D: Cos'è il nerofumo della pirolisi?
Nerofumo da pirolisi (comunemente indicato come PCB, Pyro-CB, O rCB) è il solido nero di carbonio prodotto ottenuto dalla pirolisi di pneumatici usati, gomma di scarto o altri materiali polimerici ricchi di carbonio.
Durante la pirolisi (tipicamente a 450–900 °C in condizioni di carenza o bassa concentrazione di ossigeno), il nerofumo industriale originariamente presente negli pneumatici (come N330, N660, ecc.) viene decomposto termicamente. Il prodotto risultante è il nerofumo la cui superficie è ricoperta da olio di pirolisi, catrame, idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e altre sostanze organiche, mentre il contenuto di ceneri (ZnO, SiO₂, solfuri, ecc.) aumenta significativamente, da cui il nome "nerofumo secondario".
D: Quali sono le differenze tra il nero di carbonio vergine e il nero di carbonio pirolitico?
| Articolo | Nero di carbonio vergine (VCB) | Nerofumo da pirolisi (rCB) |
|---|---|---|
| Fonte | Combustione incompleta di petrolio/gas naturale | Sottoprodotto della pirolisi dei pneumatici usati |
| Cenere | <0,5% | 10–20% (o anche superiore) |
| materia volatile | <1,5% | 3–15% (catrame residuo, IPA) |
| Superficie | 30–120 m²/g a seconda del grado | Simile in origine, ma ridotto a causa dei residui depositati |
| Attività di superficie | Alto | Inferiore (richiede l'attivazione post-trattamento) |
| IPA | Molto basso | Più alto (il benzo[a]pirene può raggiungere livelli ppm) |
| Prezzo | 8.000–15.000 RMB/tonnellata | 2.000–5.000 RMB/tonnellata (6.000+ dopo la raffinazione) |
D: Quali sono le principali applicazioni di rCB?
- Di fascia bassa: Combustibile (potere calorifico 28–32 MJ/kg), co-processo del forno da cemento
- Gamma media: Riempitivo in gomma (semi-rinforzante, in sostituzione di N550/N660), masterbatch in plastica, masterbatch colorati
- Di fascia alta (dopo la raffinazione): Mescole per battistrada di pneumatici, gomma per rivestimenti di nastri trasportatori, prodotti in gomma ad alte prestazioni; sostituzione parziale per N234, N339, ecc.
D: Perché il carbone nero grezzo ottenuto dalla pirolisi ha scarse prestazioni di rinforzo?
Perché:
- La superficie è ricoperta da carbonio amorfo, catrame e IPA, riducendo chimico siti di legame con gomma.
- Un elevato contenuto di ceneri (in particolare ZnO, SiO₂) determina una struttura lassa e una scarsa disperdibilità.
- Largo dimensione delle particelle distribuzione; gli aggregati sono danneggiati o riagglomerati.
D: Quali sono i principali Raffinazione/Modifica Tecnologie per rCB?
1. Devolatilizzazione ad alta temperatura (trattamento termico secondario):
Il forno rotante o il letto fluido da 800–1100 °C rimuove il catrame superficiale e la maggior parte degli IPA; la fase fondamentale della raffinazione.
2. Macinazione ultrafine + precisione classificatore dell'aria :
Il nero di carbonio della pirolisi viene polverizzato a d50 = 2,5–4,5 μm e d97 ≤ 10–15 μm utilizzando un mulino classificatore ad aria, rimuovendo con precisione particelle di cenere grossolane e agglomerati.
Risultati:
- La superficie aumenta 15–40% (ad esempio, da 50–60 m²/g a 80–110 m²/g)
- L'assorbimento dell'olio DBP aumenta 20–40 ×10⁻⁵ m³/kg
- La disperdibilità migliora significativamente; la viscosità Mooney diminuisce 8–15 MU
- Contenuto di ceneri ridotto da Da 16% a 11–13% (de-cenerizzazione meccanica)
3. Lavaggio acido e de-ceneri: HCl/H₂SO₄ rimuove ZnO, CaCO₃, ecc.; la cenere può scendere a <5%.
4. Modifica ossidativa: HNO₃, H₂O₂, ozono introducono gruppi contenenti ossigeno per migliorare l'attività superficiale.
5.Modifica al plasma/microonde: Rimozione rapida degli IPA; altamente efficiente ma costosa.
6. Granulazione a umido + superficie rivestimento: Agenti accoppianti silanici come Si69, A-189 per migliorare la compatibilità con la gomma.
7. Pirolisi continua sotto vuoto + devolatilizzazione in linea: Aggiornamenti dei processi front-end.
D: Il nero di carbonio ottenuto tramite pirolisi sostituirà completamente il nero di carbonio vergine?
No, ma diventerà un integratore importante.
Di 2030:
- Domanda globale di nerofumo per pneumatici ≈ 18 milioni di tonnellate
- Fornitura di nerofumo recuperato (rCB): 1,5–2 milioni di tonnellate, O 8–11%
- Le politiche dell’UE sugli “pneumatici sostenibili” potrebbero imporre Contenuto di rCB 5–10%
D: Quali sono le principali sfide che il settore rCB deve affrontare?
Sebbene l'rCB presenti vantaggi ambientali ed economici, l'industrializzazione incontra ancora degli ostacoli:
- Coerenza delle prestazioni:
La variazione delle materie prime degli pneumatici usati determina una qualità instabile (dimensione delle particelle, struttura, superficie). - Alto contenuto di ceneri e zolfo:
I residui inorganici (ZnO, SiO₂, composti dello zolfo) ne limitano l'uso in applicazioni ad alte prestazioni. - Accettazione del mercato:
I settori della gomma e degli pneumatici richiedono lunghi cicli di certificazione; la fiducia del mercato è ancora in fase di sviluppo.
D: Come possono gli utenti comuni giudicare la qualità di rCB?
Prendi in considerazione cinque indicatori chiave (preferibilmente tramite test di terze parti):
- Ceneri (550°C): ≤10% (più è basso, meglio è)
- Perdita per riscaldamento (950°C): ≤2%
- Totale 16 IPA: ≤200 ppm (per applicazioni su pneumatici)
- Assorbimento DBP: ≥90 ×10⁻⁵ m³/kg (struttura mantenuta)
- Superficie BET: ≥80 m²/g (≥100 m²/g per i gradi di fascia alta)
Nerofumo di pirolisi iSi sta rapidamente evolvendo da "rifiuto-valore" a materiale di rinforzo ecologico e ad alte prestazioni. La chiave sta nella tecnologia avanzata di post-lavorazione e nella conformità normativa. I prossimi cinque anni saranno un periodo d'oro per il rinnovamento del settore e le innovazioni qualitative.
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— Pubblicato da Emily Chen