Proizvodnja saj

Tehnični ogljik (saj, tehnični ogljik) je produkt zgorevanja ogljikovodikov ali rastlinskih olj z nastajanjem finih črnih delcev. Proizvodnja poteka v nadzorovanih pogojih v specializiranih podjetjih, kar omogoča pridobitev snovi z želenimi lastnostmi in homogeno konsistenco.

Zgodovinsko ozadje

Saje, pridobljene s sežiganjem organskih snovi na kocki, se uporabljajo že od antičnih časov. Ljudje so že dolgo opazili, da se lahko fini črni "prah", ki ostane po sežiganju lesa (in tudi premoga), uporablja za risanje, risanje ali maskiranje barve telesa.

Kasneje so v starem Egiptu uporabili saje za pisanje pisem na papirusu, na Kitajskem pa na bambusovih tabletah. Po odkritju metode izdelave papirja je proizvodnja ogljika postala razširjena vrsta obrtne proizvodnje. Leta 1892 je bila razvita tehnologija za sintezo saj v industrijskem merilu, imenovana kanalski proces. Od leta 1947 je bila najbolj priljubljena metoda oljna peč.

Opis

Saja je konglomerat majhnih delcev, ki so sestavljeni predvsem iz ogljikovih atomov. Opazovanje pod elektronskim mikroskopom kaže, da imajo kompleksno strukturo, od katerih so nekatere združene.

Linearne dimenzije posameznih sferičnih elementov so določene s konceptom "velikosti delcev", velikost verige delcev pa se imenuje "struktura". Na površini saj tvorijo različne funkcionalne skupine, kot so hidroksil ali karboksil: njihovo število, sestava in aktivnost se imenujejo "površinska kemija".

Lastnosti

Velikost, struktura in kemija površine imajo velik vpliv na obnašanje saj. Premer sferičnih delcev je glavna lastnost, ki v veliki meri vpliva na črnino in disperzibilnost, kadar se saje mešajo s smolami, barvami, črnili ali drugimi snovmi. Čim manjša je velikost delcev, tem bolj se pojavlja črnina (absorpcija svetlobnih valov se povečuje). Vendar pa disperzija v tem primeru postane težka zaradi povečanja sile koagulacije.

Tako kot velikost delcev struktura vpliva tudi na črnost in disperzibilnost saj. Povečanje velikosti strukture poveča disperzibilnost, vendar zmanjša črno. Še zlasti z večjo strukturo ima odlične prevodne lastnosti.

Na površini saj so različne funkcionalne skupine kemičnih spojin. Ta material je po lastnostih in strukturi podoben barvam in pigmentnim snovem. Stopnja „podobnosti“ (združljivost, interakcija) se razlikuje glede na vrsto in število funkcionalnih skupin. Na primer, saje z velikim odstotkom hidroksilne skupine je idealno kombinirana s tiskarskimi (tiskarskimi) črnili, kar dokazuje odlično disperzibilnost.

Namen

Ogljik je material s tisočletno zgodovino, ki je bil uporabljen kot barvilo pred Kristusom. Danes se večja količina te snovi (do 70% celotne svetovne proizvodnje) uporablja pri izdelavi pnevmatik kot veziva in ojačitvenega materiala. Drugih 20% se uporablja pri sintezi gume. Zadnja leta v industriji pnevmatik vse bolj dodajajo "bele" saje, vendar pa nastali izdelki, čeprav estetsko zmagujejo, so še vedno slabši glede na stopnjo oprijema kolesa na površino.

Ker ima saje nanodelce z različnimi funkcijami, kot so ultravijolična absorpcija in prevodnost, se uporablja na različnih področjih znanosti in industrije.

Primeri uporabe

Seveda uporaba ogljika ni omejena na proizvodnjo pnevmatik in gume. Druge uporabe:

• Barvilo za črnila in barve. Tehnični ogljik ima večjo moč toniranja v primerjavi s črnim železom ali organskimi pigmenti. V zvezi s tem se pogosto uporablja za časopisno črnilo, tiskarske barve, kot črni pigment ali toner za tiskanje tiskalnikov.
• Sredstva za barvanje parcel in filmov. Saja ima visoko odpornost na niansiranje in je termično stabilna. Prav tako je ogljik odličen za absorbiranje ultravijolične svetlobe, kar materialu zagotavlja odlično odpornost na škodljive žarke. Smole z dodatkom saj se uporabljajo pri izdelavi avtomobilskih odbijačev, kot zaščitni premaz za jeklene izdelke iz naravnih in atmosferskih vplivov.
• Elektrovodljivo sredstvo. Delci saj imajo grafitno kristalno strukturo, ki zagotavlja odlično električno prevodnost. Zato se material pogosto uporablja kot prevodno polnilo, pomešano s plastiko, elastomerjem, barvami, lepili, filmi in pastami. Na primer, da bi preprečili kopičenje statičnega naboja, je potrebna električna prevodnost pokrovov za gorivo in cevi za gorivo avtomobilov. Zaradi tega se saj uporabljajo kot odlično antistatično sredstvo.
• Material, povezan z elektronsko opremo. Saje zagotavljajo stabilno odpornost in se zato uporabljajo kot material, povezan z elektronsko opremo v različnih komponentah zaslona, ​​magnetnih trakovih in drugih snemalnih materialih. Mitsubishi Chemical na primer razvija saje z različnimi kombiniranimi funkcijami za posebne aplikacije.

Proizvodnja saj

Saje nastajajo s toplotno razgradnjo ali delnim zgorevanjem z uporabo ogljikovodikov, kot je nafta ali zemeljskega plina. Rastlinska olja so lahko manj pogosto uporabljena. Značilnosti saj so odvisne od proizvodnega procesa.

Največji proizvajalci so Rusija, Ukrajina, Nemčija, ZDA, Japonska, Indija, Kitajska. Med domačimi podjetji izstopajo rastline Omsk, Yaroslavl in Nizhnekamsk.

Tehnologija

Obstajajo štirje glavni načini pridobivanja saj:

• Postopek pečice. Ta metoda omogoča pridobivanje visokokakovostne ogljikove saje z izpihovanjem nafte ali premoga (uporabljenega kot surovina) v visokotemperaturnem plinu za njihovo delno zgorevanje. Ta tehnologija je zaradi svoje visoke učinkovitosti primerna za množično proizvodnjo in omogoča široko kontrolo lastnosti izdelka, kot je velikost delcev ali struktura.
• Proces kanalov. Pri tej metodi je delno zgorelo gorivo (zemeljski plin se najpogosteje uporablja kot surovina) v stiku z jeklenim žlebom, hlajenim z vodo. Kot posledica oksidacije nastajajo mikrodelci saj, ki se odlagajo v koritu.
• Acetilenski (termični) postopek. Saje nastane s toplotno razgradnjo acetilenskega plina. Nastale saje imajo daljše strukture in večjo kristaliničnost. Uporablja se predvsem za izdelavo električno prevodnih elementov.
• Proces svetilke Metoda omogoča pridobivanje proizvoda z zbiranjem saj iz hlapov, ki nastanejo pri izgorevanju rastlinskih olj ali lesa iglavcev. Tehnologija je zastarela in ni primerna za množično proizvodnjo, vendar omogoča ustvarjanje ogljika določene barve. Danes se v vzhodni Aziji na polprirodni način zbirajo saje za kaligrafske palice.

OJSC "Yaroslavl Technical Carbon"

Podjetje je bilo ustanovljeno leta 1962 in je eden vodilnih svetovnih proizvajalcev saj. Zmogljivosti omogočajo ustvarjanje več kot 200.000 ton izdelka 15 blagovnih znamk, od katerih jih 11 ustreza mednarodnim standardom ASTM. 80% saj se izvaža v Evropo, ZDA, Azijo. Glavni partnerji so kemijski velikani Semperit, Goodyear, Trelleborg, Michelin, Nokian, Continental. YATU se uvršča med TOP 5 proizvajalcev ogljika, ki zavzemajo 2,5% svetovnega trga.

Omsk Technical Carbon LLC

Največja proizvodnja ruske saje. Oprema omogoča letno sprejemanje do 205.000 ton izdelkov. Obrat je začel delovati 7. aprila 1944, projektna zmogljivost pa je znašala le 10.000 ton.

Od leta 1992 je elektrarna za saje začela raziskovati čezmorske trge. Večina saj je porabila ruska in evropska podjetja, kot so Sibur, Michelin, Pirelli, Goodyear, Continental AG. Podjetje proizvaja 20 vrst ogljika, kar ustreza državnim standardom in ASTM standardu.

JSC "Nizhnekamsktehglerod"

Podjetje je eden vodilnih proizvajalcev saj v Ruski federaciji in v svetu. V proizvodnih obratih se proizvede 14 vrst čajev, ki ustrezajo domačim in mednarodnim predpisom. Glavni partnerji so domača podjetja Nizhnekamskshina, RTI-Kauchuk, Organic Synthesis, Balakovo RTI, Kvart, Uralsky Plant RTI.