P: ¿Qué es el negro de carbón de pirólisis?
Negro de carbón de pirólisis (comúnmente conocido como tarjeta de circuito impreso, Pyro-CB, o rCB) es el sólido negro carbón producto obtenido de la pirólisis de neumáticos usados, caucho usado u otros materiales poliméricos ricos en carbono.
Durante la pirólisis (normalmente a 450–900 °C en condiciones de oxígeno deficiente o bajo), el negro de humo industrial presente originalmente en los neumáticos (como N330, N660, etc.) se descompone térmicamente. El producto resultante es un negro de humo cuya superficie está recubierta de aceite de pirólisis, alquitrán, hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y otros compuestos orgánicos, mientras que el contenido de cenizas (ZnO, SiO₂, sulfuros, etc.) aumenta significativamente; de ahí el nombre de "negro de humo secundario".
P: ¿Cuáles son las diferencias entre el negro de carbón virgen y el negro de carbón de pirólisis?
| Artículo | Negro de carbón virgen (VCB) | Negro de carbón de pirólisis (rCB) |
|---|---|---|
| Fuente | Combustión incompleta de petróleo/gas natural | Subproducto de la pirólisis de neumáticos usados |
| Ceniza | <0,5% | 10–20% (o incluso superior) |
| materia volátil | <1,5% | 3–15% (alquitrán residual, HAP) |
| Área de superficie | 30–120 m²/g según el grado | Similar originalmente, pero reducido debido a los residuos depositados. |
| Actividad superficial | Alto | Inferior (requiere activación posterior al tratamiento) |
| HAP | Muy bajo | Superior (el benzo[a]pireno puede alcanzar niveles de ppm) |
| Precio | 8.000–15.000 RMB/tonelada | 2.000–5.000 RMB/tonelada (6.000+ después del refinamiento) |
P:¿Cuáles son las principales aplicaciones de rCB?
- Gama baja: Combustible (valor calorífico 28–32 MJ/kg), coprocesamiento en horno de cemento
- Gama media: Relleno de caucho (semi-reforzado, reemplazando N550/N660), masterbatches de plástico, masterbatches de color
- Alta gama (después del refinamiento): Compuestos para bandas de rodadura de neumáticos, caucho para cubiertas de cintas transportadoras, productos de caucho de alto rendimiento; reemplazo parcial para N234, N339, etc.
P: ¿Por qué el negro de carbón de pirólisis crudo tiene un rendimiento de refuerzo deficiente?
Porque:
- La superficie está cubierta de carbono amorfo, alquitrán y HAP, lo que reduce químico sitios de unión con caucho.
- Un alto contenido de cenizas (especialmente ZnO, SiO₂) produce una estructura suelta y una mala dispersabilidad.
- Ancho tamaño de partícula distribución; los agregados se dañan o se reaglomeran.
P: ¿Cuáles son los principales? Refinación/Modificación ¿Tecnologías para rCB?
1. Desvolatilización a alta temperatura (tratamiento térmico secundario):
El horno rotatorio o lecho fluidizado a 800–1100 °C elimina el alquitrán de la superficie y la mayoría de los HAP; el paso de refinamiento fundamental.
2. Molienda ultrafina + precisión clasificador de aire :
El negro de carbón de pirólisis se pulveriza a d50 = 2,5–4,5 μm y d97 ≤ 10–15 μm utilizando un molino clasificador de aire, eliminando al mismo tiempo con precisión partículas de ceniza gruesa y aglomerados.
Resultados:
- La superficie aumenta 15–40% (por ejemplo, de 50–60 m²/g a 80–110 m²/g)
- La absorción de aceite DBP aumenta 20–40 ×10⁻⁵ m³/kg
- La dispersabilidad mejora significativamente; la viscosidad Mooney disminuye 8–15 MU
- Contenido de cenizas reducido de 16% a 11–13% (descenizamiento mecánico)
3. Eliminación de cenizas mediante lavado ácido: HCl/H₂SO₄ elimina ZnO, CaCO₃, etc.; la ceniza puede caer a <5%.
4.Modificación oxidativa: HNO₃, H₂O₂ y ozono introducen grupos que contienen oxígeno para mejorar la actividad de la superficie.
5.Modificación por plasma/microondas: Eliminación rápida de HAP; altamente eficiente pero costosa.
6.Granulación húmeda + superficie revestimiento: Agentes de acoplamiento de silano como Si69, A-189 para mejorar la compatibilidad del caucho.
7.Pirólisis continua al vacío + desvolatilización en línea: Actualizaciones de procesos front-end.
P: ¿El negro de carbón de pirólisis reemplazará completamente al negro de carbón virgen?
No, pero se convertirá en un complemento importante.
Por 2030:
- Demanda mundial de negro de humo para neumáticos ≈ 18 millones de toneladas
- Suministro de negro de humo recuperado (rCB): 1,5–2 millones de toneladas, o 8–11%
- Las políticas de “neumáticos sostenibles” de la UE podrían exigir Contenido de rCB 5–10%
P: ¿Cuáles son los principales desafíos que enfrenta la industria de rCB?
Aunque el rCB tiene ventajas ambientales y económicas, la industrialización aún enfrenta obstáculos:
- Consistencia del rendimiento:
La variación en la materia prima de neumáticos usados produce una calidad inestable (tamaño de partícula, estructura, área superficial). - Alto contenido de cenizas y azufre:
Los residuos inorgánicos (ZnO, SiO₂, compuestos de azufre) limitan su uso en aplicaciones de alto rendimiento. - Aceptación del mercado:
Las industrias del caucho y de los neumáticos requieren largos ciclos de certificación; la confianza del mercado aún está en desarrollo.
P: ¿Cómo pueden los usuarios comunes juzgar la calidad del rCB?
Observe cinco indicadores clave (preferiblemente a través de pruebas de terceros):
- Cenizas (550°C): ≤10% (cuanto más bajo, mejor)
- Pérdida por calentamiento (950 °C): ≤2%
- Total de 16 HAP: ≤200 ppm (para aplicaciones de grado neumático)
- Absorción de DBP: ≥90 ×10⁻⁵ m³/kg (estructura conservada)
- Superficie BET: ≥80 m²/g (≥100 m²/g para calidades de alta gama)
Negro de carbón de pirólisis iEstá evolucionando rápidamente de la "conversión de residuos en valor" a un material de refuerzo ecológico de alto rendimiento. La clave reside en la tecnología avanzada de posprocesamiento y el cumplimiento normativo. Los próximos cinco años serán una época dorada para la reorganización de la industria y los avances en calidad.
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— Publicado por Emily Chen