炭黑

炭黑炭黑：carbonblack一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，范围从10-3000m2/g（全自动F-Sorb2400比表面积分析仪BET法测试），是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。比重1.8-2.1由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。1.炭黑的基本结构：炭黑是由碳氢化合物在高温裂解下产生的。由于碳氢化合物在高温下易于环化，因此，炭黑的碳原子环化的结果是形成六角形形成的网状结构，与石墨的结构比较类似。炭黑的形成时间很短，因此，粒子相当小。在炭黑粒子中，若干碳原子构成的六边形平面组成层面，每个层面约100个碳原子，层面间的垂直距离为0.35nm，3层到5层层面组成微晶体。微晶体高度在1.3-1.6nm，宽度为2nm左右。众多微晶体围绕一个中心堆砌，形成一个炭黑粒子。一般来说，炭黑微晶的排列越不规整，活性点越多，补强效果越好。分析结果表明，炭黑的化学成分主要是碳元素，还有少量的氧、氢、硫元素以及其他杂质和水分。2.炭黑基本性质：1表面活性和表面化学性质：炭黑粒子的化学活性：炭黑粒子与橡胶的结合能力。因此，炭黑粒子的化学活性越大，补强效果越好。所以炭黑粒子的化学活性是补强效果的第一影响因素??强度因素。炭黑粒子化学活性来源于：例子中微晶结构的不饱和性和粒子表面的含氧基团。容易理解炭黑粒子层面的边缘的碳原子具有很强的化学活性（内侧的碳原子由于多苯核共轭作用，相当稳定），炭黑粒子由数千个层面组成，所以炭黑的活性很高。此外，微晶排布越不规整，露出来的层面边缘越多，粒子的活性越高。此外，炭黑形成时，活性表面会与含氧气体发生反应，形成含氧基团。而含氧基团又使炭黑粒子表现出不同的表面化学性质。含氧基团的存在对橡胶分子链形成化学吸附作用。对于槽法炭黑来说，含氧基团越多，炭黑粒子的补强效果越强。酸性炭黑对硫化有迟滞作用，碱性炭黑有促进硫化的作用。2炭黑粒子大小：炭黑粒子越小，比表面积越大，活性点越多，补强效果越好。炭黑粒子大小是影响炭黑补强效果的广度因素。一般意义上来说，相同量的炭黑，粒径越小，比表面越大，补强效果越好。但是太小的话，炭黑在胶料中难以分散，导致影响补强效果。3炭黑粒子结构性：炭黑粒子结构性：炭黑粒子的基本聚集体的结构形态。是影响炭黑补强效果的第三因素??形状因素。基本聚集体是炭黑在胶料中的最小可分散结构。以前衡量结构性采用形状因素F=L/W其中L和W分别是聚集体整体长度和宽度。F越大，结构性越高。近年来，采用形态参数主要是不对称度和松密度衡量。形态参数指电镜下得到的基本聚集体的形态投影用一等效椭圆来模拟。不对称度=等效椭圆长半径/等效椭圆短半径松密度=等效椭圆面积/炭黑聚集体平面投影面积不对称度越大，活性越高。不对称度相近，松密度越大（分叉越多），活性越大。3.炭黑对橡胶的补强原理：Bueche的“分子链滑动理论”和藤本邦彦的“微观多相结构”理论。Bueche的“分子链滑动理论”：1.炭黑粒子表面的活性很大的活性点与橡胶分子起化学作用，形成强固的化学键；2.这种化学键可以在炭黑粒子表面滑动；3.在炭黑粒子之间是由橡胶的大分子链相互连接的；4.当受到外力时，首先受力的是较短的分子链，分子链会先进行滑移，滑移后的分子链相对来说应力在各个链段上分布比较均匀。当外力足够大时，较短的分子链先断裂，然后才是长分子链的滑移、应力均化与断裂。藤本邦彦的“微观多相结构”理论：1.填充炭黑的硫化橡胶中，结构是由A、B、C三相组成的；2.A相是未被炭黑粒子吸附的橡胶分子链组成的，该相中，橡胶分子呈现布朗运动，类似液体，B相是交联的橡胶分子链组成的，由于交联键限制，所以分子链的运动受到一定限制，C相是由踏板黑粒子周围吸附聚集的橡胶分子形成的稠密层，分子链受限制，呈现玻璃态；3.在反复交替应力下，A相部分橡胶分子会脱离本相较弱的物理结合，移向C相，继续受力时，B相化学结合增强，结构不均匀化，以至于会被卷入C相，形成不均一的网络结构。炭黑工业炭黑为工业中不可或缺之化工原料，其染色与补强的特性，为多数塑、橡胶制品的改质添加剂，其中轮胎用量占总体之七成最多。表一为世界碳黑生产国之年产量统整。美国碳黑工业崛起於第二次世界大战，为确保战略物资之供应，迫使碳黑厂商大量扩产，以至今日之龙头地位，年产量高达160万公吨；亚洲地区近来因中国大陆世界工厂强劲的经济成长带动下，产能也紧追美国，以日本和中国大陆居二、三位，年产量约达70万公吨。若将各国之年产量依照地理位置区分如表二，与1994年对照下，不难发现亚洲地区成长惊人，从1994年的29％提升至38％，原因来自韩国、泰国、中国大陆与印度等亚洲国家传统产业成长力道的加持下，需求日益扩大，只得不断扩充产能，以平衡需求缺口；其他地区如东欧国家长年政治动荡因素，许多碳黑炉停止运作，因而年产量不定；北美地区则因需求逐渐呈现饱和状态，并未有增产动作出现。预计至2006年时，亚洲国家之产能仍会继续扩产，以就近供应中国大陆等地之需求。1912年人们发现炭黑对橡胶具有补强作用,从此炭黑逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。目前世界橡胶工业原材料耗用量排在第一位的是生胶,第二位的是炭黑;换言之,炭黑已成为消费量最大的橡胶配合剂。炭黑的耗用量一般占橡胶耗用量的40%～50%,也就是说,在橡胶配方中,通常每使用2份橡胶就会搭配使用1份炭黑。炭黑相关信息国内部分炭黑企业产销动态总评：近日，国内炭黑企业价格走势比较稳定，大多企业现在生产情况慢慢走上正轨，但是受原料油价格持续稳中走软、同行业之间市场竞争激烈，以及下游橡胶等相关企业需求尚未完全启动的影响，炭黑产品的出货情况没有大幅好转。尤其是在近段时间内，橡胶原料天然橡胶价格虽有反弹，但是市场交投仍较清淡，丁苯、顺丁、SBS等产品价格持续走软，但价位仍然保持在较高的水平上，况且下游产品价格上涨也较困难，因此下游市场需求迟迟不能完全启动，这些因素对轮胎及橡胶制品企业的影响较大，对橡胶助剂产品炭黑也间接的起到一个压制作用。受以上因素的影响，炭黑价格在近期上涨的阻力仍然较大，但是又听闻近期山西地区蒽油价格具有回涨势头，加之下游消费旺季的来临，所以经过一段时间的整理之后炭黑价格回涨的可能性仍然存在，预计在十一长假前后能够得到体现。国内炭黑厂家分布比较分散一些。集中产地主要分布在山西、江苏、江西、广州、河北、东北、山东等地区。1、以下为国内部分炭黑企业的产销动态：广东海印永业炭黑有限公司是国内屈指可数的炭黑上市企业，厂家有两条炭黑生产线，年产量在4万吨左右，产品在南方地区畅销，还有一大部分销往国外。目前，海印永业两条炭黑生产线正常运行，价格在近期都持稳健走势，N220、N550主流出厂报价在7800元/吨，N330、N660主流出厂报价在7400元/吨，对一些老客户、大客户的价格更加优惠一些。山西志信炭黑集团有限公司是山西省规模最大，质量较优的私营厂家，厂家目前拥有4条炭黑生产线，年产量在6万吨左右，由于志信炭黑有限公司依托于山西省焦化企业煤焦油企业的优势，所以炭黑成本相对较低，因为炭黑价格与国内其他市场相比具有自己的优势，借此优势条件在国内市场上也争得较大、较好的市场。目前，厂家四条炭黑生产线正常运行，价格最近也保持一个平稳的走势，（湿法）N220、N550、N326主流出厂报价在6400元/吨，N330、N660、N375主流出厂报价在6000--6100元/吨，N234主流出厂报价在6700元/吨，干法产品价格较湿法相比约低200元/吨，厂家出货情况较好。天津海豚炭黑有限公司是国内成立时间较早的、至现在为止仍为国有企业的炭黑厂家，厂家具有7条炭黑生产线，年产量在8-9万吨，产品市场分布比较广泛。目前，厂家生产线运行比较正常，价格在近段时间保持稳定，（湿法）N110主流出厂报10000元/吨，N220主流出厂价格在8400元/吨，N330主流出厂报8000元/吨，N550、N539、N774主流出厂报8000元/吨，N660主流出厂报7800元/吨，（干法）N330主流出厂报7800元/吨，厂家的固定老客户比较多，出货情况尚可。河北龙星化工集团有限公司（前身河北沙河炭黑厂）是河北地区规模最大的炭黑生产厂家，厂家规模较大，现在厂内共有12条生产线，年产量达到了12万吨，产品在华北地区覆盖面积较大。目前，厂家生产情况比较正常，价格尚未有大幅变化，N220、N550主流出厂报价在7200元/吨，N330、N660主流出厂报价在6900元/吨，厂家出货情况较好，老客户较多。大石桥辽滨炭黑有限公司是东北境内的一家福利化工企业，厂家现在有两条炭黑生产线，年产量在3万吨左右，价格走势在近期比较稳定，石桥市辽滨炭黑厂两条生产线正常运行，价格受原料影响略有调整，N220主流出厂报价在8000--8050元/吨，N330主流出厂报价在7300元/吨，N550主流出厂报价在7400元/吨，N660主流出厂报价在7300元/吨。厂家销售情况比较稳定。近期，大石桥辽滨炭黑厂，又投资1亿元，在厂区建设预留地新建2*3.5万吨/年炭黑生产线和2*3MW炭黑尾气电站。工程分两期进行。一期工程，今年7月份开工建设，计划今年12月31日竣工。二期工程，2007年3月份动工，计划2007年12月31日竣工。届时该厂将拥有10万吨炭黑生产能力。2004年9月，山西北方君威实业集团有限公司对原青州化工股份有限公司的资产实施并购重组，新成立青州市博奥炭黑有限责任公司。青州博奥炭黑有限公司现有3条炭黑生产线，年产量在4—5万吨，公司虽新成立时间不长，但是产品依据质量可靠较稳在华北地区比较畅销，目前，厂家生产情况比较正常，价格走势比较稳定，N220主流出厂报价在7200元/吨，N330主流出厂报价在6600元/吨，N550主流出厂报价在6500元/吨，N660主流出厂报价在7300元/吨，厂家出货情况比较好。抚顺炭黑有限公司是东北地区规模较大的私营企业，厂家产品质量较优，在国内市场上占有一席之地。目前，厂家有两条炭黑生产线，由于临近冬季，厂家对生产线在进一步的检修之中，预计软质生产线在下周一之前即可运行，现在厂家以销售前期的库存为主，价格走势比较稳定，N220、N330主流出厂报价在7000元/吨，N550、N660主流出厂报价在6900—7000元/吨，厂家销售情况尚好。现在该厂也在进一步的扩产之中，明年6月份新增2条生产线将开始运行。炭黑工艺炭黑工艺是以重油或煤焦油或天然气作燃料，以乙烯焦油、或煤焦油或蒽油等为原料，经过燃烧、裂解反应、急冷活化、收集、粉碎、湿法造粒、包装成为产品。炭黑生产工艺主要分为七大系统：炭黑反应及预热系统；炭黑收集主袋部分及风送系统；炭黑收集排袋部分及风送系统；炭黑湿法造粒系统；炭黑干燥系统；产品存储包装及不合格品回收系统；公用及辅助系统。炭黑调节阀的特点：炭黑以下口径直通阀和大口径蝶阀为主，直通阀一般在DN25—DN50，压力等级一般不超过PN40,蝶阀口径一般在DN400——DN1200.蝶阀对泄露等级要求不高，部分阀门需要温度可能会达到300度。汽轮发电机组锅炉生产用汽予热急冷水尾气燃烧炉20%原料油260-280℃袋滤器粉碎反应炉加热泪盈燃料油140℃1900-2100℃650-800℃予热空气造粒干燥机水筛选磁选成品贮罐包装电生产生活用汽