Negro de fumo branco é o termo geral para produtos de ácido silícico e silicato amorfos em pó branco, visíveis a raios X, principalmente sílica precipitada, sílica fumada e gel de sílica ultrafino, bem como ácido silícico sintético em pó, silicato de alumínio e cálcio, etc. O negro de fumo branco é um material poroso e sua composição pode ser expressa como SiO₂·nH₂O, onde nH₂O está presente como grupos hidroxila na superfície. É solúvel em álcalis cáusticos e ácido fluorídrico, mas insolúvel em água, solventes e ácidos (exceto ácido fluorídrico). É resistente a altas temperaturas, não inflamável, insípido, inodoro e possui bom isolamento elétrico.
O que é negro de fumo branco?
De acordo com o método de produção, a sílica é geralmente dividida em sílica de precipitação e sílica em fase gasosa. A sílica em fase gasosa é uma forma de nanopartículas coloidais sólidas, brancas, amorfas, floculentas e translúcidas (tamanho de partícula inferior a 100 nm) em condições normais. É atóxica e possui uma enorme área superficial específica. A sílica em fase gasosa é composta de nano-sílica, com pureza de até 99%, com tamanhos de partícula de até 10 a 20 nm, mas o processo de preparação é complexo e caro. A sílica de precipitação é dividida em sílica de precipitação tradicional e sílica de método de precipitação especial. A primeira refere-se à sílica produzida utilizando ácido sulfúrico, ácido clorídrico, CO2 e silicato de sódio como matérias-primas básicas, enquanto a segunda refere-se à sílica produzida utilizando tecnologia de hipergravidade, método sol-gel, método de cristalização química e cristalização secundária. A sílica precipitada é utilizada principalmente como agente de reforço para borracha natural e sintética, agente friccional em pastas de dente, etc. A sílica fumada é utilizada principalmente como agente de reforço para borracha de silicone, revestimentos e espessantes de resinas insaturadas. O gel de sílica ultrafino e o aerogel são utilizados principalmente como agentes fosqueantes para revestimentos, espessantes, agentes de abertura de filmes plásticos, etc.
Aplicação do negro de fumo branco
A sílica, também conhecida como sílica hidratada (fórmula química SiO2·nH2O), é um composto inorgânico de sílica branco, não tóxico, amorfo e em pó microfino. Possui excelentes propriedades, como porosidade, alta dispersibilidade, leveza, estabilidade química, resistência a altas temperaturas, não é combustível, apresenta bom isolamento elétrico e outras características excelentes. Tem sido amplamente utilizada em plásticos, borracha, fabricação de papel, revestimentos, corantes, tintas de impressão e outros campos.
Aplicações em pneus
A sílica é utilizada como agente de reforço, sendo a maior parte empregada no setor da borracha, representando 70% do total. A sílica melhora significativamente as propriedades físicas da borracha, reduzindo a histerese e a resistência ao rolamento dos pneus, sem comprometer a resistência à derrapagem em piso molhado. Na indústria da borracha, o negro de fumo é um agente de reforço muito eficaz, sendo sua maior desvantagem a impossibilidade de utilizá-lo na produção de pneus coloridos. A sílica ultrafina, como carga de reforço para a produção de pneus ecológicos, pode ser utilizada em substituição ao negro de fumo na lateral do pneu, aumentando significativamente a resistência ao rasgo e à propagação de trincas, sem afetar significativamente o tempo de vulcanização. A resistência ao envelhecimento por ozônio depende da quantidade de antioxidantes e sílica. A adição de sílica à borracha da banda de rodagem dos pneus pode melhorar a resistência a cortes e rasgos, além de reduzir o impacto de blocos soltos e desprendidos. A resistência ao rolamento da borracha com sílica pode ser reduzida em 30% em comparação com a borracha com negro de fumo comum.
Aplicação em antiespumante
A sílica em fase vapor geralmente apresenta dois tipos de produtos: hidrofílicos e hidrofóbicos. Os produtos hidrofóbicos são obtidos a partir de produtos hidrofílicos após tratamento químico superficial. Atualmente, os fabricantes de antiespumantes geralmente utilizam sílica em fase vapor hidrofóbica, aproveitando seus grupos hidrofóbicos superficiais para atrair as extremidades hidrofóbicas do surfactante no sistema espumante. Dessa forma, as partículas sólidas hidrofóbicas tornam-se hidrofílicas, reduzindo a concentração de surfactante na espuma e, consequentemente, acelerando a ação antiespumante. Isso promove a ruptura da espuma e melhora a velocidade de desespumação.
Aplicação na indústria de tintas e revestimentos
A sílica pode ser usada como aditivo reológico, agente antiafundamento, dispersante e agente fosqueante na produção de revestimentos, desempenhando funções de espessamento, antiafundamento, tixotropia, fosqueamento, entre outras. Além disso, pode melhorar a resistência às intempéries e a riscos dos revestimentos, a adesão entre o revestimento e o substrato, bem como a dureza do revestimento, a resistência ao envelhecimento e as propriedades de absorção de raios UV e reflexão da luz infravermelha.
Aplicação em embalagens eletrônicas
Através do tratamento tensoativo da sílica fumada totalmente dispersa na matriz adesiva de encapsulamento de resina epóxi modificada com silicone, é possível reduzir significativamente o tempo de cura do material de encapsulamento (para 2,0-2,5 horas) e a temperatura de cura pode ser reduzida à temperatura ambiente, melhorando assim o desempenho de vedação do dispositivo OLED e aumentando sua vida útil.
A adição de sílica fumada permite que o processo de encapsulamento de dispositivos eletrônicos, antes necessário em um ambiente especial, seja realizado em condições de temperatura ambiente. Isso reduz significativamente os custos de produção e o tempo de cura do material de encapsulamento, melhorando consideravelmente a eficiência e reduzindo os custos de produção. Com isso, a tecnologia de displays OLED de nova geração desempenha um papel fundamental na popularização e aplicação dessa tecnologia.
Aplicação em plásticos
A sílica também é frequentemente utilizada em novos plásticos. A adição de uma pequena quantidade de sílica durante a mistura de plásticos produz um efeito de reforço notável, melhorando a dureza e as propriedades mecânicas do material, o que aprimora a tecnologia de processamento e o desempenho dos produtos. Além disso, a sílica possui características como tamanho de partícula pequeno e alta transmitância, o que pode tornar o plástico mais denso e aumentar sua transparência.
Aplicação em cerâmica
Com a adição de sílica em fase gasosa em vez de Al₂O₃ nanométrico à porcelana 95, ambos podem desempenhar o papel de nanopartículas, atuando simultaneamente como uma segunda fase das partículas. Isso não só melhora a resistência e a tenacidade do material cerâmico, como também a dureza, o módulo de elasticidade e outras propriedades, sendo o efeito mais desejável do que a adição de Al₂O₃ puro. O uso de sílica em fase gasosa em substratos cerâmicos compostos não só melhora a densificação, a tenacidade e o acabamento do substrato, como também reduz significativamente a temperatura de sinterização. Além disso, a aplicação de sílica em fase gasosa em filtros cerâmicos, esferas de coríndon e outros produtos cerâmicos também apresenta efeitos muito significativos.
Aplicação na indústria de papel
Na indústria papeleira, os produtos de sílica fumada podem ser usados como adesivo para papel, melhorando a brancura e a opacidade, a resistência a óleos e abrasão, o toque, a imprimibilidade e o brilho. Também podem ser usados em papel solarizado, o que melhora a qualidade da superfície, a estabilidade da tinta e evita rachaduras no verso. Além disso, podem ser usados em papel azida para produzir papel vegetal de excelente qualidade e em papel revestido, substituindo o dióxido de titânio. A adição de sílica fumada 1-2% reduz o peso e a espessura do papel, melhora a resistência, impede a penetração da tinta e torna a impressão mais nítida e com maior opacidade.
Aplicação em pasta de dente
A sílica precipitada é o principal agente de fricção para pastas de dente atualmente. Ela possui uma grande área superficial específica total, forte capacidade de adsorção de substâncias e partículas uniformes, o que contribui para melhorar a transparência. Devido à sua natureza estável, atóxica e inofensiva, é uma matéria-prima superior para pastas de dente. O índice de refração da sílica varia de 1,45 a 1,50, muito próximo ao índice de refração de outros ingredientes da pasta de dente. Assim, quando misturada a eles, atua como um agente de transparência. Essa propriedade é utilizada para produzir pastas de dente transparentes, uma característica não encontrada em nenhum outro agente de fricção.
Aplicações em cosméticos
As excelentes propriedades da sílica, como atoxicidade, ausência de odor e facilidade de coloração, fazem com que ela seja amplamente utilizada na indústria cosmética. A sílica é usada em produtos para cuidados com a pele e cosméticos para proporcionar uma sensação suave e macia à pele (efeito "rolamento"), resultando no "efeito de foco suave", que faz com que a luz irradiada sobre a superfície da pele seja distribuída uniformemente, tornando menos visíveis rugas e imperfeições. Além disso, as propriedades tixotrópicas da sílica impedem a sedimentação dos pigmentos, permitindo seu uso em produtos como batons e esmaltes.
Aplicação de sílica em calçados de borracha
A sílica, com sua alta brancura e partículas finas, é utilizada na produção de borracha vulcanizada transparente, o que melhora as propriedades físicas gerais da borracha. Por isso, a sílica, como principal carga de reforço, é amplamente utilizada na fabricação de calçados de couro de alta qualidade, calçados esportivos e solados, especialmente em solados de borracha transparentes e semitransparentes. Ela pode melhorar a resistência à abrasão, a dureza, a resistência à tração e a resistência ao rasgo dos solados.
Aplicação na indústria farmacêutica
A inércia fisiológica, a alta absorção, dispersão e propriedades espessantes da sílica têm sido amplamente utilizadas em preparações farmacêuticas. Pesquisadores franceses descobriram que, em ranitidina, metomialamina, pirenzepina e outros fármacos, a adição de uma pequena quantidade de sílica em fase gasosa altera sua mobilidade; em medicamentos contendo ashwagandha e outros fármacos, a adição de uma pequena quantidade de sílica em fase gasosa pode alterar sua taxa de dissolução, ou seja, modificar a dispersão de fármacos de difícil solubilização em água e sua capacidade de absorção; em pó contendo aspirina, a adição de uma pequena quantidade de sílica em fase gasosa altera as propriedades antiestáticas do pó.
A sílica, como absorvente e dispersante, também pode ser usada na produção de comprimidos de medicamentos ocidentais, como a vitamina C; na produção de cápsulas farmacêuticas, a adição de uma pequena quantidade de sílica pode atuar como veículo. Segundo a redação da China Powder Network, pesquisadores japoneses descobriram que a adição de uma pequena quantidade de sílica à formulação de materiais de embalagem de polietileno permite a produção de filmes de embalagem esterilizados para produtos farmacêuticos.
Aplicações em tintas
A sílica também é usada para controlar o fluxo de tinta em impressoras, evitando que ela escorra ou fique parada de forma irregular, resultando em impressões nítidas. Em latas de bebidas, ela controla a aplicação de revestimentos por pulverização em alta velocidade. A sílica fumada também é usada como dispersante e agente controlador de fluxo em cartuchos de toner para copiadoras e impressoras a laser.
Aplicações em pesticidas
A sílica é utilizada em pesticidas como herbicidas e inseticidas. Em misturas de dois herbicidas comuns, dinitroanilina e ureia, a adição de pequenas quantidades de sílica fumada e sílica precipitada impede a formação de grumos nessas misturas. A adição de pequenas quantidades de sílica fumada a formulações de inseticidas granulados torna o controle e a prevenção da proliferação de organismos nocivos mais eficazes. A sílica também pode ser utilizada como adsorvente de contaminantes no solo, absorvendo-os.
Aplicação em itens de uso diário
Sacos de embalagem de alimentos com sílica adicionada para frutas e vegetais podem desempenhar um papel importante na preservação do frescor. A sílica também pode ser usada como um fungicida altamente eficaz para prevenir e controlar diversas doenças em frutas; na produção de álcool, a adição de uma pequena quantidade de sílica purifica a cerveja e prolonga seu período de frescor. Em tecidos de malha contendo cloreto de vinila, a adição de uma pequena quantidade de sílica fumada altera seu desempenho, atuando como um agente fosqueante. Ela permanece na superfície do tecido e não penetra em suas fibras.
Que tipo de equipamento de britagem é adequado para britar negro de fumo branco?
Preparação de negro de fumo branco ultrafino de fácil dispersão utilizando moinho de jato de leito fluidizado Sistema de britagem. Os requisitos específicos de controle do processo de britagem por fluxo de ar e os problemas comuns são os seguintes:
Processo de pulverização por jato: Este processo consiste principalmente em um pulverizador de jato de leito fluidizado ou um pulverizador de jato tipo disco, sistema de compressor de ar, sistema de alimentação, sistema de mistura, dispositivo de adição de dispersante (adicionado de acordo com as necessidades do cliente), dispositivo de alimentação quantitativa (alimentação única ou dupla de material), sistema de peneiramento, sistema de remoção de ferro, sistema de remoção de poeira, sistema de embalagem, etc.
Pontos-chave do controle do processo de moinho de jato
(1) O ajuste da altura do cilindro telescópico do moinho de discos ou da velocidade do classificador do moinho de leito fluidizado afetará o valor de finura Hagermann e a produção. Quando até 4 anéis são usados para ajustar a altura do tubo telescópico e, em seguida, ajustar a distância de saída do material, o procedimento pode ser entendido da seguinte forma: retire todos os 4 anéis e o tubo telescópico de saída e, em seguida, reposicione-os de acordo com a tabela (coloque o primeiro anel na parte inferior, depois coloque o tubo telescópico de saída e, finalmente, coloque mais 4 a n anéis na parte superior). Observação: a velocidade de alimentação, a pressão de alimentação, a pressão de moagem e a posição do bocal de alimentação não foram alteradas; apenas a situação de moagem após a mudança de posição dos anéis foi alterada.
(2) Eliminar o fenômeno de formação de pontes na tremonha. Na parte superior do alimentador de rosca transportadora, a matéria-prima pode formar uma cavidade devido ao fenômeno de formação de pontes, o que afetará a quantidade real de alimentação e, consequentemente, a produção. A instalação de um vibrador pode eliminar o fenômeno de formação de pontes.
(3) Ajustando a pressão de trabalho e o volume de alimentação, a qualidade do produto pode ser ajustada até certo ponto.
(4) Após a moagem do pigmento, a cor se altera. Quanto maior a pressão de trabalho, maior o volume de ar admitido por unidade de tempo e maior a amplitude das alterações de cor por unidade de pressão. Não existe uma regra exata. Nota: A moagem serve apenas para obter a finura adequada do produto e alterar sua cor de forma limitada. Não é recomendável ajustar os parâmetros de moagem para obter uma alteração de cor em grande escala.
(5) De um modo geral, o valor de claridade Hagermann do produto é menor que o valor de finura Hagermann. A claridade do produto é afetada pelo teor de resíduos da peneira da matéria-prima. Após a moagem ultrafina, a claridade pode apenas ser melhorada, mas, em última análise, não pode ser utilizada. Clareza e finura são a mesma coisa.
(6) A taxa de produção é controlada pela frequência do alimentador de parafuso, e a quantidade de alimentação está relacionada à densidade de vibração da matéria-prima e à estanqueidade do sistema Venturi. Por exemplo, o fechamento do balanceador de pressão tem um impacto maior na quantidade de alimentação do pigmento amarelo de ferro, mas um impacto menor no preto de ferro e no vermelho de ferro. Também podemos abrir o balanceador e aumentar a frequência de alimentação para aumentar a velocidade de alimentação e, consequentemente, a produção. A abordagem atual consiste em fechar o balanceador de pressão.
(7) Ajustando a pressão de trabalho, é possível obter a qualidade desejada do produto. Por exemplo, para os produtos vermelho ferro, preto ferro e amarelo ferro, mantendo-se as demais condições inalteradas, a finura pode ser melhorada simplesmente aumentando a pressão do ar de trabalho. Ao mesmo tempo, o aumento da pressão de trabalho pode reduzir a viscosidade do amarelo ferro. Contudo, existe um limite para o aumento da pressão de trabalho na alteração da finura. Acima desse limite, o aumento da pressão de trabalho não será muito eficaz na alteração da finura.
(8) A porta de alimentação Venturi deve estar alinhada com a posição da almofada superior da câmara de moagem do moinho. Existem de 6 a 12 bicos de moagem distribuídos uniformemente ao redor da câmara de moagem. As posições de injeção desses bicos são consistentes com a direção da alimentação Venturi. Se as direções forem inconsistentes, pode ocorrer folga de material, ou seja, emissão de pó.
(9) Finura do produto: Está relacionada ao método de produção e ao processo de produção das matérias-primas, à forma das partículas microscópicas, à forma dos cristais, ao tamanho dos agregados, etc.
(10) Absorção de óleo e viscosidade de produtos de ferro amarelo: Está relacionada ao método de produção, processo de produção, forma das partículas microscópicas, forma dos cristais, tamanho dos agregados, etc., das matérias-primas. A absorção de óleo e a viscosidade de produtos de ferro amarelo podem ser reduzidas pela adição de aditivos, mas geralmente não é recomendada a adição. A laminação física pode ser usada para reduzir a absorção de óleo e a viscosidade de produtos de ferro amarelo.
(11) A causa principal da emissão de pó é o desequilíbrio da pressão do sistema, que é um fenômeno natural causado pela formação de grande pressão positiva no sistema. Ao mesmo tempo, uma quantidade de alimentação muito pequena também causará um desequilíbrio no sistema e também ocorrerá emissão de pó; quando o saco, devido ao envelhecimento e aos orifícios obstruídos no saco do coletor de pó, também pode ocorrer emissão de pó.
(12) Impacto do sistema de separação do coletor de pó no processo de produção: O sistema de separação do coletor de pó deve ter capacidade de separação suficiente, e os 1800-3600 m³/h de gases residuais gerados no sistema devem ser removidos por exaustão forçada para manter o funcionamento normal do sistema. De acordo com as necessidades de produção, o sistema é mantido em um estado de pressão ligeiramente positiva ou ligeiramente negativa, ajustando-se o grau de abertura do amortecedor. De modo geral, o amortecedor de regulagem permanece totalmente aberto. Devido ao uso prolongado, o saco coletor de pó pode ficar facilmente obstruído por poeira, o que causará pressão excessiva de retorno na unidade do sistema. Portanto, o saco e o separador devem ser limpos, especialmente quando o coletor de pó exigir uma pressão de retrolavagem relativamente alta. O que causa a obstrução do saco? Envelhecimento dos sacos de tecido, aderência de substâncias pegajosas, separação prolongada de gases residuais com alto teor de umidade, alto teor de umidade das matérias-primas, magnetismo das matérias-primas, etc., são todas causas de obstrução do saco.
(13) Sistema de remoção de ferro e peneiramento – nível final de controle de qualidade: Embora os materiais sejam peneirados e as impurezas removidas durante a alimentação, é inevitável que algumas impurezas sólidas passem pela peneira, incluindo parafusos, pedras e componentes do sistema devido à corrosão. Isso representa um risco potencial de entrada de detritos e outras matérias estranhas no produto final. Portanto, antes que os materiais entrem definitivamente no tanque de armazenamento, removedores de ferro magnéticos e peneiras de alta frequência podem ser usados para remover esses objetos estranhos, garantindo e melhorando a qualidade do produto.