প্রযুক্তিগত কার্বন, এর উৎপাদন

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-17 18:42

কার্বন ব্ল্যাক (GOST 7885-86) হল এক ধরনের শিল্প কার্বন পণ্য যা মূলত রাবার উৎপাদনে ফিলার হিসেবে ব্যবহৃত হয় যা এর কার্যকর কার্যক্ষমতা বৃদ্ধি করে। কোক এবং পিচের বিপরীতে, এটি প্রায় একটি কার্বন নিয়ে গঠিত, এটি কাঁচের মতো দেখতে।

আবেদনের পরিধি

উত্পাদিত কার্বন ব্ল্যাকের প্রায় 70% টায়ার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়, 20% - রাবার পণ্য উত্পাদনের জন্য। এছাড়াও, প্রযুক্তিগত কার্বন পেইন্ট এবং বার্নিশ উত্পাদন এবং মুদ্রণ কালি উত্পাদনে ব্যবহৃত হয়, যেখানে এটি একটি কালো রঙ্গক হিসাবে কাজ করে৷

অ্যাপ্লিকেশনের আরেকটি ক্ষেত্র হল প্লাস্টিক এবং তারের খাপ তৈরি করা। এখানে পণ্য একটি ফিলার হিসাবে যোগ করা হয় এবং পণ্য বিশেষ বৈশিষ্ট্য দিতে. কার্বন কালো অন্যান্য শিল্পে ছোট ভলিউমেও ব্যবহৃত হয়।

বৈশিষ্ট্য

কার্বন ব্ল্যাক হল এমন একটি প্রক্রিয়ার পণ্য যা সর্বশেষ প্রকৌশল এবং নিয়ন্ত্রণ কৌশলগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে। এর বিশুদ্ধতা এবং কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত সেটের কারণেভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, কয়লা এবং জ্বালানী তেল পোড়ানো বা অনিয়ন্ত্রিত অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনগুলির অপারেশন থেকে দূষিত উপ-পণ্য হিসাবে উত্পাদিত কাঁচের সাথে এর কোনও সম্পর্ক নেই। সাধারণভাবে স্বীকৃত আন্তর্জাতিক শ্রেণীবিভাগ অনুযায়ী, কার্বন কালোকে কার্বন ব্ল্যাক (ইংরেজি থেকে অনুবাদ করা কালো কার্বন) মনোনীত করা হয়, ইংরেজিতে কালি হয়। অর্থাৎ, এই ধারণাগুলো বর্তমানে কোনোভাবেই মিশ্রিত নয়।

কার্বন ব্ল্যাক দিয়ে রাবার ভরাটের কারণে শক্তিবৃদ্ধির প্রভাব রাবার শিল্পের বিকাশের জন্য সালফারের সাথে রাবারের ভালকানাইজেশনের ঘটনা আবিষ্কারের চেয়ে কম গুরুত্বপূর্ণ ছিল না। রাবারের যৌগগুলিতে, ওজন দ্বারা ব্যবহৃত বিপুল সংখ্যক উপাদান থেকে কার্বন রাবারের পরে দ্বিতীয় স্থান নেয়। রাবার পণ্যের বৈশিষ্ট্যের উপর কার্বন ব্ল্যাকের গুণমান সূচকের প্রভাব প্রধান উপাদান - রাবারের গুণমান সূচকের চেয়ে অনেক বেশি।

শক্তিশালী বৈশিষ্ট্য

একটি ফিলার প্রবর্তনের মাধ্যমে একটি উপাদানের ভৌত বৈশিষ্ট্যের উন্নতি করাকে শক্তিবৃদ্ধি (শক্তিবৃদ্ধি) বলা হয় এবং এই ধরনের ফিলারকে বলা হয় পরিবর্ধক (কার্বন ব্ল্যাক, প্রিপিপিটেটেড সিলিকন অক্সাইড)। সমস্ত পরিবর্ধকগুলির মধ্যে, প্রযুক্তিগত কার্বনের সত্যিই অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এমনকি ভলকানাইজেশনের আগে, এটি রাবারের সাথে আবদ্ধ হয় এবং এই মিশ্রণটি কার্বন ব্ল্যাক এবং দ্রাবক সহ রাবারে সম্পূর্ণরূপে আলাদা করা যায় না।

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ইলাস্টোমারের উপর ভিত্তি করে রাবারের শক্তি:

এলাস্টোমার	টেনসিল শক্তি, MPa
	অপূর্ণ ভলকানাইজেট	কার্বন ব্ল্যাক দিয়ে ভলকানিজেট ভরা
স্টায়ারিন বুটাডিন রাবার	3, 5	24, 6
NBR	4, 9	২৮, ১
EPDM	3, 5	২১, ১
পলিঅ্যাক্রিলেট রাবার	2, 1	17, 6
পলিবুটাডিয়ান রাবার	5, 6	২১, ১

টেবিলটি কার্বন ব্ল্যাক দিয়ে ভরাট না করে বিভিন্ন ধরণের রাবার থেকে প্রাপ্ত ভালকানিজেটের বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়। উপরের ডেটা থেকে, এটি দেখা যায় যে কীভাবে কার্বন ভরাট রাবারের প্রসার্য শক্তিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। যাইহোক, রাবার যৌগগুলিতে ব্যবহৃত অন্যান্য বিচ্ছুরিত পাউডারগুলি পছন্দসই রঙ দিতে বা মিশ্রণের খরচ কমাতে - চক, কাওলিন, ট্যালক, আয়রন অক্সাইড এবং অন্যান্যগুলিতে শক্তিশালী করার বৈশিষ্ট্য নেই৷

গঠন

বিশুদ্ধ প্রাকৃতিক কার্বন হীরা এবং গ্রাফাইট। তাদের একটি স্ফটিক কাঠামো রয়েছে যা একে অপরের থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক। প্রাকৃতিক গ্রাফাইট এবং কৃত্রিম উপাদান কার্বন ব্ল্যাকের গঠনে মিল এক্স-রে বিচ্ছুরণ দ্বারা প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। গ্রাফাইটে কার্বন পরমাণু 0.142 nm এর আন্তঃপরমাণু দূরত্ব সহ ঘনীভূত সুগন্ধযুক্ত রিং সিস্টেমের বড় স্তর তৈরি করে। এই গ্রাফাইট স্তরঘনীভূত সুগন্ধি সিস্টেমকে বেসাল প্লেন বলা হয়। প্লেনগুলির মধ্যে দূরত্ব কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে এবং 0.335 এনএম। সমস্ত স্তর একে অপরের সমান্তরাল। গ্রাফাইটের ঘনত্ব হল 2.26g/cm3.

গ্রাফাইটের বিপরীতে, যার একটি ত্রিমাত্রিক ক্রম রয়েছে, প্রযুক্তিগত কার্বন শুধুমাত্র একটি দ্বি-মাত্রিক ক্রম দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এটি সু-উন্নত গ্রাফাইট প্লেন নিয়ে গঠিত, যা একে অপরের প্রায় সমান্তরালে অবস্থিত, কিন্তু সন্নিহিত স্তরগুলির ক্ষেত্রে অফসেট - অর্থাৎ, প্লেনগুলি স্বাভাবিকের ক্ষেত্রে নির্বিচারে ভিত্তিক৷

গ্রাফাইট কাঠামো রূপকভাবে তাসের একটি সুন্দরভাবে ভাঁজ করা ডেকের সাথে তুলনা করা হয় এবং কার্বন কালো কাঠামোকে তাসের একটি ডেকের সাথে তুলনা করা হয় যেখানে কার্ডগুলি স্থানান্তরিত হয়। এতে, আন্তঃপ্লানার দূরত্ব গ্রাফাইটের চেয়ে বেশি এবং 0.350-0.365 এনএম। অতএব, কার্বন ব্ল্যাকের ঘনত্ব গ্রাফাইটের ঘনত্বের চেয়ে কম এবং ব্র্যান্ডের উপর নির্ভর করে 1.76-1.9 গ্রাম/সেমি³ এর মধ্যে থাকে (প্রায়শই 1.8 গ্রাম/সেমি ^3).

রঙের

কার্বন ব্ল্যাকের পিগমেন্টেড (রঙের) গ্রেডগুলি ছাপার কালি, আবরণ, প্লাস্টিক, ফাইবার, কাগজ এবং নির্মাণ সামগ্রী তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। তারা শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে:

• উচ্চ রঙের কার্বন কালো (HC);
• মাধ্যম (MS);
• স্বাভাবিক রঙ (RC);
• নিম্ন রঙ (LC)।

তৃতীয় অক্ষরটি প্রাপ্তির পদ্ধতি নির্দেশ করে - চুল্লি (এফ) বা চ্যানেল (সি)। পদবি উদাহরণ: HCF - হাই কালার ফার্নেস ব্ল্যাক (Hiqh কালার ফার্নেস)।

একটি পণ্যের রঙ করার ক্ষমতা তার কণার আকারের সাথে সম্পর্কিত। তাদের আকারের উপর নির্ভর করে, প্রযুক্তিগত কার্বন গ্রুপে বিভক্ত:

গড় কণার আকার, nm	চুল্লি কালো গ্রেড
10-15	HCF
16-24	MCF
25-35	RCF
>36	LCF

শ্রেণীবিভাগ

রিনফোর্সিং ইফেক্টের মাত্রা অনুযায়ী রাবারের জন্য প্রযুক্তিগত কার্বনকে ভাগ করা হয়েছে:

• অত্যন্ত শক্তিশালীকরণ (ট্রেড, শক্ত)। এটি বর্ধিত স্থায়িত্ব এবং স্থিতিস্থাপকতা থেকে বরাদ্দ করা হয়। কণার আকার ছোট (18-30 এনএম)। কনভেয়র বেল্ট, টায়ার ট্রেডে ব্যবহৃত হয়।
• সেমি-রিইনফোর্সিং (ফ্রেমওয়ার্ক, নরম)। কণার আকার গড় (40-60 এনএম)। এগুলি বিভিন্ন রাবার পণ্য, টায়ারের মৃতদেহগুলিতে ব্যবহৃত হয়৷
• নিম্ন লাভ। কণার আকার বড় (60 এনএম এর বেশি)। টায়ার শিল্পে সীমিত ব্যবহার। রাবার পণ্যগুলিতে উচ্চ স্থিতিস্থাপকতা বজায় রাখার সময় প্রয়োজনীয় শক্তি সরবরাহ করে৷

কার্বন ব্ল্যাকের সম্পূর্ণ শ্রেণীবিভাগ ASTM D1765-03-এ দেওয়া হয়েছে, যা সমস্ত বৈশ্বিক পণ্য নির্মাতা এবং ব্যবহারকারীদের দ্বারা গৃহীত হয়েছে। এটিতে, বিশেষত, কণার নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের পরিসর অনুসারে শ্রেণিবিন্যাস করা হয়:

গ্রুপ	গড় নির্দিষ্ট এলাকানাইট্রোজেন শোষণ দ্বারা পৃষ্ঠ, m2/g
0	>150
1	121-150
2	100-120
3	70-99
4	50-69
5	40-49
6	33-39
7	২১-৩২
8	11-20
9	0-10

কার্বন কালো উৎপাদন

শিল্প কার্বন ব্ল্যাক তৈরির জন্য তিনটি প্রযুক্তি রয়েছে যা হাইড্রোকার্বনের একটি অসম্পূর্ণ দহন চক্র ব্যবহার করে:

• চুল্লি;
• চ্যানেল;
• টিউব;
• প্লাজমা।

এছাড়াও একটি তাপ পদ্ধতি রয়েছে যা উচ্চ তাপমাত্রায় অ্যাসিটিলিন বা প্রাকৃতিক গ্যাসকে পচে যায়।

বিভিন্ন প্রযুক্তি দ্বারা উত্পাদিত একাধিক গ্রেডের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য রয়েছে৷

উৎপাদন প্রযুক্তি

তাত্ত্বিকভাবে, উপরের সমস্ত পদ্ধতির মাধ্যমে কার্বন ব্ল্যাক পাওয়া সম্ভব, তবে উৎপাদিত পণ্যের 96% এরও বেশি তরল কাঁচামাল থেকে চুল্লি পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত হয়। পদ্ধতিটি নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে বিভিন্ন গ্রেডের কার্বন কালো প্রাপ্ত করা সম্ভব করে তোলে।উদাহরণস্বরূপ, ওমস্ক কার্বন ব্ল্যাক প্ল্যান্ট এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে 20 গ্রেডের বেশি কার্বন ব্ল্যাক তৈরি করে৷

সাধারণ প্রযুক্তি এটি। চুল্লি, অত্যন্ত অবাধ্য উপকরণ দিয়ে রেখাযুক্ত, প্রাকৃতিক গ্যাস এবং বায়ু 800 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত করা হয়। প্রাকৃতিক গ্যাসের দহনের কারণে, সম্পূর্ণ দহনের পণ্যগুলি 1820-1900 ডিগ্রি সেলসিয়াসের তাপমাত্রায় গঠিত হয়, যাতে নির্দিষ্ট পরিমাণে বিনামূল্যে অক্সিজেন থাকে। তরল হাইড্রোকার্বন কাঁচামাল সম্পূর্ণ দহনের উচ্চ-তাপমাত্রার পণ্যগুলিতে প্রবেশ করানো হয়, আগে থেকে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মিশ্রিত করা হয় এবং 200-300 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত করা হয়। কাঁচামালের পাইরোলাইসিস একটি কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রিত তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়, যা উত্পাদিত কার্বন কালো ব্র্যান্ডের উপর নির্ভর করে, 1400 থেকে 1750 ° С.পর্যন্ত বিভিন্ন মান রয়েছে

কাঁচামাল সরবরাহের স্থান থেকে একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে, জলের ইনজেকশনের মাধ্যমে থার্মো-অক্সিডেটিভ বিক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়। পাইরোলাইসিসের ফলে গঠিত কার্বন ব্ল্যাক এবং প্রতিক্রিয়া গ্যাসগুলি এয়ার হিটারে প্রবেশ করে, যেখানে তারা প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত বাতাসে তাদের তাপের কিছু অংশ ছেড়ে দেয়, যখন কার্বন-গ্যাস মিশ্রণের তাপমাত্রা 950-1000 °সে থেকে কমে যায়। 500-600 °С.

অতিরিক্ত জল ইনজেকশনের কারণে 260-280 °C তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা হওয়ার পরে, কার্বন কালো এবং গ্যাসের মিশ্রণটি ব্যাগ ফিল্টারে পাঠানো হয়, যেখানে কার্বন কালো গ্যাসগুলি থেকে পৃথক হয়ে ফিল্টার হপারে প্রবেশ করে। ফিল্টার বিন থেকে আলাদা করা কার্বন ব্ল্যাককে গ্যাস পাইপলাইনের মাধ্যমে ফ্যানের (টার্বো ব্লোয়ার) মাধ্যমে গ্রানুলেশন সেকশনে খাওয়ানো হয়।

কার্বন কালো উৎপাদক

কার্বন ব্ল্যাকের বৈশ্বিক উৎপাদন 10 মিলিয়ন টন ছাড়িয়ে গেছে। পণ্যের জন্য এত বড় চাহিদা ব্যাখ্যা করা হয়েছে, প্রথমত, এর অনন্য শক্তিশালীকরণ বৈশিষ্ট্য দ্বারা। শিল্পের লোকোমোটিভ হল:

• আদিত্য বিড়লা গ্রুপ (ভারত) - বাজারের প্রায় 15%।
• ক্যাবট কর্পোরেশন (ইউএসএ) - বাজারের ১৪%।
• ওরিয়ন ইঞ্জিনিয়ারড কার্বন (লাক্সেমবার্গ) - 9%।

বৃহত্তম রাশিয়ান কার্বন উৎপাদনকারী:

• Omsktehuglerod LLC – রাশিয়ান বাজারের 40%। ওমস্ক, ভলগোগ্রাদ, মোগিলেভের কারখানা।
• JSC ইয়ারোস্লাভ টেকনিক্যাল কার্বন – 32%।
• JSC Nizhnekamsktekhuglerod – 17%।