[发明专利]一种用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电缆外屏的导电炭黑生产方法。

背景技术

 目前我国除电子元器件用导电炭黑已基本实现国产化外，但市场上绝大多数的橡塑、油箱、管材、电缆等所用的导电炭黑仍然依赖进口，而且价格昂贵。特别是近几年来，我国橡胶导电炭黑需求量增长迅速。与国外相比，我国导电炭黑在生产技术、装备水平、节能环保、产品性能等方面仍有一定的差距：主要是中档或低档产品较多，在分散性、电阻率方面性能还较差，且产品性能不稳定，高档品种仍然是国外占领的市场份额多。

发明内容

本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种高分散性、低电阻、且性能稳定的可用于电缆外屏的导电炭黑的生产方法。

本发明方法是：

（1）煤焦油初加工：将煤焦油加热至100℃，进入原料油罐静止存放72小时，让煤焦油中的游离碳、铁锈等渣质及油水自然沉降分层；将水从原料油罐上的排水口排出，将游离碳、铁锈等渣质去除掉；然后，将剩余煤焦油再进行加热脱水至水分≤1%；

煤焦油初加工时，一般选用甲苯不溶物≤9%、密度ρ₂₀ 为1.15~1.21g/cm³，灰分≤0.13%，粘度E₈₀≤4，水分≤8%的煤焦油作原料；

（2）蒸馏提取：根据油品中各组分的闪蒸点不同，把煤焦油按≤210℃、210~280℃、280~300℃、300℃~360℃、≥360℃五个不同温度段进行分段提取，选取在300℃~360℃温度段蒸馏出的煤焦油作为导电炭黑生产原料油；

所得到的该导电炭黑生产原料油的主要技术指标是：甲苯不溶物≤0.2%，密度ρ₂₀为1.13~1.15g/cm³，粘度E₈₀≤2，水分≤1%，210℃前的馏分≤5%，360℃前的馏分≥60%，径距0.767~0.900nm，比表面积99.8~290㎡/ɡ，一致性检测在0.263~0.465；

（3）加入粘结剂：把粘结剂按照30~50㎏/h用量通过计量泵从造粒水泵的进口加入，通过水泵叶轮与造粒水均匀混合，再通过静态混合器进一步混合后进入造粒机；粘结剂均匀分散在炭黑中；

所述静态混合器安装在造粒机的进水管线上；所述粘结剂是按照重量百分比计的含有10~15%木质素磺酸钙的水溶液；

（4）高温延时反应：在多段式反应炉中，按照体积比将空气与天燃气的比值调整为10~15:1，将反应炉燃烧段燃烧温度提高至1800~2000℃，原料油流量为2500~3000㎏/h，反应炉内烟气流速为40~45m/s，反应时间为0.4~0.5秒。高温使炭黑裂解粒径小、延长反应时间及高温可增加炭黑碰撞机会，使炭黑粒子表面层粗糙、表面活性大，电阻低并且易与塑料混合加工。 

粘结剂与造粒水经过两次混合后，粘结剂均匀分散在炭黑中，炭黑单个粒子硬度的差值由25下降到10。

本发明方法生产出的颗粒状产品高分散性、低电阻，且性能稳定，有效减少粉状污染，易于混合加工，实现材料的电性能/机械性能的均衡，以及极低的筛余物，使炭黑纯度很高，325目水洗筛余物≤10PPm,灰分≤0.15%。炭黑表面上除了化学结合的氧少以外，水分、溶剂抽出物、硫、氢、无机盐和炭黑的没有完全热解的烃类都较低。

具体实施方式

（1）煤焦油初加工：首先将进厂煤焦油进行分类存放，把指标为甲苯不溶物≤9%，密度ρ₂₀ 1.15~1.21g/cm³,灰分≤0.13%，粘度（E₈₀）≤4，水分≤8%的煤焦油加热至100℃，进入原料油罐静止存放72小时，让煤焦油中的游离碳、铁锈等渣质及油水自然沉降分层；然后，将水从原料油罐上的排水口排出，定期清理罐底残渣；再将煤焦油加热脱水至水分≤2%，并除掉部分游离碳、铁锈等渣质。继续加热脱水至水分≤1%。

（2）蒸馏提取：按≤280℃、280~300℃、300℃~360℃、≥360℃五个不同温度段进行分段提取，选取在300℃~360℃温度段蒸馏出的煤焦油作为炭黑生产原料油。该炭黑生产原料油的优选径距为０.767nm，比表面积为130，一致性检测在0.265。