第一節(jié)  碳黑的定義

碳黑又名炭黑，是一種無(wú)定形碳。輕、松而極細(xì)的黑色粉末，表面積非常大，范圍從10~3000m2/g，是含碳物質(zhì)（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。比重1.8-2.1。由天然氣制成的稱(chēng)“氣黑”，由油類(lèi)制成的稱(chēng)“燈黑”，由乙炔制成的稱(chēng)“乙炔黑”。此外還有“槽黑”、“爐黑”。按炭黑性能區(qū)分有“補(bǔ)強(qiáng)炭黑”、“導(dǎo)電炭黑”、“耐磨炭黑”等?？勺骱谏玖?，用于制造中國(guó)墨、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。 2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥 研究 機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，碳黑在2B類(lèi)致癌物清單中（立項(xiàng)報(bào)告）。

第二節(jié)  碳黑的 技術(shù)工藝

生產(chǎn)顏料炭黑的原料是石油產(chǎn)品和瀝青煤焦油產(chǎn)品。通過(guò)烴類(lèi)在高溫下不完全燃燒或熱解而成。

1）燈黑生產(chǎn)工藝

歷史上最早的炭黑生產(chǎn)法是燈黑生產(chǎn)工藝，在該工藝過(guò)程中，原料在直徑大至1.5 m的平坦的燃燒鐵盤(pán)上燃燒，含有炭黑的燃燒氣體由內(nèi)鋪有磚塊的排氣罩收集，然后通過(guò)彎管（彎折1/4）和通火管到達(dá)沉積的裝置。為了控制所產(chǎn)炭黑的特性，應(yīng)當(dāng)保證在燃燒盤(pán)和排氣罩之間的間隙附近，原料主要作不完全燃燒。而在稍進(jìn)管道里面，燃燒在氧氣不足下發(fā)生熱烈解，因而形成較大的炭黑顆粒，由于這些原因，組成較寬范圍的粒徑分布，主要特征為顆粒粗大。由于在燃燒盤(pán)和排氣罩間隙間形成的顆粒只有小部分能與空氣中的氧份接觸，因此這些炭黑只有少量的表面氧化物，相應(yīng)的pH值呈中性，并且揮發(fā)份極少。

2) 氣黑的生產(chǎn)工藝

氣黑此名稱(chēng)源于其生產(chǎn)過(guò)程：原料烴加熱時(shí)先氣化，然后由可自燃的氣體（供以能量）作為載體帶到燃燒器內(nèi)，炭黑在這些蝙蝠形的燃燒器所發(fā)出的大量扇形的火焰中生成。由于每束火焰都較小且在空氣中燃燒，炭黑的形成，與燈黑生產(chǎn)工藝很不同（不完全燃燒）。在此炭黑顆粒很細(xì)，根據(jù)不同種類(lèi)，平均粒徑在10~30nm之間，氣黑平均粒徑為13 nm。燃燒的火焰上，是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的充水轉(zhuǎn)鼓，炭黑在轉(zhuǎn)鼓上沉積，在經(jīng)刮到把炭黑刮走，當(dāng)溫度仍高時(shí)，新生成炭黑與空氣中的氧接觸，于是發(fā)生部分氧化，形成了大量的酸性基團(tuán)，相應(yīng)氣黑pH值介于酸性范圍。并可得到約6%的揮發(fā)份，代表其表面氧化物含量。

3） 槽黑的生產(chǎn)工藝

這種生產(chǎn)工藝以天然氣作原料，槽黑的工藝與氣黑生產(chǎn)工藝的氣體燃燒過(guò)程相似，天然氣燃燒，發(fā)出許多扇形火焰，得到的產(chǎn)品與氣黑類(lèi)似，而不同的是這里采用了平坦的水冷U形槽作為炭黑的沉積槽。由于生態(tài)和經(jīng)濟(jì)原因，許多年前就停止了這種方法的使用。而氣黑的生產(chǎn)不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，而此氣法炭黑工藝仍在運(yùn)用。

4） 爐黑生產(chǎn)工藝

氣黑是在開(kāi)放大氣中生產(chǎn)的，但爐黑生產(chǎn)工藝則是在缺氧條件下的密閉爐中進(jìn)行的。使用的不是許多束小火，而是一團(tuán)大火焰，以油類(lèi)作原料，并加入可燃?xì)怏w使之達(dá)到爐內(nèi)所需溫度。而改變爐黑生產(chǎn)工藝條件，可得到所需要之顏料黑。比如：不同條件下，炭黑可達(dá)到廣闊的平均粒徑范圍，從80 nm到小至15 nm，更直到細(xì)小至氣黑那樣小的顆粒。但對(duì)于同一粒徑，氣黑和爐黑還是有區(qū)別的，主要是表面化學(xué)不同。爐黑產(chǎn)品較為粗糙，平均粒徑為40nm。此外，當(dāng)采用爐黑生產(chǎn)工藝時(shí)，可加入少量的堿性化合物或其它添加劑以改變聚集體的聚集度和類(lèi)型，由此可得到高結(jié)構(gòu)或低結(jié)構(gòu)的炭黑。

由于爐黑是在幾乎低于大氣壓及空氣不足條件下生產(chǎn)出來(lái)的。所以它們大部分缺乏酸性表面氧化物，然而卻發(fā)現(xiàn)了前面所提到的呈堿性反應(yīng)的吡喃酮結(jié)構(gòu)。關(guān)于爐黑的堿性pH值，是因?yàn)樵诮K止炭黑生成時(shí)噴射淬化冷水中加入堿土，以及為降低結(jié)構(gòu)而添加的堿性鹽。另外，如果此爐黑不再進(jìn)行氧化后處理，則其揮發(fā)份含量較低。

 第三節(jié)  碳黑的進(jìn)出口信息

2016 年，國(guó)內(nèi)炭黑實(shí)際產(chǎn)量約407 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)4.22%；2017 年1-10 月，國(guó)內(nèi)炭黑實(shí)際產(chǎn)量約307 萬(wàn)噸，略低于去年同期。我國(guó)炭黑產(chǎn)能主要分布在山東、河北、天津，炭黑生產(chǎn)對(duì)空氣污染嚴(yán)重，2016 年下半年以來(lái)，環(huán)保高壓導(dǎo)致炭黑生產(chǎn)成本上升和供給收縮，驅(qū)動(dòng)炭黑價(jià)格一路上漲，當(dāng)前再次創(chuàng)出新高，與去年同期相比上漲了53.54%。主要原料煤焦油受焦化限產(chǎn)影響，價(jià)格仍在上漲，對(duì)炭黑產(chǎn)品價(jià)格形成重要支撐。比較炭黑和煤焦油價(jià)差，發(fā)現(xiàn)價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制比較順暢，綜合來(lái)看，預(yù)計(jì)未來(lái)炭黑 行業(yè) 盈利性將繼續(xù)上升。

炭黑生產(chǎn)的主要原材料為煤焦油、蒽油、乙烯焦油等原料油，蒽油是煤焦油進(jìn)一步加工的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)炭黑裝置主要以煤焦油和蒽油為主要原料，國(guó)外炭黑裝置多用乙烯焦油為主要原料。近兩年，炭黑進(jìn)口增長(zhǎng)速度較快，但絕對(duì)量仍然較小，對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)影響不大。出口方面，在當(dāng)前的原料成本情況下，國(guó)內(nèi)煤焦油法產(chǎn)能已經(jīng)失去了對(duì)國(guó)外乙烯焦油法的成本優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)偏緊的供需狀態(tài)，都決定了未來(lái)炭黑出口增速不會(huì)有太大增長(zhǎng)。

2011 年-2017 年前三季度炭黑進(jìn)出口數(shù)量（萬(wàn)噸）

第四節(jié)  碳黑的發(fā)展前景

2000年前，具有5萬(wàn)t 年產(chǎn)能力的炭黑企業(yè)只有1 家；2001年年底，全國(guó)共有炭黑生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展到111家，總生產(chǎn)達(dá)120萬(wàn)t。其中，生產(chǎn)能力在5萬(wàn)t/a以上(包括5萬(wàn)t/a) 的企業(yè)發(fā)展到6 家；具有5萬(wàn)t 年產(chǎn)能力的炭黑企業(yè)只有1家。2003 年發(fā)展到9 家、全國(guó)新增炭黑產(chǎn)能約3815 萬(wàn)t，全部來(lái)自年產(chǎn)115萬(wàn)～210萬(wàn)t 濕法造粒炭黑生產(chǎn)線。

2004年，我國(guó)炭黑工業(yè)伴隨著橡膠工業(yè)前進(jìn)步伐而同步發(fā)展。到2004年底，我國(guó)炭黑工業(yè)總年產(chǎn)能力已超過(guò)160萬(wàn)噸，全年炭黑總產(chǎn)量達(dá)125萬(wàn)噸，比2003年增長(zhǎng)23%；進(jìn)口約11.37萬(wàn)噸，出口約7.85萬(wàn)噸，表觀消費(fèi)量約128.52萬(wàn)噸。

2005年橡膠用炭黑需求增長(zhǎng)率將達(dá)16%，需求炭黑約149萬(wàn)噸，需要進(jìn)口炭黑10萬(wàn)噸。由于國(guó)內(nèi)炭黑企業(yè)都在加大出口量，2005年全國(guó)炭黑出口量達(dá)10萬(wàn)噸，增長(zhǎng)速度為17%。這樣，進(jìn)出口將基本持平，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)炭黑需求量則應(yīng)為實(shí)際出產(chǎn)量。

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