炭黑生产金属杂质引入和预防

乔习学，王婷婷，段晓娟，张天鑫 (山西三强新能源科技有限公司，山西 清徐 030400)

摘  要：从炭黑成品的金属杂质金属元素成分和含量分析，再沿着主要接触炭黑的设备元素成分，对应的各种生产 条件最终寻求可以降低金属杂质方法，通过控制工艺条件、控制特殊环境的材料，选择合适的金属除杂设备，最终降低炭 黑中的金属杂质。

关键词：炭黑;金属杂质;工艺控制;材料

炭黑是重要的纳米活性材料，主要应用到橡 胶、橡塑制品、色母、色浆、电子原件等领域，添 加到这些应用环境中可以赋予产品各种特殊的性 能，如加入胶料可以赋予橡胶优异的物理性能，加 入色母可以赋予塑料制品优异的染色和防紫外线 的能力，但是在其生产过程中带入的金属杂质、硬 质炭黑、灰分等会对其应用造成严重的不良反应。 本文主要从金属杂质的引入和控制方面，降低炭 黑生产过程中的杂质含量，保证炭黑质量。

　　1  实  验

工艺设计监测跟踪，采用软质炭黑生产线作 为试验基础。工艺设计流程和监控位置：

　　1.1  根据生产线接触炭黑的设备进行元素成分 测定，详细见下表：

　　1.2 对与以上设备的成分情况，各个检测点对应 的金属杂质归类，并跟踪其金属杂质的成分。

采用随机分配，对获取的金属杂质测试成分， 监测3个点的金属杂质成分见下表：

根据监测 1 的成分分析结果，整体磁选出来 的杂质更接近设备成分中的铸造合金成分，设备 来源自风机叶轮、气密阀、主袋袋滤花板等。部 分成分掺杂了 304、310、321 等材料(比较少， 难以分辨)。

　　1.3 经过磁选以后，再由高吸力磁排清理的金 属杂质。

根据监测 2 的各种金属杂质成分分析结构，测点 2 和测点 1 的结果十分接近，占比最大 仍为各种铸造合金。

1.4 在上面两道除杂过程以后，在包装成品前在 再进行金属杂质过滤清理。及监测3的各种金属杂 质成分分析：

根据监测3的各种金属杂质成分分析结构，测 点1、2、3的结果十分接近，占比最大仍为各种铸 造合金，部分成分掺杂了 304、310、321 等材料

　　2  分  析

根据以上的各种金属杂质成分对应，我们发 现金属杂质占比中，很多部分应该来着易氧化的 铸造合金设备:气密阀、气密阀分离板、风机叶轮、 链条等，而包含的一些不锈钢部分，更多可能来自 粉碎机的筛网、风机的外壳脱离等。

　　2.1 在工艺稳定、生产品种一样，通过统计监测 1、2、3 的设备磁性与清理量，对照比较影响金属 杂质的来源。监测点1使用5000-6000Gs的磁滚连 续作业，监测 2 为 6000-8000Gs 的磁棒，每 2 小时 清理一次，监测3为6000-8000Gs的磁棒，每10包 清理一次。

金属杂质在各个监测点的清理占比见下图：

根据表5中的统计结果发现，磁选机在连续作 业的情况下，仍为清理金属杂质的重要设备，而个 别情况下磁棒也发挥了关键的作用。分析认为， 磁选机工作的温度较高，在150-200摄氏度，连续 作业会出现消磁。

根据统计水洗筛余物含量与金属杂质重量， 发现水洗筛余物含量上升时，金属杂质含量会上 升。根据工艺实践情况，在水洗筛余物上升后，筛 网物经过风机输送、气密阀分配、蛟龙分配、造粒 这些过程都会增大设备与硬碳之间的摩擦碰撞， 造成设备腐蚀的金属杂质脱离。

3  措施与防护

(1)根据我们的实际情况，从选择设备的材 质方面改变，减少铸造合金设备的使用量。(2)稳定工艺生产，在生产初期控制水洗筛 余物的水平，不仅仅减少金属杂质，还可以保证设 备的使用寿命。

(3)磁选机进行技术改进，选择耐高温的磁 滚，并加大磁滚的接触面积。

4  结束语

炭黑作为流程性材料，生产过程中杂质引入 造成的后果十分严重，这些杂质会造成产品进入 下一级材料单元引起负面作用。而我们的生产技 术改进还存在很多的不足需要继续去解决，在追 求卓越品质的道路上继续努力。