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炭黑 black carbon 煤、石油、生物质燃料等不完全燃烧后所形成细小颗粒。炭黑进入大气后，能吸收太阳光，降低抵达地面太阳辐射。 生态学（一级学科）；全球生态学（二级学科） 烃类在严格控制工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成黑色粉末状物质。其成份关键是元素碳，并含有少许氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，粒径介于10500m 间。很多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中，经过混炼加入橡胶中作补强剂（见增强材料）和填料。炭黑是最古老工业产品之一。 炭黑烃类在严格控制工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成黑色粉末状物质。其成份关键是元素碳，并含有少许氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，粒径介于10500m 间。很多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中，经过混炼加入橡胶中作补强剂（见增强材料）和填料。 炭黑是最古老工业产品之一。早在公元前，中国就用植物油不完全燃烧制取颜料炭黑。1872年，美国首先以天然气为原料用槽法生产炭黑。当初，炭黑也仍关键用作着色剂。19S.C.莫特发觉炭黑对橡胶补强作用以后，炭黑工业才快速发展起来。20世纪20年代，又出现了以天然气为原料气炉黑和热裂黑，R.D.斯诺于1937年开始研究高效炭黑生产方法。以后，J.C.克雷奇致力于从液态烃生产炭黑，开发了油炉法工艺。1941年，试产出第一批油炉黑。1943年，世界上第一座工业化规模油炉黑工厂在美国投产。当今，油炉法是效率最高、经济效益最好炭黑生产方法。油炉黑产量已占炭黑总量70%90%。生产方法关键有炉法、槽法、热裂法三种。 炉法 炭黑由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑，此种炭黑称为炉黑，是炭黑品种中产量最大、品种最多一类。炉黑和槽黑及热裂黑显著区分是，其粒子熔结或聚结程度可依据不一样用途来调整。所以,同一粒径范围炉黑,又分为若干不一样结构衍生品种。另外，炉黑含氧量通常比槽黑低（少于1%），表面呈中性或弱碱性。炉黑生产特点是，燃料在反应炉中燃烧，提供原料裂解所需热量。燃烧和裂解过程同时发生。依据所用原料形态不一样，炉黑生产可分为气炉法和油炉法两种。气炉法所用原料和燃料均是天然气。油炉法燃料能够是天然气、焦炉气，也能够是液态烃，原料则选择高芳烃油料，如乙烯焦油和蒽油等。在炉黑生产工艺步骤（见图）中，反应炉是关键设备。生产不一样品种炉黑需采取不一样结构尺寸反应炉。空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃余气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器深入降温，最终送入袋滤器，分离出炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥。 槽法 以天然气为关键原料，以槽钢为火焰接触面而生产炭黑，此种炭黑称为槽黑。和炉黑及热裂黑相比，其粒子较细而比表面积较大。同时，因为采取特定生产方法，其表面受到氧化，含有较多含氧官能团而呈酸性。这类炭黑粒子聚结程度较低。因含有较多含氧官能团，可延缓橡胶硫化速度，提升聚烯烃耐候性和给予油墨良好流动性和印刷性能。 热裂法以天然气、焦炉气或重质液态烃为原料，在无氧、无焰情况下，经高温热解生成炭黑，称为热裂黑。它是炭黑品种中比表面积最低一类，基础上以单个球形粒子存在,不熔结或聚结成聚集体,其表面含氧量亦极少(0.1%0.3%)。热裂黑关键有三个品种：中热裂黑、不污染中热裂黑和细热裂黑。中热裂黑氮吸附比表面积为610m2/g，细热裂黑则为1015m2g。 炭黑生产工艺一、炭黑关键生产原料煤焦油，乙烯焦油，蒽油，天然气，高炉煤气等等。一、炭黑生产工艺炭黑生产工艺有炉法、喷雾法、灯烟法、槽法、滚筒法、混气法、热裂法、乙炔法和等离子体法，其中炉法、喷雾法、灯烟法、槽法、滚筒法、混气法为不完全燃烧法，热裂法、乙炔法和等离子体法为热裂解法。现在灯烟法炭黑关键用作涂料着色剂，滚筒法和混气法炭黑关键用于油漆和油墨用色素炭黑，乙炔法炭黑关键用于干电池生产，其它生产工艺方法均在生产橡胶用炭黑中应用。三、橡胶用炭黑关键生产工艺1.炉法炉法是在反应炉内，原料烃(液态烃、气态烃或其混合物)和适量空气形成密闭湍流系统，经过部分原料烃和空气燃烧产生高温使另一部分原料烃裂解生成炭黑，然后将悬浮在烟气中炭黑冷却、过滤、搜集、造粒成成品炭黑方法。其中，以气态烃(天然气或煤层气)为关键原料制造方法称为气炉法(关键产品为软质炭黑)，以液态烃(芳烃重油，包含催化裂化澄清油、乙烯焦油、煤焦油馏出物等)为关键原料制造方法称为油炉法。油炉法因为含有工艺调整方法多、热能利用率高、能耗小及成本低等特点，已成为关键炭黑制造方法。和油炉法相比，气炉法原料消耗量和综合能耗较大，在天然气涨价后，其关键产品已被油炉法产品替换。然而在天然气廉价地域，制造气炉法炭黑仍然有利，且气炉法炭黑还在很多橡胶制品中应用。现在中国气炉法炭黑年产量为3万4万吨。2.喷雾法喷雾法原料油是从反应炉上游端用机械雾化喷嘴喷入，这种制造方法由前苏联开发。喷雾炭黑含有粒子大、结构极高、填充胶料强度中等和永久变形很小特点，尤其适适用于橡胶密封制品。现在中国喷雾炭黑年产量为几千吨。3. 槽法槽法是在自然通风火房内，天然气或煤层气经过数以千计瓷质火嘴和空气进行不完全燃烧而形成鱼尾形扩散火焰，经过火焰还原层和缓慢往复运动槽钢接触使裂解生成炭黑沉积在槽钢表面，然后由漏斗上刮刀将炭黑刮入漏斗内，经螺旋输送器输出、造粒而制成成品炭黑方法。槽法炭黑补强性能优异，尤其适适用于NR，曾在橡胶工业中大量应用。但因为原料气涨价及生产造成环境污染问题严重，其已在2O世纪7O年代基础停产。但槽法炭黑是唯一可用于和食品接触橡胶用炭黑品种，现在在亚美尼亚还有一家工厂生产。4. 热裂法热裂法是一个不连续炭黑制造方法，每条生产线设置2个内衬耐火材料反应炉。生产时，先在一个反应炉内通入天然气和空气并燃烧，待反应炉达成一定温度后停止通入空气，使天然气在隔绝空气条件下热裂解生成炭黑。在该反应炉进行裂解反应时另一个反应炉开始燃烧。每个反应炉均在完成裂解反应且温度降到一定程度后再燃烧加热，如此循环生产。生产出炭黑和烟气一起冷却，然后将搜集到炭黑进行造粒处理。热裂法炭黑是粒子最大、结构最低炭黑品种。热裂法炭黑填充胶料强伸性能较低，但弹性高、硬度和生热低、电导率小，且热裂法炭黑填充量大，其适适用于轨枕垫等要求弹性高、生热低和绝缘性能好橡胶制品。另外，热裂法炭黑碳含量大和纯度高，可用于硬质合金、碳素制品生产。5.等离子体法等离子体法是用等离子体发生器加热反应炉，使其达成极高温度来裂解原料烃(气态烃、液态烃或固态烃)以连续生产炭黑方法。该法含有以下优点：不用原料和燃料加热反应炉，原料烃利用率高，且能够使用芳烃含量不高油，能缓解燃料和原料短缺问题。裂解产生氢气可作化工原料或汽车清洁燃料。不产生和排放一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮等有害废气，有利于环境保护。裂解反应生成尾气少，能够降低炭黑搜集系统投资和运转费用。反应炉可达成温度高且范围宽，有利于产品多样化。但等离子体法生成炭黑气氛和产品性质和常规方法相差较大，此法尚处于研发阶段。现在已开发出氮吸附比表面积为521039O1O3m2kg-1、DBP吸收值为9010-525010-5m3kg-1、表面没有孔隙且填充胶料物理性能靠近常规炭黑等离子体法炭黑。等离子体法有可能成为炭黑制造关键方法