H: Carbon đen nhiệt phân là gì?
Than đen nhiệt phân (thường được gọi là PCB, Pyro-CB, hoặc rCB) là chất rắn muội than sản phẩm thu được từ quá trình nhiệt phân lốp xe thải, cao su thải hoặc các vật liệu polyme giàu carbon khác.
Trong quá trình nhiệt phân (thường ở nhiệt độ 450–900°C trong điều kiện thiếu oxy hoặc thiếu oxy), muội than công nghiệp ban đầu có trong lốp xe (như N330, N660, v.v.) bị phân hủy nhiệt. Sản phẩm thu được là muội than với bề mặt được phủ dầu nhiệt phân, hắc ín, hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) và các chất hữu cơ khác, trong khi hàm lượng tro (ZnO, SiO₂, sunfua, v.v.) tăng lên đáng kể—do đó có tên gọi là “muội than thứ cấp”.
H: Sự khác biệt giữa than đen nguyên chất và than đen nhiệt phân là gì?
| Mục | Than đen nguyên chất (VCB) | Than đen nhiệt phân (rCB) |
|---|---|---|
| Nguồn | Sự đốt cháy không hoàn toàn của dầu mỏ/khí tự nhiên | Sản phẩm phụ của quá trình nhiệt phân lốp xe thải |
| Tro | <0,5% | 10–20% (hoặc thậm chí cao hơn) |
| Vật chất dễ bay hơi | <1,5% | 3–15% (hắc ín còn sót lại, PAH) |
| Diện tích bề mặt | 30–120 m²/g tùy theo cấp độ | Tương tự ban đầu, nhưng giảm đi do có cặn lắng đọng |
| Hoạt động bề mặt | Cao | Thấp hơn (yêu cầu kích hoạt sau khi điều trị) |
| PAH | Rất thấp | Cao hơn (Benzo[a]pyrene có thể đạt đến mức ppm) |
| Giá | 8.000–15.000 RMB/tấn | 2.000–5.000 RMB/tấn (6.000+ sau khi tinh chế) |
Q: Ứng dụng chính của rCB?
- Cấp thấp: Nhiên liệu (giá trị nhiệt lượng 28–32 MJ/kg), đồng xử lý lò nung xi măng
- Tầm trung: Chất độn cao su (bán gia cường, thay thế N550/N660), hạt nhựa tổng hợp, hạt nhựa tổng hợp màu
- Cao cấp (sau khi tinh chế): Hợp chất gai lốp, cao su bọc băng tải, sản phẩm cao su hiệu suất cao; thay thế một phần cho N234, N339, v.v.
H: Tại sao than đen nhiệt phân thô có hiệu suất gia cố kém?
Bởi vì:
- Bề mặt được bao phủ bởi cacbon vô định hình, hắc ín và PAH, làm giảm hóa chất các vị trí liên kết với cao su.
- Hàm lượng tro cao (đặc biệt là ZnO, SiO₂) dẫn đến cấu trúc lỏng lẻo và khả năng phân tán kém.
- Rộng kích thước hạt phân phối; các tập hợp bị hư hỏng hoặc kết tụ lại.
Q: Những điều chính là gì? Tinh chế/Sửa đổi Công nghệ cho rCB?
1. Khử khí ở nhiệt độ cao (xử lý nhiệt thứ cấp):
Lò quay hoặc lò tầng sôi ở nhiệt độ 800–1100°C sẽ loại bỏ lớp hắc ín trên bề mặt và hầu hết các PAH; đây là bước tinh chế cơ bản.
2. Mài siêu mịn + độ chính xác máy phân loại không khí :
Than đen nhiệt phân được nghiền thành bột d50 = 2,5–4,5 μm và d97 ≤ 10–15 μm bằng cách sử dụng nhà máy phân loại không khí, đồng thời loại bỏ chính xác các hạt tro thô và các chất kết tụ.
Kết quả:
- Diện tích bề mặt tăng lên 15–40% (ví dụ, từ 50–60 m²/g đến 80–110 m²/g)
- Tăng hấp thụ dầu DBP 20–40 ×10⁻⁵ m³/kg
- Khả năng phân tán được cải thiện đáng kể; độ nhớt Mooney giảm 8–15 MU
- Hàm lượng tro giảm từ 16% đến 11–13% (xử lý tro bằng cơ học)
3.Rửa axit khử tro: HCl/H₂SO₄ loại bỏ ZnO, CaCO₃, v.v.; tro có thể giảm xuống <5%.
4. Biến đổi oxy hóa: HNO₃, H₂O₂, ozon đưa vào các nhóm chứa oxy để tăng cường hoạt động bề mặt.
5. Biến đổi plasma/vi sóng: Loại bỏ PAH nhanh chóng; hiệu quả cao nhưng tốn kém.
6. Tạo hạt ướt + bề mặt lớp phủ: Các chất kết hợp silan như Si69, A-189 giúp cải thiện khả năng tương thích với cao su.
7. Nhiệt phân liên tục chân không + khử khí nội tuyến: Nâng cấp quy trình front-end.
H: Liệu than đen nhiệt phân có thể thay thế hoàn toàn than đen nguyên chất không?
Không—nhưng nó sẽ trở thành phần bổ sung chính.
Qua 2030:
- Nhu cầu carbon đen cấp lốp toàn cầu ≈ 18 triệu tấn
- Nguồn cung cấp carbon đen thu hồi (rCB): 1,5–2 triệu tấn, hoặc 8–11%
- Chính sách "Lốp xe bền vững" của EU có thể bắt buộc Hàm lượng rCB 5–10%
H: Những thách thức chính mà ngành rCB phải đối mặt là gì?
Mặc dù rCB có lợi thế về môi trường và kinh tế, quá trình công nghiệp hóa vẫn phải đối mặt với những trở ngại:
- Hiệu suất ổn định:
Sự thay đổi trong nguyên liệu đầu vào từ lốp xe phế thải dẫn đến chất lượng không ổn định (kích thước hạt, cấu trúc, diện tích bề mặt). - Hàm lượng tro và lưu huỳnh cao:
Các chất cặn vô cơ (ZnO, SiO₂, hợp chất lưu huỳnh) hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng hiệu suất cao. - Sự chấp nhận của thị trường:
Ngành công nghiệp cao su và lốp xe đòi hỏi chu kỳ chứng nhận dài; niềm tin của thị trường vẫn đang phát triển.
H: Người dùng thông thường có thể đánh giá chất lượng của rCB như thế nào?
Hãy xem xét năm chỉ số chính (tốt nhất là thông qua thử nghiệm của bên thứ ba):
- Tro (550°C): ≤10% (càng thấp càng tốt)
- Mất mát khi đun nóng (950°C): ≤2%
- Tổng cộng 16 PAH: ≤200 ppm (dành cho các ứng dụng cấp lốp)
- Sự hấp thụ DBP: ≥90 ×10⁻⁵ m³/kg (cấu trúc được giữ nguyên)
- Diện tích bề mặt BET: ≥80 m²/g (≥100 m²/g đối với loại cao cấp)
Carbon đen nhiệt phân iđang nhanh chóng chuyển đổi từ “chất thải thành giá trị” thành vật liệu gia cường xanh, hiệu suất cao. Chìa khóa nằm ở công nghệ hậu xử lý tiên tiến và tuân thủ quy định. Năm năm tới sẽ là giai đoạn vàng cho việc tái cấu trúc ngành và đột phá về chất lượng.
Cảm ơn bạn đã đọc. Tôi hy vọng bài viết của tôi hữu ích. Vui lòng để lại bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể liên hệ với bộ phận chăm sóc khách hàng trực tuyến của Zelda nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác.
— Đăng bởi Emily Chen