Processus de production de noir de carbone

Les matières premières pour la production de noir de carbone pigmenté sont des produits pétroliers et des produits de goudron de houille bitumineux. Il est formé par combustion incomplète ou pyrolyse d'hydrocarbures à haute température.

1) Processus de production de noir de lampe

La première méthode de production de noir de carbone de l'histoire est le processus de production de noir de fumée. Dans ce processus, les matières premières sont brûlées sur une plaque de fer à combustion plate d'un diamètre allant jusqu'à 1,5 m. La hotte à gaz est collectée, puis atteint le dispositif de dépôt par le coude (coude 1/4) et le tube à incendie. Afin de contrôler les caractéristiques du noir de carbone produit, il convient de s'assurer que les matières premières sont principalement brûlées de manière incomplète près de l'espace entre la plaque de combustion et la hotte d'échappement. Mais dans le tuyau légèrement dans le pipeline, la combustion sera décomposée thermiquement sous le manque d'oxygène, formant ainsi des particules de noir de carbone plus grosses. Pour ces raisons, la composition présente une large gamme de distribution granulométrique et la caractéristique principale est constituée de particules grossières. Étant donné que seule une petite partie des particules formées entre le disque de combustion et la hotte aspirante peut entrer en contact avec l'oxygène de l'air, ces noirs de carbone n'ont qu'une faible quantité d'oxydes de surface, la valeur de pH correspondante est neutre et la matière volatile est très petit.

2) Processus de production de noir de gaz

Le nom du noir de gaz vient de son processus de production : lorsque la matière première hydrocarbure est chauffée, il est d'abord gazéifié, puis le gaz de combustion spontanée (pour l'énergie) est transporté dans le brûleur en tant que vecteur. La grande quantité de noir de carbone émise par ces brûleurs en forme de chauve-souris est générée dans une flamme en forme d'éventail. Étant donné que chaque flamme est petite et brûle dans l'air, la formation de noir de carbone est très différente du processus de production de noir de fumée (combustion incomplète). Ici, les particules de noir de carbone sont très fines. Selon les différents types, la granulométrie moyenne est comprise entre 10 et 30 nm, et la granulométrie moyenne du noir de gaz est de 13 nm. Sur la flamme brûlante, il y a un tambour rempli d'eau qui tourne lentement. Le noir de carbone se dépose sur le tambour. Lorsqu'il est gratté, le noir de carbone est gratté. Lorsque la température est encore élevée, le noir de carbone nouvellement formé entre en contact avec l'oxygène de l'air. En conséquence, une oxydation partielle se produit, formant un grand nombre de groupes acides, et la valeur de pH du noir de gaz correspondante se situe dans la plage acide. Et peut obtenir environ 6% de matières volatiles, ce qui représente sa teneur en oxyde de surface.

3) Le processus de production du canal noir

Ce processus de production utilise le gaz naturel comme matière première. Le processus de noir de canal est similaire au processus de combustion de gaz du processus de production de noir de gaz. Le gaz naturel brûle et émet de nombreuses flammes en éventail. Le produit obtenu est similaire au noir de gaz, mais la différence est que le refroidissement à l'eau plate est utilisé ici. La rainure en forme de U est utilisée comme rainure de dépôt pour le noir de carbone. Pour des raisons écologiques et économiques, l'utilisation de cette méthode a été abandonnée il y a de nombreuses années. La production de noir de gaz n'affectera pas l'environnement écologique et le procédé de noir de gaz est toujours utilisé.

4) Processus de production de noir de four

Le noir de gaz est produit en atmosphère ouverte, mais le processus de production de noir de fourneau est effectué dans un four fermé dans des conditions pauvres en oxygène. Au lieu de nombreux petits feux, une grande flamme est utilisée. Le pétrole est utilisé comme matière première et du gaz combustible est ajouté pour lui permettre d'atteindre la température requise dans le four. En modifiant les conditions du procédé de production de noir au four, le noir pigmenté requis peut être obtenu. Par exemple : dans différentes conditions, le noir de carbone peut atteindre une large gamme de tailles de particules moyennes, de 80 nm à 15 nm, et même aussi petites que le noir de gaz. Mais pour la même taille de particule, il existe toujours une différence entre le noir de gaz et le noir de four, principalement en raison de la différence de chimie de surface. Les produits noirs de four sont relativement rugueux, avec une taille de particule moyenne de 40 nm. De plus, lorsque le processus de production de noir de fourneau est utilisé, une petite quantité de composés basiques ou d'autres additifs peut être ajoutée pour modifier le degré et le type d'agrégats, obtenant ainsi du noir de carbone à structure élevée ou faible.

Parce que le noir de fourneau est produit dans des conditions de pression presque inférieure à la pression atmosphérique et d'air insuffisant. Par conséquent, la plupart d'entre eux manquent d'oxydes de surface acides, mais ont trouvé la structure pyrone mentionnée ci-dessus qui est une réaction alcaline. En ce qui concerne le pH alcalin du noir de fourneau, il est dû à l'ajout d'alcalino-terreux dans l'eau froide de trempe par pulvérisation lorsque la formation de noir de carbone est terminée, et à l'ajout de sel alcalin pour réduire la structure. De plus, si ce noir de fourneau n'est plus soumis à un traitement de post-oxydation, sa teneur en volatils sera moindre.