P: O que é negro de fumo de pirólise?
negro de carbono de pirólise (comumente referido como Placa de circuito impresso, Pyro-CB, ou rCB) é o sólido negro de fumo Produto obtido a partir da pirólise de pneus usados, borracha residual ou outros materiais poliméricos ricos em carbono.
Durante a pirólise (tipicamente a 450–900 °C em condições de deficiência ou baixo teor de oxigênio), o negro de fumo industrial originalmente presente em pneus (como N330, N660, etc.) é decomposto termicamente. O produto resultante é o negro de fumo cuja superfície é revestida com óleo de pirólise, alcatrão, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) e outros compostos orgânicos, enquanto o teor de cinzas (ZnO, SiO₂, sulfetos, etc.) torna-se significativamente maior — daí o nome “negro de fumo secundário”.
P: Quais são as diferenças entre o negro de fumo virgem e o negro de fumo de pirólise?
| Item | Negro de carbono virgem (VCB) | Negro de carbono de pirólise (rCB) |
|---|---|---|
| Fonte | Combustão incompleta de petróleo/gás natural | Subproduto da pirólise de pneus usados |
| Cinzas | <0,5% | 10–20% (ou até superior) |
| Matéria volátil | <1,5% | 3–15% (alcatrão residual, PAHs) |
| Área de superfície | 30–120 m²/g dependendo da qualidade | Semelhante originalmente, mas reduzido devido aos resíduos depositados. |
| Atividade de superfície | Alto | Inferior (requer ativação pós-tratamento) |
| PAHs | Muito baixo | Níveis mais elevados (benzo[a]pireno pode atingir ppm) |
| Preço | 8.000–15.000 RMB/tonelada | 2.000–5.000 RMB/ton (6.000+ após o refinamento) |
P: Quais são as principais aplicações de rCB?
- Nível básico: Combustível (poder calorífico 28–32 MJ/kg), coprocessamento em forno de cimento
- Gama média: Carga de borracha (semi-reforçadora, substituindo N550/N660), masterbatches de plástico, masterbatches de cor
- Alta gama (após refinamento): Compostos de borracha para banda de rodagem de pneus, borracha para revestimento de correias transportadoras, produtos de borracha de alto desempenho; substituto parcial para N234, N339, etc.
P: Por que o negro de fumo de pirólise bruto apresenta baixo desempenho como reforço?
Porque:
- A superfície é coberta por carbono amorfo, alcatrão e PAHs, reduzindo químico locais de ligação com a borracha.
- Um alto teor de cinzas (especialmente ZnO, SiO₂) leva a uma estrutura frouxa e baixa dispersibilidade.
- Largo tamanho da partícula distribuição; os agregados estão danificados ou reaglomerados.
P: Quais são os principais Refinamento/Modificação Tecnologias para rCB?
1. Desvolatilização a alta temperatura (tratamento térmico secundário):
O forno rotativo ou leito fluidizado a 800–1100 °C remove o alcatrão superficial e a maioria dos PAHs; esta é a etapa fundamental de refino.
2. Retificação ultrafina + precisão classificador de ar :
O negro de fumo de pirólise é pulverizado até atingir d50 = 2,5–4,5 μm e d97 ≤ 10–15 μm usando um moinho classificador de ar, removendo com precisão partículas e aglomerados de cinzas grossas.
Resultados:
- A área da superfície aumenta. 15–40% (por exemplo, de 50–60 m²/g para 80–110 m²/g)
- A absorção de óleo DBP aumenta 20–40 ×10⁻⁵ m³/kg
- A dispersibilidade melhora significativamente; a viscosidade de Mooney diminui. 8–15 MU
- Teor de cinzas reduzido de 16% a 11–13% (remoção mecânica de cinzas)
3. Lavagem ácida para remoção de cinzas: HCl/H₂SO₄ remove ZnO, CaCO₃, etc.; as cinzas podem cair para <5%.
4. Modificação oxidativa: HNO₃, H₂O₂ e ozônio introduzem grupos contendo oxigênio para aumentar a atividade da superfície.
5. Modificação por plasma/micro-ondas: Remoção rápida de PAHs; altamente eficiente, porém dispendiosa.
6. Granulação úmida + superfície revestimento: Agentes de acoplamento de silano, como Si69 e A-189, para melhorar a compatibilidade com a borracha.
7. Pirólise contínua a vácuo + desvolatilização em linha: Atualizações de processos de front-end.
P: O negro de fumo pirolítico substituirá completamente o negro de fumo virgem?
Não, mas se tornará um suplemento importante.
Por 2030:
- Demanda global de negro de fumo para pneus ≈ 18 milhões de toneladas
- Fornecimento de negro de fumo recuperado (rCB): 1,5 a 2 milhões de toneladas, ou 8–11%
- As políticas da UE sobre "Pneus Sustentáveis" podem exigir Conteúdo de rCB 5–10%
P: Quais são os principais desafios enfrentados pela indústria de rCB?
Embora o rCB apresente vantagens ambientais e econômicas, a industrialização ainda enfrenta obstáculos:
- Consistência de desempenho:
A variação na matéria-prima de pneus usados leva a uma qualidade instável (tamanho das partículas, estrutura, área superficial). - Alto teor de cinzas e enxofre:
Resíduos inorgânicos (ZnO, SiO₂, compostos de enxofre) limitam o uso em aplicações de alto desempenho. - Aceitação de mercado:
As indústrias de borracha e pneus exigem longos ciclos de certificação; a confiança do mercado ainda está em desenvolvimento.
P: Como os usuários comuns podem avaliar a qualidade do rCB?
Analise cinco indicadores-chave (de preferência por meio de testes de terceiros):
- Cinzas (550 °C): ≤10% (quanto menor, melhor)
- Perda por aquecimento (950 °C): ≤2%
- Total de 16 PAHs: ≤200 ppm (para aplicações em pneus)
- Absorção de DBP: ≥90 ×10⁻⁵ m³/kg (estrutura mantida)
- Área de superfície BET: ≥80 m²/g (≥100 m²/g para classes de alta qualidade)
Negro de fumo de pirólise iO setor está evoluindo rapidamente de um modelo de "transformação de resíduos em valor" para um material de reforço ecológico e de alto desempenho. A chave está na tecnologia avançada de pós-processamento e na conformidade com as normas regulatórias. Os próximos cinco anos serão um período de ouro para a reestruturação da indústria e avanços significativos em qualidade.
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— Publicado por Emily Chen