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炭黑的（一般信息，物理和化學特性，生產）
Release Time：2021-07-08炭黑的一般信息
炭黑 [CAS NO. 1333-86-4]實際上是膠體顆粒形式的純元素碳，由氣態或液態烴在受控條件下不完全燃燒或熱分解產生。其物理外觀為黑色、細碎的顆粒或粉末。炭黑在輪胎、橡膠和塑料制品、印刷油墨和涂料中的應用與比表面積、粒徑和結構、導電性和顏色等性能有關。按年噸位計算，炭黑也是全球生產的前 50 種工業化學品。目前全球產量約為每年 180 億磅 [810 萬公噸]。大約 90% 的炭黑用于橡膠應用，9% 用作顏料，其余 1% 作為數百種不同應用的基本成分。
現代炭黑產品是 3500 多年前中國人首先生產的早期“燈黑”的直接后代。這些早期的燈黑純度不高，化學成分與當前的炭黑有很大不同。自 1970 年代中期以來，大多數炭黑都是通過油爐工藝生產的，這通常被稱為爐黑。
炭黑的物理和化學特性
炭黑不是煤煙或黑碳，這是兩個最常見的通用術語，適用于含碳材料（如油、燃料油或汽油）不完全燃燒產生的各種不需要的含碳副產品，煤、紙、橡膠、塑料和廢料。煙塵和炭黑還含有大量的二氯甲烷和甲苯萃取物，灰分含量可達 50% 或更多。炭黑在化學和物理上與煤煙和炭黑不同，大多數類型的碳元素含量超過 97%，呈腺泡狀（葡萄狀簇狀）顆粒排列。相反，根據顆粒的來源和特性（形狀、尺寸和異質性），通常不到 60% 的碳煙或黑碳的總顆粒質量由碳組成。對于商業炭黑，多環芳烴 (PAH) 等有機污染物只能在非常嚴格的實驗室分析程序（使用有機溶劑和高溫索氏提取）下提取。這些提取物雖然可能與來自煤煙的提取物相似，但它們是獨一無二的，因為炭黑提取物的含量極少。水和體液不能有效去除炭黑表面的多環芳烴，因此，它們不被認為是生物可利用的。經常與炭黑混淆的另外兩種商業含碳產品是活性炭和骨黑。每一種都采用不同于商業炭黑的工藝生產，并具有獨特的物理和化學特性。
炭黑的生產
兩種炭黑制造工藝(爐黑和熱黑)幾乎生產了世界上所有的炭黑，爐黑工藝是最常見的。
爐黑法以重芳烴油為原料。生產爐使用一個封閉的反應器，在精心控制的條件下(主要是溫度和壓力)霧化原料油。將初級原料引入熱氣體流(通過燃燒二次原料，如天然氣或石油來實現)，在那里原料汽化，然后在氣相中熱解，形成微小的碳顆粒。在大多數爐式反應器中，反應速率由蒸汽或水噴霧控制。所產生的炭黑通過反應器輸送，冷卻，并在連續過程中收集到袋式過濾器中。殘留氣體，或尾氣，從一個爐反應器包括各種氣體，如一氧化碳和氫氣。大多數爐黑廠使用一部分剩余氣體來產生熱量、蒸汽或電力。
熱黑工藝使用天然氣作為原料，主要由甲烷或重芳烴油組成。該過程使用一對爐，預熱和炭黑生產之間大約每5分鐘交替一次。天然氣被注入內襯耐火材料的熱爐中，在沒有空氣的情況下，耐火材料產生的熱量將天然氣分解為炭黑和氫氣。氣溶膠物質流用噴霧水淬滅，并在布袋室中過濾。出料后的炭黑可進行進一步處理，除去雜質，制粒，篩分，包裝裝運。氫氣廢氣在空氣中燃燒，預熱第二個爐。
