أسود الكربون بالتحلل الحراري (يُعرف أيضًا باسم المسترد أسود فاحم، rCB) هو منتج صلب يتم الحصول عليه من التحلل الحراري عالي الحرارة لإطارات النفايات، والمطاط المستهلك، والنفايات العضوية الأخرى في ظل ظروف خالية من الأكسجين أو محدودة الأكسجين.
- المصدر الأساسييأتي بشكل رئيسي من إعادة تدوير الإطارات. في مصانع التحلل الحراري، تُغذّى الإطارات المُهدرة في مفاعل مغلق، حيث يُحلّلها التسخين إلى زيت وقود، وغاز قابل للاحتراق، وأسلاك فولاذية، وتحلل حراري. أسود فاحم.
الفرق عن الكربون الأسود التقليدي
الكربون الأسود التقليدي: يُنتَج عن طريق الاحتراق غير الكامل للبترول أو الغاز الطبيعي. تتم هذه العملية تحت السيطرة، مما يُعطي نقاءً وتركيبًا وكيمياء سطحية موحدة.
الكربون الأسود بالتحلل الحراريتركيبته أكثر تعقيدًا، إذ تحتوي على شوائب غير عضوية (زنك، كبريت، سيليكا، رماد) وهيدروكربونات متبقية من إضافات الإطارات. نشاطه السطحي منخفض، وبنيته غير منتظمة، وأدائه المباشر أقل بكثير من أسود الكربون التقليدي.
وبالتالي، فإن التعديل ضروري قبل إعادة استخدام rCB كحشو تقوية في المطاط والبلاستيك وغيرها من التطبيقات عالية القيمة، مما يضمن الاستخدام الدائري للموارد.
خصائص الأداء الرئيسية لـ rCB
- خمول السطح:يفتقر إلى المجموعات الوظيفية النشطة (–OH، –COOH)، مما يؤدي إلى ضعف التوافق والترابط الضعيف مع مصفوفات البوليمر.
- نسبة عالية من الشوائب:يحتوي على كمية كبيرة من الرماد (أملاح غير عضوية، أكاسيد معدنية)، والكبريت، والهيدروكربونات المتبقية، مما يقلل من نقاء المنتج وأدائه.
- بنية مجمعة غير منتظمة:عادةً ما يظهر درجة بنية أقل (امتصاص DBP) من الكربون الأسود التقليدي، مما يؤدي إلى تقوية أضعف.
- واسع حجم الجسيمات توزيع:على الرغم من أنها قابلة للمقارنة من حيث الحجم مع الكربون الأسود N550–N990، إلا أن التوزيع غير متساوٍ.
بشكل عام، يعمل الكربون الأسود غير المعدل الناتج عن التحلل الحراري بشكل سيئ: ضعف التعزيز، وضعف التشتت، وانخفاض الخصائص الميكانيكية المركبة (قوة الشد، وقوة التمزق، ومقاومة التآكل).
طرق التعديل التقليدية وتأثيراتها
التعديل الجسدي
- الطحن/التفريز: استخدام مطاحن الكرات, المطاحن النفاثة، إلخ، لتكسير الكتل الكبيرة. يُحسّن هذا من قابلية التشتت، لكن الإفراط في الطحن قد يُلحق الضرر ببنية الكتل.
- التحبيب:يُشكّل التحبيب بالبثق جزيئات متجانسة، ويُقلل الغبار، ويُحسّن الكثافة الظاهرية. يُحسّن قابلية المعالجة، ولكنه لا يُحسّن نشاط السطح.
المواد الكيميائية تعديل (الأكثر فعالية والأكثر استخدامًا)
- أكسدة السطحالمعالجة بعوامل مؤكسدة (حمض النيتريك، بيروكسيد الهيدروجين، الأوزون) أو الأكسدة الحرارية في الهواء تُدخل مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين (–COOH، –OH، –C=O). تُحسّن طاقة السطح، وجاذبيته للماء، والترابط السطحي مع البوليمرات القطبية (مثل النايلون). هذا هو النهج السائد والفعال من حيث التكلفة.
- تعديل التطعيم: تطعيم بوليمرات أو عوامل ربط محددة (مثل السيلان KH-550 وTESPT) على أسطح rCB لتحسين التوافق مع مصفوفات معينة. يُعزز هذا الترابط بشكل ملحوظ مع مطاط السيليكون أو مركبات الإطارات.
- سطح طلاء:يؤدي الطلاء بالراتنجات أو المواد الخافضة للتوتر السطحي أو البوليمرات ذات الوزن الجزيئي المنخفض إلى تحسين قابلية التشتت والقابلية للمعالجة، على الرغم من أن الطلاءات قد تتدهور أثناء المعالجة.
النظرة المستقبلية
- التقنيات الخضراء ومنخفضة التكلفة:تطوير العمليات الصديقة للبيئة (على سبيل المثال، معالجة البلازما، والتعديل البيولوجي) مع خفض التكاليف.
- التطبيقات ذات القيمة العالية:التعديل العميق (على سبيل المثال، الجرافيت) لترقية rCB من حشو مطاطي إلى مادة وظيفية (على سبيل المثال، أقطاب البطارية، المواد الماصة).
- التوحيد القياسي والمعالجة الذكية:إنشاء معايير الكشف والتقييم السريع لمصادر rCB المختلفة، جنبًا إلى جنب مع الذكاء الاصطناعي لتحسين معلمات التعديل للحصول على علاج دقيق.
يُعدّ التعديل الخطوة الأساسية لتحويل rCB من "نفايات" إلى "مورد". فمن خلال الابتكار المستمر، لا يقتصر الأمر على الحد من التلوث الأسود فحسب، بل يُمكن أيضًا تعزيز أهداف الاقتصاد الدائري والحياد الكربوني.
مسحوق ملحمي
مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في تقنيات الطحن والتعديل فائقة الدقة، مسحوق ملحمي تقدم حلولاً متطورة لمعالجة rCB. من خلال دمج عمليات الطحن والتصنيف وتعديل الأسطح، تساعد Epic Powder في تحويل أسود الكربون الناتج عن التحلل الحراري إلى مواد وظيفية عالية القيمة، مما يتيح إعادة تدوير مستدامة ويساهم في مستقبل أكثر استدامة.