ما الذي تحتاج إلى معرفته عن الكربون الأسود الناتج عن عملية التحلل الحراري؟

س: ما هو الكربون الأسود الناتج عن عملية التحلل الحراري؟

أسود الكربون الناتج عن التحلل الحراري (يُشار إليه عادةً باسم لوحة الدوائر المطبوعة, بايرو-سي بي, ، أو rCB) هو منتج الكربون الأسود الصلب الذي يتم الحصول عليه من التحلل الحراري لإطارات النفايات أو المطاط النفايات أو غيرها من المواد البوليمرية الغنية بالكربون.
أثناء عملية التحلل الحراري (عادةً عند درجة حرارة تتراوح بين 450 و900 درجة مئوية في ظروف نقص الأكسجين أو انخفاض مستوياته)، يتحلل الكربون الأسود الصناعي الموجود أصلاً في الإطارات (مثل N330 وN660 وغيرها) حرارياً. والمنتج الناتج هو كربون أسود مغطى سطحه بزيت التحلل الحراري والقطران والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) ومواد عضوية أخرى، بينما يرتفع محتوى الرماد (أكسيد الزنك، وثاني أكسيد السيليكون، والكبريتيدات، وغيرها) بشكل ملحوظ، ومن هنا جاءت تسميته بـ"الكربون الأسود الثانوي".“

س: ما هي الاختلافات بين الكربون الأسود الخام والكربون الأسود الناتج عن التحلل الحراري؟

غرض	الكربون الأسود البكر (VCB)	الكربون الأسود الناتج عن التحلل الحراري (rCB)
مصدر	احتراق غير كامل للبترول/الغاز الطبيعي	منتج ثانوي لعملية التحلل الحراري لإطارات النفايات
رماد	<0.5%	10–20% (أو حتى أعلى من ذلك)
المواد المتطايرة	<1.5%	3-15% (قطران متبقي، مركبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات)
مساحة السطح	30-120 م²/غ حسب الدرجة	كانت متشابهة في الأصل، ولكنها أصبحت أقل كثافة بسبب الرواسب المتراكمة.
نشاط بلاستيكي	عالي	أقل (يتطلب تفعيلًا بعد العلاج)
الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات	منخفض جداً	أعلى (قد يصل مستوى البنزو[أ]بيرين إلى مستويات جزء في المليون)
سعر	8000–15000 يوان صيني/طن	2000–5000 يوان صيني/طن (6000+ بعد التكرير)

س: ما هي التطبيقات الرئيسية لـ rCB?

• منخفض الجودة: الوقود (القيمة الحرارية 28-32 ميجا جول/كجم)، المعالجة المشتركة في أفران الأسمنت
• متوسط المدى: حشو مطاطي (شبه مقوي، بديل لـ N550/N660)، خلطات مركزة بلاستيكية، خلطات مركزة ملونة
• عالي الجودة (بعد التحسين): مركبات مداس الإطارات، مطاط غطاء حزام النقل، منتجات مطاطية عالية الأداء؛ بديل جزئي لـ N234، N339، إلخ.

س: لماذا يكون أداء الكربون الأسود الخام الناتج عن عملية الانحلال الحراري ضعيفاً في مجال التعزيز؟

لأن:

1. السطح مغطى بالكربون غير المتبلور والقطران والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، مما يقلل من مواقع الترابط الكيميائي مع المطاط.
2. يؤدي ارتفاع نسبة الرماد (وخاصة ZnO و SiO₂) إلى بنية فضفاضة وضعف قابلية التشتت.
3. توزيع واسع لحجم الجسيمات؛ تتضرر التجمعات أو تتكتل من جديد.

س: ما هي أهم التكرير/تعديل تقنيات rCB؟

1. إزالة المواد المتطايرة بدرجة حرارة عالية (المعالجة الحرارية الثانوية):
الفرن الدوار أو السرير المميع بدرجة حرارة 800-1100 درجة مئوية يزيل القطران السطحي ومعظم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات؛ وهي خطوة التكرير الأساسية.

2. الطحن فائق النعومة + المصنف الهوائي الدقيق:
يتم طحن الكربون الأسود الناتج عن التحلل الحراري إلى حجم حبيبات يتراوح بين 2.5 و4.5 ميكرومتر (d50) وحجم حبيبات يتراوح بين 10 و15 ميكرومتر (d97) باستخدام... مطحنة تصنيف الهواء, ، مع إزالة جزيئات الرماد الخشنة والتكتلات بدقة.
نتائج:

• تزداد مساحة السطح 15–40% (على سبيل المثال، من 50-60 م²/غ إلى 80-110 م²/غ)
• يزيد امتصاص زيت ثنائي بوتيل الفثالات 20–40 ×10⁻⁵ م³/كجم
• تتحسن قابلية التشتت بشكل ملحوظ؛ وتقل لزوجة موني. 8-15 وحدة قياس
• تم تخفيض محتوى الرماد من 16% إلى 11-13% (إزالة الرماد ميكانيكياً)

3. غسل الأحماض وإزالة الرماد: يزيل HCl/H₂SO₄ أكسيد الزنك، وكربونات الكالسيوم، وما إلى ذلك؛ ويمكن أن ينخفض الرماد إلى <5%.

4. التعديل التأكسدي: HNO₃ و H₂O₂ والأوزون تدخل مجموعات تحتوي على الأكسجين لتعزيز النشاط السطحي.

5. التعديل بالبلازما/الميكروويف: إزالة سريعة للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات؛ فعالة للغاية ولكنها مكلفة.

6. التحبيب الرطب + طلاء السطح: عوامل اقتران السيلان مثل Si69 و A-189 لتحسين توافق المطاط.

7. التحلل الحراري المستمر بالتفريغ + إزالة المواد المتطايرة المباشرة: تحديثات عمليات الواجهة الأمامية.

س: هل سيحل الكربون الأسود الناتج عن التحلل الحراري محل الكربون الأسود الخام بشكل كامل؟

لا، لكنه سيصبح مكملاً غذائياً رئيسياً.

بواسطة 2030:

• الطلب العالمي على الكربون الأسود المستخدم في صناعة الإطارات ≈ 18 مليون طن
• إمدادات الكربون الأسود المستعاد (rCB): 1.5-2 مليون طن, ، أو 8–11%
• قد تفرض سياسات الاتحاد الأوروبي بشأن "الإطارات المستدامة" محتوى 5-10% rCB

س: ما هي التحديات الرئيسية التي تواجه صناعة rCB؟

على الرغم من أن الكربون المعاد تدويره يتمتع بمزايا بيئية واقتصادية، إلا أن التصنيع لا يزال يواجه عقبات:

• اتساق الأداء:
  يؤدي التباين في المواد الخام لإطارات النفايات إلى جودة غير مستقرة (حجم الجسيمات، والبنية، ومساحة السطح).
• محتوى عالٍ من الرماد والكبريت:
  تحد المخلفات غير العضوية (ZnO، SiO₂، مركبات الكبريت) من استخدامها في التطبيقات عالية الأداء.
• قبول السوق:
  تتطلب صناعات المطاط والإطارات دورات اعتماد طويلة؛ ولا تزال ثقة السوق قيد التطور.

س: كيف يمكن للمستخدمين العاديين الحكم على جودة rCB؟

انظر إلى خمسة مؤشرات رئيسية (ويفضل أن يكون ذلك من خلال اختبارات تجريها جهات خارجية):

1. الرماد (550 درجة مئوية): ≤10% (كلما انخفض السعر كان ذلك أفضل)
2. الفقد عند التسخين (950 درجة مئوية): ≤2%
3. إجمالي 16 مركباً من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات: ≤200 جزء في المليون (للاستخدامات المتعلقة بإطارات السيارات)
4. امتصاص ثنائي بوتيل الفثالات: ≥90 ×10⁻⁵ م³/كجم (تم الاحتفاظ بالهيكل)
5. مساحة سطح BET: ≥80 م²/غ (≥100 م²/غ للدرجات العالية)

أسود الكربون الناتج عن التحلل الحرارييشهد قطاع البناء تحولاً سريعاً من تحويل النفايات إلى مواد ذات قيمة مضافة، ليصبح مادة تقوية خضراء عالية الأداء. ويكمن سر هذا التحول في تقنيات المعالجة اللاحقة المتقدمة والامتثال للوائح التنظيمية. وستكون السنوات الخمس القادمة فترة ذهبية لإعادة هيكلة الصناعة وتحقيق طفرات نوعية.

---

“شكراً لقراءتكم. أتمنى أن يكون مقالي مفيداً. يُرجى ترك تعليق أدناه. كما يمكنكم التواصل مع ممثل خدمة عملاء مولي عبر الإنترنت لأي استفسارات أخرى.”

— نُشر بواسطة إميلي تشين

---