產(chǎn)工藝很不同（不*燃燒）。在此炭黑顆粒很細(xì)，根據(jù)不同種類，平均粒徑在10~30nm之間，氣黑平均粒徑為13nm。燃燒的火焰上，是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的充水轉(zhuǎn)鼓，炭黑在轉(zhuǎn)鼓上沉積，在經(jīng)刮到把炭黑刮走，當(dāng)溫度仍高時(shí)，新生成炭黑與空氣中的氧接觸，于是發(fā)生部分氧化，形成了大量的酸性基團(tuán)，相應(yīng)氣黑PH值介于酸性范圍。并可得到約6%的揮發(fā)份，代表其表面氧化物含量。
 
3、槽黑的生產(chǎn)工藝
 
這種生產(chǎn)工藝以天然氣作原料，槽黑的工藝與氣黑生產(chǎn)工藝的氣體燃燒過程相似，天然氣燃燒，發(fā)出許多扇形火焰，得到的產(chǎn)品與氣黑類似，而不同的是這里采用了平坦的水冷U形槽作為炭黑的沉積槽。由于生態(tài)和經(jīng)濟(jì)原因，許多年前就停止了這種方法的使用。而氣黑的生產(chǎn)不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，而此氣法炭黑工藝仍在運(yùn)用。
 
4、爐黑生產(chǎn)工藝
 
氣黑是在開放大氣中生產(chǎn)的，但爐黑生產(chǎn)工藝則是在缺氧條件下的密閉爐中進(jìn)行的。使用的不是許多束小火，而是一團(tuán)大火焰，以油類作原料，并加入可燃?xì)怏w使之達(dá)到爐內(nèi)所需溫度。而改變爐黑生產(chǎn)工藝條件，可得到所需要之顏料黑。比如：不同條件下，炭黑可達(dá)到廣闊的平均粒徑范圍，從80nm到小至15nmj，更直到細(xì)小至氣黑那樣小的顆粒。但對(duì)于同一粒徑，氣黑和爐黑還是有區(qū)別的，主要是表面化學(xué)不同。爐黑產(chǎn)品較為粗糙，平均粒徑為40nm。此外，當(dāng)采用爐黑生產(chǎn)工藝時(shí)，可加入少量的堿性化合物或其它添加劑以改變聚集體的聚集度和類型，由此可得到高結(jié)構(gòu)或低結(jié)構(gòu)的炭黑。
 
由于爐黑是在幾乎低于大氣壓及空氣不足條件下生產(chǎn)出來的。所以它們大部分缺乏酸性表面氧化物，然而卻發(fā)現(xiàn)了其面所提到的呈堿性反應(yīng)的吡喃酮結(jié)構(gòu)。關(guān)于爐黑的堿性PH值，是因?yàn)樵诮K止炭黑生成時(shí)噴射淬化冷水中加入堿土，以及為降低結(jié)構(gòu)而添加的堿性鹽。另外，如果此爐黑不再進(jìn)行氧化后處理，則其揮發(fā)份含量較低。