（二）、碳黑的制造方法

    炭黑的形成機(jī)理甚多，例如C2基團(tuán)理論認(rèn)為C2起了在火焰中的炭顆粒的核晶過程的作用。也有人進(jìn)行了更合乎邏輯的解釋，認(rèn)為C2先形成聚乙炔。此外，還有C3理論。也有以乙炔為基礎(chǔ)理論的。  

    碳?xì)浠衔锏木酆?作用)理論認(rèn)為，炭是通過聚合作用生成的，并總結(jié)出了如下四點：

    (1)將芳族化合物循環(huán)蒽(Circumanthracene)與各種炭黑的結(jié)晶面大小和氫含量進(jìn)行比較后表明：炭黑可考慮為一種大的多核芳族分子(注：循環(huán)蒽C40H16含有13個稠苯環(huán)，分子量496，晶胞中含有兩個分子)。

    (2)槽法中，含有5萬個碳原子的顆粒的增長期約為10微秒。在爐法中約為1微秒。反應(yīng)快則增長快。這可考慮碳?xì)浠衔锏幕鶊F(tuán)聚合作用是形成炭的主因。

    (3)反應(yīng)溫度一般在800—1300℃之間，碳分子的骨架必須耐高溫。

    (4)分子進(jìn)行反應(yīng)后使碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)變成炭，但是必須具備熱穩(wěn)定性、高反應(yīng)性以及彼此間易于反應(yīng)等條件。

    關(guān)于炭黑的形成理論還有表面分解理論、靜電聚集理論等等，真是百家爭鳴。

    不同的炭黑有不同的生產(chǎn)方法，如乙炔炭黑是在耐火室中缺乏氧氣的情況下，熱分解乙炔而成的。熱裂解炭黑的生產(chǎn)法與乙炔炭黑的相似，是熱分解碳?xì)浠衔锏臍怏w而得的。燈黑是個比較老的品種，它是原始生產(chǎn)方法，但它的生

產(chǎn)方法及原理，至今仍被沿用著。

    這里主要討論爐法及槽法這兩種炭黑的生產(chǎn)方法，因為它們是油墨用炭黑通用的生產(chǎn)方法。

    1。爐法。爐法有氣爐法(以天然氣等作原料)及油爐法(用油類作原料)兩種。氣爐法生產(chǎn)大顆粒(500 A^以上)的炭黑。油爐法生產(chǎn)小顆粒的炭黑。

    氣爐法的生產(chǎn)方法就是將氣(主要是含有甲烷的氣體)與空氣(一般是1比5)在1260—1420℃的溫度條件下進(jìn)行部分燃燒，氣在火焰中分解而形成炭黑。

    一般的爐子(寬與高面的形狀)為長方形，面積約為1．2×3．0米2，長4．3米，也有圓形的，直徑工。5米，長9，8米。爐子有臥式的也有立式的。每個爐有6個噴咀。全部裝置一般可分成燃燒部分、爐體部分、驟冷部分和收集部分。

     一般說，生產(chǎn)時若火焰溫度高，則得到的是細(xì)顆粒炭黑，但需要比較高的燃燒比。

    如果原料不是氣體而是液體，萘油、蒽油、焦油等均可作為炭黑原料，則需先將原料預(yù)熱至約250℃左右。

    炭黑進(jìn)入驟冷區(qū)后，溫度可降至650℃左右。

    低結(jié)構(gòu)炭黑可在火焰區(qū)引入水溶性鉀鹽或油溶性堿金屬化合物(如八碳酸的鉀鹽等)，加入量約為5—25／106。

    高結(jié)構(gòu)炭黑則可控制爐中燃燒混合物的流動形式，如使原料在相對平穩(wěn)的熱預(yù)燃室中霧化，然后再使之極快地通過燃燒區(qū)，即可得到高結(jié)構(gòu)炭黑。

    進(jìn)氣的角度，掌握好氣在爐中形成離心力的情況，增加原料中的芳族化合物，在爐中加入游離氧、硫等，均可提高炭黑的結(jié)構(gòu)水平。

    一般爐黑的平均顆粒尺寸為180—850 A^，而大于500 A^的大多是以氣爐法生產(chǎn)的。從經(jīng)濟(jì)上考慮大顆粒炭黑以熱裂法生產(chǎn)比較合算。  

    由于運輸、環(huán)境污染等問題，故一般炭黑要經(jīng)過成粒過程。成粒有干法及濕法兩種。干法是將炭黑置于圓筒中旋轉(zhuǎn)數(shù)小時或數(shù)十小時后即可成粒，加入種粒則可大大縮短成粒時間。濕法的粒子大小比較一致，它是炭黑加微量水后用針形成粒機(jī)成粒的。

    在炭黑粉碎機(jī)中對炭黑噴涂帶瀝青質(zhì)的油類(一般為6—10％)，則可提高炭黑的分散度。   

    2．槽法。槽法也叫接觸法。槽法就是將形成的炭黑接觸附著在槽鐵上的方法。

    在生產(chǎn)中槽鐵可在靜止的刮板上面來回慢慢移動，以除去附著在其上的炭黑，并使之落人收集的漏斗中，再以螺旋推進(jìn)器送入包裝室即可。實際生產(chǎn)中，還要經(jīng)過去除雜質(zhì)的旋風(fēng)分離等工序。然后以真空包裝機(jī)包裝，以使其有比較小的體積。

    槽黑制造廠一般都是金屬結(jié)構(gòu)，每個燃燒室可有2500—4000個噴火(焰)咀?？諝庥扇紵业牡撞窟M(jìn)入，乏氣由房頂排出。

    德國因缺乏天然氣，故采用使萘油或蒽油蒸發(fā)的精煉氣，不用槽鐵而采用通入冷水冷卻的滾筒。以此法生產(chǎn)的炭黑，我國習(xí)慣叫滾筒法炭黑，實際上是槽法

的變形，也屬于接觸法。

    有些炭黑是在空氣中具有過量的氧的情況下制取的，或用普通炭黑以化學(xué)法進(jìn)行氧化后處理而得的。這類炭黑可應(yīng)用于高質(zhì)量的油墨制造中，它們的特性主要是黑度好，吸油量低。

    氧化后的炭黑的氧含量可自3％增至15％，從而可使顆粒直徑降至300 A^以下，甚至可降至90 A^。此外，還可大大增加表面孔隙。   

    在化學(xué)氧化中，硝酸、氧化亞氮、臭氧、次氯酸鈉等，均可用作氧化劑。

    由于世界性的天然氣漲價，空氣污染等原因，槽法的前途是不太樂觀的。