炭黑
炭黑的生产、分类和命名
一．炭黑的定义
炭黑是由许多烃类物质（固态、液态或气态）经不完全燃烧或裂解生成的。它主要由碳元素组成，其微晶具有准石墨结构，且呈同心取向，其粒子是近乎球形的粒子，而这些粒子大都熔结成聚集体。
二．炭黑的分类
炭黑是橡胶工业的主要补强剂。为适应橡胶工业的发展要求，人们开发了五十余种规格牌号的炭黑。以前炭黑分类有按制法分，也有按作用分，后来发展了ASTM-1765这种新的分类方法。这种方法的出现结束了以前分类混乱、缺乏科学表征炭黑的状况，但其缺点是没有反映出炭黑的结构度。炭黑的几种分类方法分述如下。
1．按制造方法分
（1）接触法炭黑：接触法炭黑，其中包括槽法炭黑、滚筒法炭黑和圆盘法炭黑。
槽法炭黑转化率大约为5%。其特点是含氧量大（平均可达3%），呈酸性，灰分较少（一般低于0.1%）。
（2）炉法炭黑：
炉法炭黑的特点是含氧量少（约1%），呈碱性，灰分较多（一般为0.2%~0.6%），这可能是由于水冷时水中矿物质带来的。（3）热裂法炭黑：转化率30%~47%。炭黑粒子粗大，补强性低，含氧量低（不到0.2%），含碳量达99%以上。
（4）新工艺炭黑：新工艺炭黑的聚集体较均匀，分布较窄，着色强度比传统的高十几个单位，形态较开放，表面较光滑。N375、N339、N352、N234、N299等均为新工艺炭黑。
2．按作用分：
硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。
软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑，如半补强炭黑、热裂法炭黑等。
这种分类方法比较粗略，主要是根据炭黑的性质及对橡胶的补强效果来分类命名的。
3．按ASTM标准分类
我国在80年代开始采用美国ASTM-1765-81分类命名法。该命名法由四个字组成，第一个符号为N或S，代表硫化速度。其中N表示正常硫化速度；而S表示硫化速度慢。N及S符号后有三个数，第一位数表示炭黑的平均粒径范围；第二位和第三位数无明确意义，代表各系列中不同牌号间的区别。其粒径按电镜法测得的数据划分为10个范围，橡胶用炭黑粒径范围在11-500nm之间，表3-2是橡胶用炭黑的分类命名。
表3-2 橡胶用炭黑粒径分类
ASTM
系列粒径范围
nm 典型炭黑品种
ASTM名称英文缩写中文名称
1~10
N100 11~19 N110 SAF 超耐磨炉黑
N200 20~25 N220 ISAF 中超耐磨炉黑
N300 26~30 N330 HAF 高耐磨炉黑
N400 31~39 N472 XCF 特导电炉黑
N500 40~48 N550 FEF 快压出炉黑
N600 49~60 N660 GPF 通用炉黑
N700 61~100 N765 SRF-HS 高结构半补强炉黑
N800 101~200 N880 FT 细粒子热裂法炭黑
N900 201~500 N990 MT 中粒子热裂法炭黑
S200 20~25 S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑（中超耐磨炉黑型）
S300 26~30 S315 HAF-LS-SC 代槽炉黑（超耐磨炉黑型）
§3-3 炭黑的性质
炭黑的粒径（或比表面积）、结构性和表面活性，一般认为是炭黑的三大基本性质。
用于高性能轮胎的白炭黑/炭黑
翟俊学，张萍，赵树高
青岛科技大学高分子科学与工程学院，山东青岛266042
高性能轮胎是近年来轮胎行业广为关注的重点研究课题之一，在轮胎胎面胶的配合体系研究及应用中，研究重点一方面致力于新型橡胶的开发以及通用橡胶的改性或并用，另一方面侧重于补强填料的开发或改性，二者都是影响轮胎胎面胶滚动阻力、抗湿滑性能、耐磨性能等行驶性能的重要因素。众所周知，纳米级尺寸的硬相粒子，可以显著提高橡胶的物理机械性能，而白炭黑/炭黑是2种具有高表面活性、高分散度的纳米级尺寸粒子，尤其粒子表面存在的各种官能团，可以和橡胶产生强烈的相互作用。因而研究白炭黑/炭黑对轮胎行驶性能的影响是非常重要的。本文讨论了近年来在白炭黑/炭黑的开发、改性及在高性能轮胎中的应用等方面的技术成果。
1 白炭黑体系
白炭黑已经被广泛应用于轮胎行业中，特别是高分散性沉淀法白炭黑，不仅能降低滚动阻力，还有助于改善抗湿滑性能，但其缺点也很明显，即加工工艺比较复杂，而且白炭黑之间强烈的相互作用使其在橡胶中的分散比较困难，虽然加入硅烷偶联剂有利于白炭黑的分散，同时降低胶料的门尼粘度，但分散仍然不够均匀，而且还提高了胶料的定伸应力。在实际工业生产中，采用动态反应性混炼(140-160℃，3-4min，3段甚至4段混炼)可以得到部分改善，即白炭黑和硅烷偶联剂混炼时在高温下保持一段时间，使二者充分反应，从而提高白炭黑的分散性。有的研究采用并用树脂或脂肪酸酯来改善白炭黑的分散性，同时可以降低混炼胶的粘度，而且对硅烷偶联反应产生最小的影响。白炭黑还有一个静电问题，白炭黑胶料的电阻较高，因此一般不单用白炭黑，至少掺10份炭黑，以减少静电。表1是典型低滚动阻力轮胎胎面胶的配方。
表1 典型低滚动阻力胎面胶配方
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组分用量/份
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高乙烯基SSBR① 75
高顺式BR② 25
白炭黑[表面积150-190(m^2/g)] 80
芳烃操作油(高粘度) 32.5
氧化锌 2.5
硬脂酸 1
防老剂6PPD 2
微晶蜡 1.5
炭黑N330 变量③
硅烷变量④
硫黄 1.4
促进剂CBS 1.7
促进剂DPG 2
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注：
①苯乙烯质量分数0.12、乙烯基质量分数0.46，Tg为-42℃。
②顺式质量分数和0.98，Tg为-104℃。
③白炭黑的用量占炭黑总量的50%以下。
④硅烷偶联剂用量为白炭黑用量的8%-10%。
1.1 白炭黑
Willam等人研究了胎面胶中高分散白炭黑、易分散白炭黑和普通白炭黑之间的区别。他们发现白炭黑胶料的交联时间较长，门尼粘度随白炭黑用量的增加而增大；60℃时胶料的损耗因子随白炭黑用量的增加而增大，其中高分散白炭黑胶料的损耗因子最低，力学性能也最好。总之，目前在胎面胶配方中，白炭黑的用量占炭黑总量的50%以下，硅烷偶联剂的用量为白
炭黑用量的8%-10%，这样既可使轮胎的耐磨性和抗湿滑性保持较高的水平，又可降低轮胎的滚动阻力，但各种白炭黑的混炼工艺性能仍然未能得到有效改善。
胡庆福等人以CO2混合气体和水玻璃为原料，在助剂作用下，采用CO2沉淀法制取高补强白炭黑，并得到其最佳工艺条件为水玻璃浓度35g/L，反应温度70℃，助剂质量分数为0.7%，反应时间60min。即使在单独使用该白炭黑补强后，硫化橡胶样品的扯断强度达到12.3MPa。
1.2 白炭黑改性
白炭黑和硅烷偶联剂并用可以有效降低轮胎胎面的滚动阻力并提高抗湿滑性能。按照硅烷偶联剂的应用范围可分为2类，硫代氰基硅烷(Si-264)和四硫醚硅烷(Si-69)等用于非炭黑填充的硫黄硫化胶料。该偶联剂中的甲氧基和乙氧基在反应的过程中与白炭黑表面上的硅醇基团反应形成强键；而硫官能团在硫化过程中与硫黄和促进剂反应，并与聚合物链形成硫键(硫链长度由存在的硫黄量所决定)。另一大类包括含其它官能团如氯、氨基、乙烯基、甲基丙烯基或环氧基的硅烷，它们主要用于非硫黄硫化体系；这些官能团要求与硫化的体系相匹配，才能在硫化过程中与聚合物的键合达到最佳效果。目前在胎面胶配方中最常使用的偶联剂是多硫硅烷，通常为双(3-三乙氧基硅-1-丙基)四硫化物，一般称为TESPT。包括奥斯佳有机硅公司生产的硅烷偶联剂，名为Silquist A1289；另一硅烷偶联剂Si-69，是由德固萨公司生产的。这2种产品虽然称为四硫化物，但实际上是多硫化物的混合物，每个分子中平均有3.6个硫原子，硅烷与白炭黑的偶联作用主要由硅烷中硫的质量分数(即二硫、三硫、四硫和更高硫原子数硫键)的分布决定。研究表明，将多硫化硅烷中硫键的平均硫原子数从3.6降至2，可以提高低滚动阻力胎面胶的工艺性能，但其物理性能和60℃时的tanδ值有所下降。通过在低硫原子数硫键混炼胶中加入硫，使总硫质量分数达到四硫化物的水平，则其大部分物理性能和动态性能就不会下降。若把额外的硫加到硫化剂中，则可保持其优异的工艺性能。但是硅烷偶联剂的反应必须要有水分的参与，水分质量分数在0.06以上的白炭黑胶料的性能基本相同，而水分质量分数较低的白炭黑会对胶料的性能有不利影响。
Mandal S K等的研究发现许多硫代磷酰基有机物可以和白炭黑发生反应，在白炭黑填充NR中产生异丙醇，从而形成了白炭黑和橡胶的分子桥Si-O-P，这些化合物的行为类似于硅烷偶联剂。Ou Y C等研究了烷基化白炭黑对橡胶补强效果的影响，发现白炭黑烷基化后提高了其和橡胶基体的相容性，更容易在NR和SBR中分散，所得硫化胶具有更小的tanδ。但是，烷基化后白炭黑的增强效果明显减弱，这是因为聚合物与填料之间，以及填料与填料之间的相互作用减弱所致。
二硝基二胺类偶联剂是近年来继硅烷类和钛酸酯偶联剂后发现的又一类较好的偶联剂，用它改性的白炭黑能有效地改善硫化胶的动态性能。该类偶联剂中具有代表性的是N,N’-双-(2-甲基-2-硝基丙基)-1,6-二胺基己烷(BNAH)。它对聚合物与填充剂之间的偶联机理是，经过加热产生1个活性二元游离基，该游离基的两端分别与橡胶和填充剂反应，交联结构为
-CH2NH(CH2)6NHCH2- ，即在聚合物与填充剂之间形成了1个烷基长链。该类偶联剂可广泛地应用于橡胶与各种炭黑、无机纤维及无机填料之间的偶联。将其应用于炭黑配合体系，在不延长焦烧时间的前提下，可以降低硫化胶的压缩疲劳生热与损耗因子。BNAH用于橡胶与无机填料之间的偶联，不仅可以提高硫化胶的动态性能(如降低生热与损耗因子)，而且可以提高硫化胶的拉伸强度与耐撕裂性能。
贾红兵等人综合研究了各种偶联剂如硅烷类、钛酸酯类及表面活性剂苯磺酸钠等对白炭黑进行表面改性，从而改善橡胶与填料之间的结合作用，提高橡胶材料的耐磨性能。耐磨性的优劣顺序为：硅烷类偶联剂>表面活性剂>钛酸酯类偶联剂。
有日本专利介绍胎面胶料用改性松香/白炭黑填充后，门尼粘度大幅下降，抗湿滑性能增加，同时滚动阻力变化不大。这种改性松香是一种软化温度在150℃以下的醇性酯，是用松香或马来酸酐改性松香与甘油等等多元醇反应得到的。
1.3 炭黑/白炭黑双相填料
炭黑/白炭黑双相填料是一种独特的橡胶补强填料，特别适用于轮胎，它是用卡博特公司开发的独特的技术生产的。传统的炭黑90%-99%由碳元素组成，氧和氢是其它主要成分，而这种新型填充剂是由分散在炭黑相中的白炭黑相构成。这种新型填充剂的主要特点是提高了烃类弹性体中橡胶-填充剂的相互作用，而降低了填充剂-填充剂的相互作用。研究结果表明，与炭黑胶料和白炭黑胶料相比，双相填料只需要使用少量的偶联剂，而对胶料滞后损失和耐磨性能的平衡改进很大，胶料的tan δ值在低温下较高，在高温下较低，同时耐磨性能有所提高。用于轮胎胎面胶中这种填料可以大大降低滚动阻力，同时能够提高耐磨性能并保持牵引性能。
2 新型炭黑及炭黑改性
白炭黑用作补强剂有如下缺点：①耗能大，需要多段混炼才能得到便于后续加工的胶料，在许多情况下加工性能仍旧很差；②混炼期间需要进行严密的时间和温度控制，以实现白炭黑和硅烷偶联、避免硅烷降解；③胶料往往具有高粘度，而且随着储存时间延长，粘度将更高，从而导致加工更加困难；④胶料的焦烧时间往往较短；⑤某些用于改善混炼或加工性能的
助剂会阻碍白炭黑与硅烷的偶联反应，因此开发具有良好牵引力、低滚动阻力的炭黑，同时保持炭黑良好的加工性能，也是具有重要意义的。
基于上述目的，研究方向主要是：选择较大的炭黑粒径和较高的炭黑结构；炭黑在混入橡胶前后的高结构性基本不变；在炭黑生产过程中混入白炭黑；在炭黑表面增加一些活性区；加宽炭黑的聚集体尺寸分布。
2.1 新型炭黑
高结构(DBP约130cm^3/100g)和超高结构(DBP约140-170cm^3/100g)炭黑是最先出现的低滞后炭黑品种。其比表面积分别对应于N100、N200、N300系列而适用于不同类型的胎面。高结构或超高结构炭黑拥有较多高度枝状聚集体，在这些枝状聚集体内部及其相互之间，提供了相当大的吸留橡胶和E或软化油的空隙，而且这种枝状聚集体在胶料混炼加工过程中基本不被破坏。在炭黑结构内吸留的橡胶，部分地被屏蔽而不受变形的影响，加之有强的聚合物和炭黑间的相互作用而被固定住，因而如同炭黑的一个组成部分，使胶料如同含有比实际高得多的炭黑填充量，其最终结构是使胶料模量提高。因此，在轮胎胶料中与常规品种炭黑相比，超高结构炭黑可以在较低填充量水平下产生最佳的补强性能，从而可以在降低滚动阻力的同时保持较好的耐磨性。超高结构炭黑的另一个特征是聚集体分布相对较宽，使小的聚集体嵌入大的聚集体之间，产生更有效的填密程度，有助于降低滞后损失，即滚动阻力。
最近对低滚动阻力炭黑研究比较成功的有卡博特的ECO Black Oyx2000炭黑和德固萨的“inversion”炭黑，二者用于胎面胶中滚动阻力比较低，加入硅烷偶联剂后滚动阻力进一步降低，同时混炼胶的加工性能也比较好。一般来说，炭黑的粒径越大、用量越小，其滚动阻力就越小。Stone C R等人对德固萨公司的“inversion”低滚动阻力炭黑(EB136，EB137)进行了研究，并将它们与白炭黑和炭黑N234进行对比。研究结果表明，“inversion”炭黑补强的胶料的粘弹性介于白炭黑和炭黑N234补强的胶料之间，EB137比EB136更接近于白炭黑补强的胶料；所需要的混炼能量要比白炭黑补强的胶料少，而且焦烧时间比白炭黑胶料长，交联速度比白炭黑胶料快，用“inversion”炭黑补强的胶料的加工性能实际上比炭黑N234补强的胶料好，且远远超过白炭黑补强的胶料。
有人研究了转化炭黑对胶料滚动阻力的影响。转化炭黑具有着色度低和聚集体尺寸分布相对宽的特点，而且转化炭黑中的石墨晶粒较小，以较不规则的形式排列，形成大量的边和不重合的平面，因此可以推断它们具有特别高的能量。转化炭黑的tanδ对温度的依赖关系提高幅度很大，因而导致了该炭黑定名为“转化”炭黑。转化炭黑在0℃与60℃下的tanδ之比大大高于所有普通炭黑。这可能是因为晶体角和棱边造成转化炭黑表面活性较高，而且使聚合物链和炭黑间有较强的吸附键。此外，较不规则表面存在力学作用，这种作用阻碍了聚合物键在炭黑表面滑移。这样抑制了主要滞后机理，导致在60℃下的tanδ较低。然而在0℃下，聚合物键合力不再决定tanδ的高低，因为这种胶料在玻璃化温度附近聚合物链段移动性差，决定了聚合物的滑移速率和滞后。转化炭黑胶料的滚动阻力显著降低，达到白炭黑/硅烷降低量的50%之多。
中橡集团炭黑工业研究设计院采用了拓宽炭黑粒径和聚集体分布、提高炭黑表面活性的技术路线，使炭黑反应过程在较不均匀的时间和空间进行，从而开发了两种低滞后炭黑Z271、Z281和DZ11、DZ13，用其全部代替在SBR/BR并用胎面胶中的N234，胶料的物理性能基本保持不变，而使用Z281可以显著降低胶料生热及轮胎的滚动阻力，使用效果与美国卡博特公司产品V5H相当。
纳米级炭黑是通过在反应器中对炭黑进行表面物理改性，而不是化学改性制得的。这种炭黑的聚集体分布较窄，对聚合物具有较强的吸附力。由于聚合物分子在纳米级炭黑粗糙表面滑动受阻，使得滞后损失明显减小。
有日本专利介绍可以用炭黑/橡胶复合物(EC)来提高胎体的抗屈挠性和降低滞后性。这种液态复合物是在溶液中将炭黑进行分散得到的，与干法混炼相比，具有性能优异、滞后性好(比干法平均降低7%)等优点。
2.2 炭黑改性
炭黑的表面含有多种官能性基团，如羟基、羧基等酸性集团，所以同样可以通过对炭黑进行表面改性，例如马来酸酐、Si-69及某些特殊的偶联剂可以改变炭黑的表面性质，从而改善炭黑与橡胶之间的相互作用，提高轮胎胎面胶的综合行驶性能。
通过马来酸酐对炭黑的固相接枝反应，即首先对炭黑进行预处理，然后作为补强体系与天然橡胶进行混炼，结果发现，加入马来酸酐预处理炭黑有利于降低天然橡胶的滚动阻力。
酚接枝产物可显著提高橡胶的耐屈挠龟裂性能。由于在改性过程中炭黑表面连接了柔性烃链，使得老化后含改性炭黑的胶料性能保持率较高。
在过氧化二异丙苯存在的情况下，用长链不饱和羟基有机酸对炭黑进行改性，可使胶料具有更好的物理性能，同时具有其他最佳的硫化胶性能。这种长链在橡胶与炭黑表面之间可以作为柔性桥键，减轻局部的应力集中；并降低结合橡胶的量，
阻碍炭黑聚集体的形成，从而在混炼时更易于分散，产生的热也较低。
双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(Si-69)同样对炭黑具有改性作用，对NR/BR/NBR/Si-69改性炭黑共混物的动态力学行为的研究结果表明：Si-69可提高炭黑增强NR/BR/NBR硫化胶的拉伸强度、300%定伸应力、降低滚动阻力，但同时使撕裂强度下降。硫化胶性能的改变主要和Si-69的偶联作用有关，Si-69改善了炭黑与橡胶间的相互作用，增加了体系的交联密度，当Si-69炭黑的质量比为8/100时，硫化胶的拉伸强度和300%定伸应力最大，滚动阻力最小。
对氨基苯磺酰叠氮化合物也可以作为普通炭黑与橡胶的偶联剂，它能够提高橡胶的弹性、模量，并降低磨耗损失，使混炼胶中橡胶的玻璃化温度Tg稍有升高。在密炼机中当混炼温度达到155℃时，这种化合物在分解并产生一个氮烯端基，这个端基能形成氢键并和聚合物相连，然后它和炭黑表面的羧基形成一种离子键；也可能形成共价键，这样就使得橡胶和炭黑之间的相互作用得到加强，胶料的滞后损失就降低了，因此也就降低了轮胎的滚动阻力。因而这种偶联剂用于轮胎胎面胶，可以改善滚动阻力和抗湿滑性能。
炭黑通过表面氧化处理(气相氧化和液相氧化)，使表面官能团的种类和数量加以改变，挥发份和含氧量增大，PH值降低，表面活性和极性增加，分散性明显提高。氧化炭黑表面所含的氧基团会抑制硫化体系中的交联，并减缓胶料焦烧的趋势。以氧化度不同的炭黑作为填充剂时，由于酚型氧基团的作用，橡胶材料的疲劳性能随氧含量的增加而提高，磨耗则随之下降。炭黑表面氧含量达1.5%-2%，就可确保胎面胶在加工中具有令人满意的使用性能。
氯化炭黑具有延迟硫化的作用，同时提高硫化胶的物理性能和炭黑的分散性。目前，常用的炭黑氯化方法有溶液法、水相悬浮法和固相法。固相法是将被氯化的物质与氯气直接接触进行氯化反应，工艺比较简单，基本无三废”产生，是一种非常有发展前景的氯化方法。炭黑被氯化后，其粒径不断增大，颗粒蓬松，但链状结构没有被破坏。
一篇英国专利介绍用含有金属的炭黑(如铝处理炭黑和锌处理炭黑)对橡胶进行补强，结果发现，70℃的损耗因子减小了38.2%。该发明认为金属处理炭黑聚集体包括至少一个金属区域，这些区域集中在或靠近聚集体表面，从而形成至少2个相：炭相和含金属物相。在掺混金属处理炭黑后，还可以加入各种偶联剂来进一步提高胶料的性能。
此外，炭黑的表面接枝聚合也是一个改善与橡胶结合作用的方法。最早进行炭黑接枝改性研究的当属法国的Donett。有日本专利介绍在炭黑表面进行乙烯基单体(如异丁基乙烯基醚)的阳离子接枝聚合，然后将这种炭黑填充到胎面胶料中，发现0℃的损耗因子增加，60℃的损耗因子减小，说明抗湿滑性能增加、生热降低。同时耐磨性和拉伸强度提高。
在炭黑粒子表面接枝上高分子链能提高炭黑在高分子基体中的分散稳定性，并进一步改进复合材料的性能。由于炭黑粒子接枝改性的某些方法可严格控制接枝聚合物的相对分子质量及其分布，因此可准确确定分子结构；选择适当条件，可得到高接枝率的改性炭黑，阻止炭黑粒子团聚，并提高了其与高分子材料的相容性，因此它在当前高科技纳米复合材料研究中占有重要地位
炭黑行业准入条件
炭黑行业准入条件（公示稿） 一、炭黑准入条件的适用范围 1.1总则 为促进炭黑行业产业结构优化升级，促进行业节能减排，安全生产，保护环境，使其科学规划，合理布局，减少资源浪费，实现炭黑行业可持续发展，特制定本准入条件。 1.2适用范围 本准入条件适用于以烃类化合物（气态或液态）为生产原料使用不完全燃烧裂解法生产橡胶用炭黑的企业。 二、安全生产 用于上述炭黑生产的装置必须符合《建筑设计防火规范》 ( GB50016 ) 、《石油化工企业设计防火规范》（GB50160）、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-）、《防止静电事故通用导则》（GB12158）、《工业企业煤气安全规程》 （GB6222）《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）、《危险化学品建设项目安全许可实施办法（国家安监总局令第8号）》等安全生产规范的要求。 三、环境保护 本“准入条件”所涉及的环境保护有关国家标准均为现行标准，在国家颁布相关环境保护新的排放标准之后，本“准入条件”按新的国家标准执行。 3.1炭黑生产企业应严格执行《环境空气质量标准》（GB3095）《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348）和相关固体废物污染控制标准、及相关危险废物鉴别方法标准的有关要求。
3.2炭黑生产的工艺尾气不得直接向大气排放。须经过再次处理消除有毒有害成分，充分回收利用工艺尾气中的可燃成分和热能。炭黑生产装置所能排放的工业废气必须满足处理工艺尾气所利用的不同生产配套装置（例如燃气锅炉，干燥器等）的处理后的废气排放要求。（如炭黑产品干燥器燃烧后的废气排放应满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297）相关规定），如果装置所在地有另行规定标准，还须满足所在地有关规定标准。 3.2.1利用炭黑生产的工艺尾气作为炭黑尾气锅炉燃料时，燃烧后的废气排放应满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271）相关规定。执行锅炉污染物排放标准时，根据生产炭黑采用的不同原料，应分别满足： 以气相烃类化合物为主要原料生产炭黑时，炭黑尾气锅炉的废气排放应满足燃气锅炉排放要求 以液态烃类化合物（或气液混合）为原料生产炭黑时，炭黑尾气锅炉的废气排放应满足燃油锅炉排放要求 如果装置所在地有对锅炉的废气另行规定有排放标准，还须满足所在地有关规定标准。 3.2.2作为炭黑生产的副产品直接外供的炭黑工艺尾气，应根据用户的要求进行相应的无污染、无害化处理。 3.3炭黑生产企业必须配套建设污水处理装置，实行雨污分流。炭黑生产企业界区内所产生的污水，必须经处理达到国家、企业所在地排放标准方可对外排放。 3.4新建炭黑生产装置系统必须采用先进的工业废气污染防治技术对向大气排放的工业废气进行有效的脱硫、脱硝、除尘处理。并配
碳黑与活性炭区别
详解活性炭和石墨化炭黑的区别 活性炭属于无定型碳，在结构上微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。 石墨化碳黑（GCB）是碳黑在惰性气体(通常为氩气)保护下加热到2700 ℃左右生成的一种碳材料。石墨化碳（Carb）由微弱的范德华力结合，排列松驰的网状层面组成的球状质点-胶体单元所组成，属于较低石墨化程度的碳素物质在高温条件下，碳黑内部和表面的大空隙结构被破坏，表面生成光滑、无孔的石墨晶型结构。因此GCB表面的碳原子之间都是SP2杂化，有单电子对和活泼离子，并具有六边形的微观结构。与碳黑和活性炭等材料不同，GCB表面总体表现为憎水性，可以吸附非极性和弱极性化合物；其次表面存在一些极性位点，使它能吸附极性化合物或做阴离子交换剂，因此，它既可以吸附非极性和弱极性的化合物又可以吸附极性化合物，对化合物表现出很广的吸附谱。GCB表面的这种特殊的六边形结构，使它对化合物的吸附和解吸附作用与化合物的几何结构密切相关。例如，GCB最初用做GC的固定相分离同分异构体或同系物的立体异构体。在上世纪80年代人们开始将GCB开发成固相萃取柱的填料，用来分离化合物和去除色素。 1、结构上比较，活性炭含有大量微孔，具有很大的比表面积，500m2/g或更高，吸附的化合物的种类多，吸附的容量大。石墨化碳黑经过高温高压煅烧，去除了活性炭表面的杂原子，表面形成最致密
的排列和刚性结构，无孔，比表面积大致在100m2/g。 2、吸附模式上，活性炭的多孔结构决定了它是多分子层吸收，而石墨化碳黑是单分子层吸收的模式，恒温时，当压力增大到一定值，单分子层吸附饱和以后开始多分子层吸收。吸收模式上的区别导致石墨化碳黑的吸附容量（载样量）远小于活性炭。 3、作用力上，活性炭含有杂原子，多孔结构，表面活性大，分布不均匀，对化合物产生的作用力的类型远多于石墨化碳黑，发生化学吸附和反应的可能性更高。石墨化碳黑表面六边形结构使得它对于平面分子或者含有平面芳香环的分子具有强烈的吸附作用。 4、活性炭是多孔的，石墨化碳是非多孔的，在农药残留分析前处理中，用活性碳吸附的话，好多农药是无非洗脱的,应用上，活性炭的工业用途相当广泛，但是在色谱领域（包括SPE），石墨化碳黑具有更明显的优势，因为化合物在石墨化碳黑上吸附和洗脱的规律容易掌握。石墨化碳黑对色素有很强的吸附能力，只要样品在经过GCB处理之后肉眼还能辨别出有色素，就可以判断样品中农残的回收率不会受到显著的影响，这也是GCB在农残检测中得到广泛应用的原因。相比活性炭，由于活性位点多、作用力复杂，想要得到好的回收率就要难得多了。
各品种炭黑的用途区别
各品种炭黑的用途区别 N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％-20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。 N234耐磨性比N220约高10％，在高苛刻度下使用，更能显示出良好的耐磨性能。主要用于高速轮胎面胶和高质量的橡胶制品。N326在天然橡胶中具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性及抗蹦裂性能。主要用于要求强度高、生热低的轮胎(包括越野胎)胎面胶，也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。 N330是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。 N339在胎面胶料中的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能近于N220炭黑，特别适用于丁苯橡胶与顺丁胶并用体系。主要用于乘用胎、卡车胎胎面胶，输送带、胶管及各种要求耐磨性高的橡胶工业制品。 N375与N339性能基本相同，生热比N339稍低。主要用于轿车胎、载重胎及越野胎胎面胶。 N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。
N539使用于本品的胶料，其压出表面光滑，口型膨胀小。硫化胶的拉伸强度和伸长率较高，定伸应力较N550低，弹性和耐疲劳性能均较好。主要用于轮胎胎体胶料，尤其适用于以天然橡胶为主的缓冲层胶料，亦可用于轮胎基部胶料、胶带覆盖和其它橡胶制品及电线、电缆护套料中。 N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。
2019年中国炭黑行业市场现状及竞争格局分析,产能过剩将进一步加重「图」
2019年中国炭黑行业市场现状及竞争格局分析，产能过剩将进一步加重「图」 一、炭黑行业产业链全景图 国际炭黑生产原料油分为三类:一是煤焦油，是炼焦生成的副产品，其中高温煤焦油产量约占焦炭产量的3%～4%；二是乙烯焦油，是烃类裂解生产乙烯得到的副产品，可作为生产炭黑原料，也可作为工业锅炉燃料，产量约占乙烯产量的20%；三是澄清油（FCC），是粗柴油催化裂化生产汽油时的产物。炭黑下游需求主要是橡胶用炭黑，大约占到90%左右，其中67%用到轮胎行业，剩下23%用于其他橡胶制品。而轮胎对应的下游需求是汽车市场。 全球炭黑产业链示意图 资料来源：公开资料整理 二、中国炭黑行业市场现状分析 目前中国炭黑行业当前正在遭遇产能过剩、行业利润较低、市场无序竞争以及出口形势严峻的问题，据统计，2019年中国炭黑产能800万吨，同比增长6.2%。 2010-2019年中国炭黑产能及增长
资料来源：公开资料整理 橡胶用炭黑占到炭黑总用量的89%，是炭黑的第一大下游，而导电炭黑属于非橡胶用炭黑（占比11%）的一种。 炭黑主要用途分类（单位：%） 资料来源：公开资料整理
进口方面，据统计，2019年中国炭黑的进口量为7.54万吨，同比降低20.96%；进口金额为21825.61万美元，同比降低23.07%；进口单价为2894.91美元·t-1，同比降低2.68%。 2010-2019年中国炭黑进口量及增长 资料来源：中国海关，华经产业研究院整理 出口方面，据统计，2019年中国炭黑的出口量为81.23万吨，同比降低7.27%；出口金额为75714.10万美元，同比降低34.33%；出口单价为932.15美元·t-1，同比降低29.18%。 2010-2019年中国炭黑出口量及增长
几种常用炭黑性能
N220(中超耐磨炭黑) 物化性质：本品是一种广泛使用的高补强型炉法炭黑，具有较高的结构性，其耐磨性介于超耐磨炭黑和高耐磨炭黑之间。本品的吸碘值121g/kg，DBP吸收值114cm3/100g。 用途：用于载重胎、乘用胎等胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品，如高强度运输带、工业橡胶制品等。 用法和作用：本品适用于各种橡胶，与N330炭黑相比，含N220炭黑胶料的耐磨性要高10%~20%,能赋予胶料较高的拉伸强度和抗撕裂强度,并有一定的导电性。 N234(新工艺高结构中超耐磨炭黑) 物化性质：本品具有较高的结构,是N200系列炭黑中补强性和耐磨性较好的一个品种。其吸碘值为120g/kg,DBP吸收值125cm3/100g 用途：用于高速轮胎胎面胶和高质量的橡胶制品。 用法和作用：使用本品的胶料的耐磨性优于N220、N242和N339，其耐磨性能比N220约高10%，尤其是在高苛刻度下使用，更能显示出良好的耐磨性能。本品的胶料加工性能也较好，压出表面光滑，适用于各种橡胶。 N326(低结构高耐磨炭黑) 物化性能：本品吸碘值82g/kg，DBP吸收值72cm3/100g，具有补强能力较高，生热较低的良好性能。 用途：用于要求强度高、生热低的轮胎（包括越野胎）胎面胶料，也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。 用法和作用：本品在天然橡胶中具有接近槽黑的胶料物理机械性能，且不延迟硫化速度。使用本品的胶料具有较高的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性及抗崩花性能。与其他的高耐磨炉黑相比，胶料定伸应力较低，伸长率较高，拉伸强度相近。 N330(高耐磨炭黑) 物化性能：N330是应用最为广泛的高耐磨型炭黑，吸碘值82g/kg,DBP吸收值102cm3/100g，本品的耐磨性能比中超耐磨系列炭黑稍差，但优于槽法炭黑。 用途：用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。 用法及作用：本品是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶料较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。使用本品的乘用胎的滚动损失(滞后损失)在N300系列炭黑中仅大于N351，比其他品种都小，在胶料中分散和压出性能亦较好，适用于各种合成橡胶和天然橡胶。 N550(快压出炭黑) 物化性能：本品吸碘值43g/kg，DBP吸收值121cm3/100g，粒子表面光滑，结构高在软质炭黑中，其补强能力是最高的。 用途：用于轮胎帘布层、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。 用法和作用：本品适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的耐高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。本品用于丁基橡胶内胎时，最好与N660并用。 N660(通用炭黑) 物化性能：本品的吸碘值36g/kg，DBP吸收值90 cm3/100g。该品种之所以称为通用炉黑，是因其兼具高定伸炉黑的高定伸应力，快压出炉黑的良好加工性
炭黑及其改性
炭黑及其改性 1 炭黑简介 碳黑（CB），也称为炭黑，这是一种无定形的碳。是一种很轻、松而且很细的黑色粉末。它的表面积非常大，范围很广从10~3000m2/g。这是由于在空气不足的条件下燃烧或者是受热分解而得的产物。比重为1.8-2.1。通过天然气制成的 “槽黑”、通过炉法制得的炉黑。按照炭黑的性能可以区分为补强炭黑、导电炭黑、耐磨炭黑等[8]。 （1）炭黑的形态 炭黑的微观构造：炭黑粒子在微观结构中是具有微小的晶体结构的，在炭黑中，碳原子排列的方式和石墨很相似，碳原子会组成一个六角形的平面形状，炭黑原子的每个微晶体都是由三四个这样的层面组成的，但是因为炭黑微晶中，在平面上炭黑排列是有规律的，但是从相邻的碳层上看，炭黑的排列又是无序的。所以又叫作准石墨晶体。 炭黑的粒径：炭黑的粒径范围是很大的，炭黑生产的工艺方法不同，得到的炭黑粒径就不同。用灯黑生产这个工艺得到的产品相对而言是比较粗糙的，用气黑这个生产工艺生产出来的炭黑粒径是比较小的，相对而言是比较精细的。用炉黑这种生产工艺方法生产出来的炭黑粒径分布的范围很大，几乎具有所有粒径的炭黑。即使生产炭黑使用的工艺方法相同，它的粒子大小也并不是完全相同的，而是呈现出一个粒径的分布范围。一般来说，炭黑粒子较细的品种，粒径的分布范围会比较窄。 （2）化学性质：炭黑表面的化学性质跟生产工艺有关。生产炭黑的工艺方法不相同，炭黑表面的化学性质就不一样。炭黑的真实表面积和计算出来的几何表面积并不相同，这是因为炭黑的表面存在着很多小孔，这种小孔大大增加了炭黑的表面积。在炭黑表面，存在着很多种含氧基团。这个理论的研究认为，随着炭黑填充量的增大，炭黑粒子的密度就会变大，炭黑粒子间相互接触的几率就会变大，这样一来，聚合物的导电性能也就会随之上升。因为炭黑表面的含氧基团有很多是极性基团，随着炭黑含量的增加，聚合物的极性也会增加，这样一来就
炭黑生产基本工艺
炭黑生产工艺过程：（部分） 工艺技术方案 4.1 炭黑工艺技术方案的选择 4.1.1 原料路线确定的原则和依据 原料路线确定的原则首先是原料油质量能满足拟建装置的工艺要求，生产的炭黑质量好，收率高；其次是来源渠道多，能保证长期供应；三是价格便宜；四是贮运和加工方便。 炭黑行业对原料油的质量要求是：芳烃含量要高于70％或相关指数（BMCI）≥120），杂质、沥青类和胶质要少。一般来说，蒽油，防腐油，沥青含量较少的煤焦油和乙烯焦油是较理想的油品。 根据工厂提供的原、燃料供应情况，拟建装置生产用燃料、原料主要采用煤焦油以及蒽油或两者的混合油，因此，本项目工艺技术方案采用油-油路线。 4.1.2 国内、外工艺技术概况 国内炭黑生产技术概况 目前，我国炭黑工业的炭黑生产装置，大多采用中橡集团炭黑工业研究设计院于80~90年代开发的新工艺炭黑生产技术，单台生产能力为0.5～2.0万吨/年，在线空气预热器的预热温度为300～650℃；一部分厂家流程中没有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；多数小企业均采用干法造粒，袋装运输，贮运过程中破损大；
炭黑成品包装基本上是手工操作，劳动强度大；自控方面，国内除万吨级装置采用微机控制生产外，大多数企业仍是采用常规仪表或人工控制。八十年代末和九十年代，国内部分炭黑骨干企业为了实现炭黑产品、技术的升级、换代和市场需求，陆续进行了技术改造。本装置的特点是：扩大单炉生产能力，采用DCS系统进行集中控制，其技术来源均采用中橡集团炭黑工业研究设计院近年来开发的第四代3.0~4.0万吨级新工艺硬质炭黑生产技术，技术水平达国际先进水平。 国外炭黑生产技术概况 七十年代初至八十年代初的十年间，技术开发处于空前活跃时期，国外各大公司相继完成新工艺硬质炭黑反应炉的开发工作，推出经济规模为1.5～3万吨/年的反应炉用于工业化装置，实现优质、高产、低耗；空气预热温度达到650～800℃；流程中设有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；采用湿法造粒技术；炭黑成品包装实行集中化、自动化和机械化；以散装和集装运输为主，兼有袋装运输；全部采用计算机控制生产过程，工艺参数自动调节，产品质量稳定。目前，新工艺硬质炭黑生产技术相当成熟，单炉生产能力已达4万吨以上。除了普遍采用计算机控制生产以稳定炭黑产品质量外。当前，美国炭黑工业正在推行计算机辅助操作参数最佳化—统计调优法（SPC）。即规定橡胶用炭黑吸碘值和吸油值的目标值，制定相应标准，规定这种方法的全过程，通过预定的计算程序，定量地表现出一条生产线产品质量的均匀性和稳定性，或者比较两条生产线产品质量的差异，达到长周期、满负荷、高效率、低消耗、质量合格、成本合理的目标。 4.1.3 推荐工艺技术方案说明
炭黑
炭黑的生产、分类和命名 一．炭黑的定义 炭黑是由许多烃类物质（固态、液态或气态）经不完全燃烧或裂解生成的。它主要由碳元素组成，其微晶具有准石墨结构，且呈同心取向，其粒子是近乎球形的粒子，而这些粒子大都熔结成聚集体。 二．炭黑的分类 炭黑是橡胶工业的主要补强剂。为适应橡胶工业的发展要求，人们开发了五十余种规格牌号的炭黑。以前炭黑分类有按制法分，也有按作用分，后来发展了ASTM-1765这种新的分类方法。这种方法的出现结束了以前分类混乱、缺乏科学表征炭黑的状况，但其缺点是没有反映出炭黑的结构度。炭黑的几种分类方法分述如下。 1．按制造方法分 （1）接触法炭黑：接触法炭黑，其中包括槽法炭黑、滚筒法炭黑和圆盘法炭黑。 槽法炭黑转化率大约为5%。其特点是含氧量大（平均可达3%），呈酸性，灰分较少（一般低于0.1%）。 （2）炉法炭黑： 炉法炭黑的特点是含氧量少（约1%），呈碱性，灰分较多（一般为0.2%~0.6%），这可能是由于水冷时水中矿物质带来的。（3）热裂法炭黑：转化率30%~47%。炭黑粒子粗大，补强性低，含氧量低（不到0.2%），含碳量达99%以上。 （4）新工艺炭黑：新工艺炭黑的聚集体较均匀，分布较窄，着色强度比传统的高十几个单位，形态较开放，表面较光滑。N375、N339、N352、N234、N299等均为新工艺炭黑。 2．按作用分： 硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。 软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑，如半补强炭黑、热裂法炭黑等。 这种分类方法比较粗略，主要是根据炭黑的性质及对橡胶的补强效果来分类命名的。 3．按ASTM标准分类 我国在80年代开始采用美国ASTM-1765-81分类命名法。该命名法由四个字组成，第一个符号为N或S，代表硫化速度。其中N表示正常硫化速度；而S表示硫化速度慢。N及S符号后有三个数，第一位数表示炭黑的平均粒径范围；第二位和第三位数无明确意义，代表各系列中不同牌号间的区别。其粒径按电镜法测得的数据划分为10个范围，橡胶用炭黑粒径范围在11-500nm之间，表3-2是橡胶用炭黑的分类命名。 表3-2 橡胶用炭黑粒径分类 ASTM 系列粒径范围 nm 典型炭黑品种 ASTM名称英文缩写中文名称 1~10 N100 11~19 N110 SAF 超耐磨炉黑 N200 20~25 N220 ISAF 中超耐磨炉黑 N300 26~30 N330 HAF 高耐磨炉黑 N400 31~39 N472 XCF 特导电炉黑 N500 40~48 N550 FEF 快压出炉黑 N600 49~60 N660 GPF 通用炉黑 N700 61~100 N765 SRF-HS 高结构半补强炉黑 N800 101~200 N880 FT 细粒子热裂法炭黑 N900 201~500 N990 MT 中粒子热裂法炭黑 S200 20~25 S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑（中超耐磨炉黑型） S300 26~30 S315 HAF-LS-SC 代槽炉黑（超耐磨炉黑型） §3-3 炭黑的性质 炭黑的粒径（或比表面积）、结构性和表面活性，一般认为是炭黑的三大基本性质。
炭黑项目申报材料
炭黑项目申报材料 投资分析/实施方案
摘要 炭黑是人类最早开发、应用和目前产量最大的纳米材料，其既可以用 作橡胶制品的补强剂，也可用于塑料、油墨、着色剂、导电剂、合成革、 干电池、电子元件、印染、水泥等方面。近年来，我国炭黑行业产量整体 呈现上升态势。2018年国内炭黑供需形势严峻，行业产能受到环保压力的 影响。随着我国国民经济，尤其是汽车和轮胎工业的快速发展，加之钢 铁工业和焦化工业的快速发展，炭黑市场需求旺盛，炭黑产能、产量随之 快速发展。2010年国内炭黑产能504万吨，产能利用率约66.96%，到2018年，国内炭黑产能达到了753万吨，产能利用率约75.95%。目前，国内炭黑最大的生产企业是江西黑猫。2018年我国炭黑行业产量约571.9万吨，进口量约9.5万吨，出口量约89万吨，国内炭黑行业需求量约492.4 万吨。我国炭黑行业在技术创新、产业结构优化和品牌建设方面仍存在 很多不足，未来很长一段时间，国内炭黑行业将加大科研投入，开展炭黑 生产理论、应用、新产品开发、先进装备等多方面的研究，以市场为导向，加速发展绿色轮胎所需低滞后炭黑、特种炭黑和新品种炭黑及其复合材料，以适应不断变化的市场需求和提升国内炭黑行业的整体竞争力。由于炭 黑行业多选择贴近原料产地进行产业布局，所以产能多集中在北方能源化 工省份。过去的一年多来，因受国家及地区环保政策的影响，河北、山东、山西及陕西等省份部分炭黑企业被关停和限产，对炭黑行业造成很大影响。随着近年炭黑行业的不断发展，原料油需求量也随之上涨，资源短缺的局
面无法改变。因此，寻求新的资源渠道和利润增长点也是炭黑行业当下不断努力寻求突破的方向。在现有炭黑原料供应紧张、价格高涨的情况下，实现对资源和能源的科学合理利用，更有极其重要的现实意义。资源综合利用和环境保护将成为新时期内炭黑企业开展生产经营的先决条件和不竭动力。生意社：三季度炭黑行情稳定为主有望涨价2019.9.309月30日国内炭黑价格小幅震荡，由于下游需求量减少，加上7、8月份为下游需求淡季，炭黑易跌难涨的趋势仍将延续,三季度炭黑行情稳定为主。国内炭黑销售尚可，报价仍以稳定为主。上游炭黑原料油受焦化行业产能收缩影响，价格始终维持高位运行，综合因素导致公司主营产品炭黑毛利率下滑，企业的季度营业利润被压缩。在国家环保监管高压下，炭黑行业开工率受限，供给收缩；主要原料煤焦油价格维持高位，对炭黑价格形成坚实支撑。国内乘用车销售回暖和汽车保有量的稳步增长，轮胎市场景气拉动对炭黑需求。国内炭黑企业有望跟随涨价潮。自去年下半年以来，炭黑行业出现了前所未有的困难，出现了全行业亏损的局面，为保证炭黑行业的正常生产经营，倡议各企业自觉限产，限产幅度根据市场需求，在原有产量基础上限产10%-20%，保证市场供需平衡；稳定炭黑原料油市场，不参与哄抬原料油价格的不良竞争行为；稳定市场销售，按照合理利润空间销售；对于出口到国际市场的中国炭黑，同样要求不能无序竞争。
炭黑行业生产概况
炭黑市场概况 1.0 国内市场 1.1中国炭黑行业 2012年炭黑行业保持平稳增长，产量保持了14.26%的增长率，主要是几家重点企业的产量增长，90%的企业产量比较稳定，但炭黑的盈利能力持续偏低，从2012年9月开始，利润总额比同期开始下降，有34%的炭黑企业处于亏损状态。 据统计，2012年炭黑总产量为335.62万吨，比上年同期增长了14.26%，其中湿法造粒炭黑产量为325.23万吨，同比增长15.12%；干法造粒炭黑产量10.39万吨，同比下降7.39%。在2012年共销售炭黑333.43万吨，比上年增长了10.69%，销售量和产量基本持平，说明炭黑产销基本平衡，销售量和产量同步增长。在主营业务方面，2012年主营业务收入2009313万元，比上半年增长3.64%，主营业务收入的涨幅小于销售量涨幅近14个百分点，说明行业整体销售价格偏低，使得行业的利润水平大幅度下降。2012年实现利润34305万元，比2011年下降了34.18%。主要原因是受原油价格高居不下和炭黑销售价格偏低的影响。在统计的企业中，有13企业亏损，亏损金额达19910万元。 1.2 中国炭黑产能及分布 近些年炭黑行业发展迅速，企业不断扩大产能。随着以江西黑猫为龙头的炭黑企业不断扩大产能以形成规模上的优势，以及落后小产能企业逐步淘汰，我国炭黑行业将形成以大型企业为首、中小型企业并存的局面。据统计，2012 年中国炭黑总产能达到620 万吨左右，受困于终端汽车市场的低迷以及国内经济的不景气，炭黑行业开工率不高，仅仅维持在60%左右，其中大型炭黑企业基本正常生产，中小型企业开工率在30%-50%。预计2013 年新增产能约100 万吨，预计总产能将突破700 万吨。
炭黑种类与性能
炭黑种类与性能 中国橡胶化工网2007-8-2 15:17:54 来源:橡胶技术网评论(0) 名称 其他名称物化性质用途用法和作用 N220 中超耐磨炭黑本品是一种广泛使用的高补强型炉法 炭黑，具有较高的结构性，其耐磨性 介于超耐磨炭黑和高耐磨炭黑之间。 本品的吸碘值121g/kg，DBP吸收值1 14cm3/100g 用于载重胎、乘用胎等胎面 胶，及需要高强度、高耐磨 的橡胶制品，如高强度运输 带、工业橡胶制品等。 本品适用于各种橡胶，与 N330炭黑相比，含N220 炭黑胶料的耐磨性要高1 0%~20%,能赋予胶料较高 的拉伸强度和抗撕裂强 度,并有一定的导电性。 N234 新工艺高结构中超 耐磨炭黑本品具有较高的结构,是N200 系列炭黑中补强性和耐磨性较好的一 个品种。其吸碘值为120g/kg,DBP吸 收值125cm3/100g 用于高速轮胎胎面胶和高 质量的橡胶制品 使用本品的胶料的耐磨性 优于N220、N242和N339， 其耐磨性能比N220约高1 0%，尤其是在高苛刻度下 使用，更能显示出良好的 耐磨性能。本品的胶料加 工性能也较好，压出表面 光滑，适用于各种橡胶。 N326 低结构高耐磨 炭黑本品吸碘值82g/kg，DBP吸 收值72 CM3/100g，具有补 强能力较高，生热较低的良 好性能 用于要求强度高、生热低的 轮胎（包括越野胎）胎面胶 料，也适用于输送带、密封 制品及其他高质量橡胶工 业制品 本品在天然橡胶中具有接 近槽黑的胶料物理机械性 能，且不延迟硫化速度。 使用本品的胶料具有较高 的拉伸强度、撕裂强度、 耐磨性及抗 崩花性能。与其他的高耐 磨炉黑相比，胶料定伸应 力较低，伸长率较高，拉 伸强度相近。 N330 高耐磨炭黑N330是应用最为广泛的高耐 磨型炭黑，吸碘值82g/kg,DBP吸收值 102 cm3/100g，本品的耐磨性能比中 超耐磨系列炭黑稍差，但优于槽法炭 黑。用于轮胎胎面、帘布胶、胎 侧及各种橡胶工业制品。 本品是一种补强性能良好 的炭黑，能赋予胶料较好 的强伸性能、抗撕裂性能、 耐磨性和弹性。使用本品 的乘用胎的滚动损失(滞 后损失)在N300系列炭黑 中仅大于N351，比其 他品种都小，在胶料中分 散和压出性能亦较好，适 用于各种合成橡胶和天然
炭黑企业名单
上海江晋工贸有限公司 上海江晋工贸有限公司主营炭黑，是一家以山西及全国炭黑价格优势为一体的工业型贸易公司，产品主要用于轮胎，橡胶制品色母，电缆等行业，在同等行业中炭黑质量好，价格低，多年来深受国内外用户好评，欢迎您致电，无... 安阳市同盛碳黑有限公司 安阳市同盛碳黑有限公司是一家生产色素炭黑的专业厂家，公司拥有强大的科研团队和先进的生产技术，是一家集生产、科研、应用开发于一体的企业。公司生产的高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑等系列产品质量... 奇昌化工广东办事处 我公司位于河南省汤阴县境内，是专门从事特种炭黑研究开发，生产经营于一体的经济实体，年生产能力2000吨，在上海、广州分别设有办事处，可为广大用户提供优质色素炭黑、导电炭黑系列产品。主要用于油墨、油漆、塑料... 上海复瑞色素炭黑厂 公司是一家专业从事色素炭黑生产的厂家，公司开发的FR系列色素炭黑具有高黑度，高着色，高光泽，极佳的蓝相和良好的分散性，流动性等特性。广泛的应用于（注塑，薄膜，拉丝）塑料色母粒，2014黑种，丙纶，涤纶纤维色... 郑州市泰瑞化工有限责任公司 郑州市泰瑞炭黑有限责任公司成立于2003年6月，是专业生产各种色素碳黑系列品种的实业型厂家。公司拥有先进的生产设备，强大的技术团队。生产各类高色素碳黑，中色素碳黑及普通色素碳黑。拥有炉法、气法及后处理... 广州隆晅贸易有限公司 广东炭黑福建炭黑橡胶用炭黑广州隆晅贸易有限公司是炭黑的专业代理商。台湾中橡公司（中国合成橡胶股份有限公司）拥有的碳黑的制作过程是世界上少数具有竞争力的技术,也是其中三家拥有研究工厂的厂商之一.公司碳黑... 山东省邹平县精工炭黑厂 我厂专业生产各种型号炭黑，干法粉末状炭黑，湿法的颗粒碳黑，主要应用各种橡胶制品，轮胎，轮胎内胎，自行车胎，实心胎，鞋底类，橡塑，胶管，电缆，等橡胶制品，还可用作油墨，沥青，色母料，建筑材料，防水剂，耐... 太原市高白双喜炭黑有限公司 太原市高白双喜炭黑有限公司（原太原煤炭气化公司高白化工厂）位于太原市清徐县西南8公里处，307国道旁，交通便利。该公司始建于1978年，是山西省生产炭黑最早的厂家，填补了山西省炭黑生产的空白，全公司占地面积60... 安阳市同盛炭黑有限公司 安阳市同盛碳黑有限公司是一家生产色素炭黑的专业厂家，公司拥有强大的科研团队和先进的生产技术，是一家集生产、科研、应用开发于一体的企业。公司生产的高色素炭黑、中色素炭 镇赉兴隆炭黑有限公司 公司始建于1988年，位于吉林省镇赉县大屯镇英台村，公司是生产天然气半补强炉法的专业厂家，始建于1988年，位于吉林省镇赉县大屯镇英台村，吉林油田英台采油厂区域内。年生产能力为2000吨。主要产品《天然气半补强炉... 章丘市永振炭黑设备厂 山东省章丘市永镇振炭黑设备厂山东省生产炭黑及炭黑设备的高科技民营企业。据济南机场20公里，济青高速4号路口3公里，交通便利。主要产品有色素炭黑及N220，N330，N550，N660，N339，N375等系列，本厂生产工艺先进，...
炭黑生产基本工艺学习资料
炭黑生产基本工艺
炭黑生产工艺过程：（部分）工艺技术方案 4.1 炭黑工艺技术方案的选择 4.1.1 原料路线确定的原则和依据 原料路线确定的原则首先是原料油质量能满足拟建装置的工艺要求，生产的炭黑质量好，收率高；其次是来源渠道多，能保证长期供应；三是价格便宜；四是贮运和加工方便。 炭黑行业对原料油的质量要求是：芳烃含量要高于70％或相关指数（BMCI）≥120），杂质、沥青类和胶质要少。一般来说，蒽油，防腐油，沥青含量较少的煤焦油和乙烯焦油是较理想的油品。 根据工厂提供的原、燃料供应情况，拟建装置生产用燃料、原料主要采用煤焦油以及蒽油或两者的混合油，因此，本项目工艺技术方案采用油-油路线。 4.1.2 国内、外工艺技术概况 国内炭黑生产技术概况 目前，我国炭黑工业的炭黑生产装置，大多采用中橡集团炭黑工业研究设计院于80~90年代开发的新工艺炭黑生产技术，单台生产能力为0.5～2.0万吨/年，在线空气预热器的预热温度为300～650℃；一部分厂家流程中没有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；多数小企业
均采用干法造粒，袋装运输，贮运过程中破损大；炭黑成品包装基本上是手工操作，劳动强度大；自控方面，国内除万吨级装置采用微机控制生产外，大多数企业仍是采用常规仪表或人工控制。八十年代末和九十年代，国内部分炭黑骨干企业为了实现炭黑产品、技术的升级、换代和市场需求，陆续进行了技术改造。本装置的特点是：扩大单炉生产能力，采用DCS系统进行集中控制，其技术来源均采用中橡集团炭黑工业研究设计院近年来开发的第四代3.0~4.0万吨级新工艺硬质炭黑生产技术，技术水平达国际先进水平。 国外炭黑生产技术概况 七十年代初至八十年代初的十年间，技术开发处于空前活跃时期，国外各大公司相继完成新工艺硬质炭黑反应炉的开发工作，推出经济规模为1.5～3万吨/年的反应炉用于工业化装置，实现优质、高产、低耗；空气预热温度达到650～800℃；流程中设有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；采用湿法造粒技术；炭黑成品包装实行集中化、自动化和机械化；以散装和集装运输为主，兼有袋装运输；全部采用计算机控制生产过程，工艺参数自动调节，产品质量稳定。目前，新工艺硬质炭黑生产技术相当成熟，单炉生产能力已达4万吨以上。除了普遍采用计算机控制生产以稳定炭黑产品质量外。当前，美
炭黑的基本常识
炭黑的基本常识 一，什么是炭黑？ 产品分册：“碳黑是碳（主要为石油衍生物）经过不完全燃烧形成的精细粉末状的准石墨结构物质，表观呈纯黑色粉或者粒状。碳黑（无机颜料）不溶于水；有酸碱性之分，燃烧后产生二氧化碳。碳黑的主要成分是碳，同时包含微量氢，氧，硫（含硫量），灰份（灰分），焦油（甲苯透光率）和水份（加热减量）。” 为了准确把握这一概念，可参看下图和所附电镜照片： 碳元素——→准石墨结构——→聚集体——→附聚体——→粒状炭黑 （原粉）生 （一次结构）（二次结构） ←（纳米 nm ）∣（微米μm ）→ 依靠范德华力（分子间作用力），一次结构的炭黑聚集体会附聚成附聚体（又称二次结构）。在涂料、油墨或塑胶中，在外力的作用下，炭黑的二次结构变成一次结构，分布在体系中。 而粒状炭黑是为了满足储存、运输、防止污染的需要，经过湿法或干法造粒而生成的粒径更大的炭黑颗粒。 二．什么是颜料碳黑？ 据2005年统计数据显示，碳黑的全球年产量接近800万吨，其中90%以上为橡胶碳黑，用于橡胶补强用途和汽车轮胎；只有大约10%作为色素用于油墨，塑胶和涂料，称为颜料碳黑（pigment carbon black），色素碳黑(coloring carbon black)或者特种碳黑(special carbon black)。最稳定的颜料：有很好的耐热性，耐化学性和耐光性。 三．碳黑的用途 炭黑具有优良的着色(coloring)、导电(conductive)或抗静电(antistatic)以及紫外线吸收(UV absorption)的功能，因此炭黑可以作为橡胶(rubber) ，轮胎（tyre）等工业中的填充剂，涂料、油墨、塑料、化纤、皮革等工业的着色剂，以及导电剂、抗静电剂、紫外光屏蔽剂等被广泛应用。 四，碳黑技术工艺（生产方法） 全球碳黑生产工艺一般为炉法、接触法（主要为槽法和无槽气法）和热解法。我们正在使用的是最重要也是最常用的生产工艺--炉法和气法。 所谓炉法(油炉法和气炉法)就是在密闭的反应炉中，将液烃原料（一般是煤焦油）喷射到燃烧的热空气和天然气中，在高温下经热氧化而分解，所生成碳黑的性能可以通过猝熄火焰来控制。然后，使用过滤系统把产成的颜料碳黑从气烟中分离出来。炉法的特点是原材料的选择范围很广，且生产出的碳黑的性能多种多样。产品一般为碱性。得率高，一般均是万吨级。举例著名的炭黑生产商（国际，国内） 而气法即无槽气法，是从槽法改进而来的生产工艺。槽法是将固态烃（粗蒽）或液态烃（蒽油）经气化釜气化后，和可
炭黑生产基本工艺
炭黑生产工艺过程：（部分）工艺技术方案 4.1 炭黑工艺技术方案的选择 4.1.1 原料路线确定的原则和依据 原料路线确定的原则首先是原料油质量能满足拟建装置的工艺要求，生产的炭黑质量好，收率高；其次是来源渠道多，能保证长期供应；三是价格便宜；四是贮运和加工方便。 炭黑行业对原料油的质量要求是：芳烃含量要高于70％或相关指数（BMCI）≥120），杂质、沥青类和胶质要少。一般来说，蒽油，防腐油，沥青含量较少的煤焦油和乙烯焦油是较理想的油品。 根据工厂提供的原、燃料供应情况，拟建装置生产用燃料、原料主要采用煤焦油以及蒽油或两者的混合油，因此，本项目工艺技术方案采用油-油路线。 4.1.2 国内、外工艺技术概况 国内炭黑生产技术概况 目前，我国炭黑工业的炭黑生产装置，大多采用中橡集团炭黑工业研究设计院于80~90年代开发的新工艺炭黑生产技术，单台生产能力为0.5～2.0万吨/年，在线空气预热器的预热温度为300～650℃；一部分厂家流程中没有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；多数小企业均采用干法造粒，袋装运输，贮运过程中破损大；炭黑成品包装基
本上是手工操作，劳动强度大；自控方面，国内除万吨级装置采用微机控制生产外，大多数企业仍是采用常规仪表或人工控制。八十年代末和九十年代，国内部分炭黑骨干企业为了实现炭黑产品、技术的升级、换代和市场需求，陆续进行了技术改造。本装置的特点是：扩大单炉生产能力，采用DCS 系统进行集中控制，其技术来源均采用中橡集团炭黑工业研究设计院近年来开发的第四代3.0~4.0万吨级新工艺硬质炭黑生产技术，技术水平达国际先进水平。 国外炭黑生产技术概况 七十年代初至八十年代初的十年间，技术开发处于空前活跃时期，国外各大公司相继完成新工艺硬质炭黑反应炉的开发工作，推出经济规模为1.5～3万吨/年的反应炉用于工业化装置，实现优质、高产、低耗；空气预热温度达到650～800℃；流程中设有微米粉碎机等精制设备和废（次）品回收加工设备；采用湿法造粒技术；炭黑成品包装实行集中化、自动化和机械化；以散装和集装运输为主，兼有袋装运输；全部采用计算机控制生产过程，工艺参数自动调节，产品质量稳定。目前，新工艺硬质炭黑生产技术相当成熟，单炉生产能力已达4万吨以上。除了普遍采用计算机控制生产以稳定炭黑产品质量外。当前，美国炭黑工业正在推行计算机辅助操作参数最佳化—统计调优法（SPC）。即规定橡胶用炭黑吸碘值和吸油值的目标值，制定相应标准，规定这种方法的全过程，
炭黑项目简介
碳黑项目介绍 简介 烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，粒径介于10～500μm 间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂和填料。油炉法是效率最高、经济效益最好的炭黑生产方法，产量已占炭黑总量的70%～90%。 1生产方法 主要有炉法、槽法、热裂法三种。 1.1炉法 由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑，此种炭黑称为炉黑，是炭黑品种中产量最大、品种最多的一类。炉黑与槽黑及热裂黑的显著区别是，其粒子的熔结或聚结程度可根据不同用途来调节。根据所用原料形态的不同，炉黑生产可分为气炉法和油炉法两种。气炉法所用原料和燃料均是天然气。油炉法的燃料可以是天然气、焦炉气，也可以是液态烃，原料则选用高芳烃油料，如乙烯焦油和蒽油等。在炉黑生产工艺流程（见图）中，反应炉是核心设备。生产不同品种的炉黑需采用不同结构尺寸的反应炉。空气和燃料在反应炉中燃烧，原料经
雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃余气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，最后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥。 1.2槽法 以天然气为主要原料，以槽钢为火焰接触面而生产炭黑，此种炭黑称为槽黑。与炉黑及热裂黑相比，其粒子较细而比表面积较大。同时，由于采用特定的生产方式，其表面受到氧化，含有较多的含氧官能团而呈酸性。这类炭黑粒子的聚结程度较低。因含有较多的含氧官能团，可延缓橡胶的硫化速度，提高聚烯烃的耐候性以及赋予油墨良好的流动性和印刷性能。 1.3热裂法
橡胶用炭黑的分类及用途(终审稿)
橡胶用炭黑的分类及用 途 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
橡胶用炭黑的分类及用途： 命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的，由4个系统构成。第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。N代表正常（normal）硫化速度，S代表缓慢（slow）硫化速度。后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。（这些都是由国家标准的） N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％-20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品 N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。 N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。 N774适用于各种橡胶，本品是除热裂法炭黑之外的粒径最大（产品粒径为80-170nm）、结构最低的炭黑品种，多用于轮胎胎体的缓冲层和帘布层胶料、胶管、压出制品、各种工业橡胶制品，以及电线、电缆等本品在胶料中可以大量填充，其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好。本品亦可代替热裂法炭黑使用。 热裂解法炭黑：橡胶炭黑N990系列炭黑则采用天然气为原料，在隔绝空气的条件下无火焰燃烧，裂解生成，称热裂解法炭黑，碳黑N990其基本性能与炉法炭黑有较大区别。碳黑N990优点主要表现在：一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸为280nm,氮表面积7-11平方米/克，吸磺值为10克/公斤，CTAB法表面积为9平方米/克；二、粒子聚集度很小或说结构很低，显示为许多单独的球形炭黑粒子，基他部分由为数不多的熔接粒子组成，对比
炭黑项目可行性计划 (1)
炭黑项目 可行性计划 规划设计/投资分析/产业运营
炭黑项目可行性计划 除了一般性的行业政策之外，值得注意的是对于炭黑的环保政策正在 逐步出台，环保成为不能忽视的一个环节。近年来环保政策大幅收紧，这 是未来一个行业内供给侧的最大变量，对企业而言，也是一大潜在风险， 不得不考量。中国是最大的炭黑生产国，国内前三大企业产量占国内近 四成。炭黑行业集中度高，中国是全球最大的炭黑生产国从全球范围来看，近几年全球炭黑企业的产能排名没有太大变化。目前全球炭黑前三大 企业分别为卡博特、博拉、欧励隆。世界炭黑产业集中度明显高于国内炭 黑行业，在国际上炭黑生产国通常只有少数几家炭黑生产企业。国内炭 黑行业前三强企业座次一直没有任何变化，依次为黑猫股份、卡博特化工、龙星化工。国内炭黑行业剩余企业的生产能力比较接近，造成行业长尾明显，行业集中度明显低于全球。2016年，国内前三大企业的产量占国内炭 黑产量的38.99%。地域决定煤焦油成本，从而决定毛利率水平。原料油成本占炭黑生产成本的80%以上，其中煤焦油是原料油中最主要的部分。原料油市场供需变化以及国际原油价格的波动将会影响绝大部分炭黑企业生 产成本的变动。煤焦油的销售具有很强的地域性，不同地域受到供求关系 的影响，煤焦油价格水平相差较大，这也造成不同地区炭黑企业的生产成 本差异较大。目前国内上市的炭黑企业中，永东股份具备明显的地理优
势和成本优势，其身处山西，厂址所在工业园内焦化企业众多，原料采购 方便。而具备一体化能力的金能科技和具有规模化优势的黑猫股份由于所 处位置并非煤矿产地而在毛利率上并没有体现出明显优势。环保压力和 供给侧改革进一步提升行业集中度，提高对下游议价能力。由于特殊国情，我国独立焦化企业的占比一直较高，其竞争力在于煤焦油深加工和焦炉煤 气综合利用。从长期来看，小型焦化企业的淘汰对煤焦油深加工行业的影 响较大，炭黑行业不少小型企业其实是小型焦化企业一个车间，这部分的 炭黑产能未来也将逐渐被淘汰。从五大企业的去年毛利率变化水平可以 看出，由于供给侧改革和环保压力带来的原材料价格上涨对炭黑行业进行 了一轮洗牌，行业内大企业盈利能力得以加强，对下游企业的议价能力提升，这一结论在未来也将继续适用。炭黑生产的主要原材料为煤焦油、 蒽油、乙烯焦油等原料油，蒽油是煤焦油进一步加工的产品。炭黑行业对 原料油的质量要求是芳烃含量要高。实际生产过程中，不同厂家会用不同 原料，或者综合应用各种不同原料进行配比生产。国内炭黑装置主要以煤 焦油和蒽油为主要原料，国外炭黑装置多用乙烯焦油为主要原料。乙烯焦 油法比煤焦油法的成本低，但是乙烯焦油因关税高、储运费高、设备成本 高等原因，目前原料油供应紧张下，乙烯焦油进口是仍存在诸多因素较难 克服。目前出口方面，煤焦油法路径已经丧失了对乙烯焦油法的优势。在 目前的原料成本情况下，我们预计未来出口增速不会有太大增长。预计2016～2021年间全球炭黑市场的年均复合增长率为8.4%。炭黑行业的强劲