隨著世界經濟快速發展，區域合作蓬勃推進，中國炭黑工業的國際影響力持續提升，結構性矛盾依然突出，節能、環保和低碳的壓力越來越大。如何走出一條科技含量高、資源消耗低、環境污染少的綠色、可持續發展之路，是國內炭黑工業界面臨的挑戰，而技術優勢和新產品開發能力則成為企業立足市場的關鍵。
在近日于昆明召開的2014年中國炭黑展望會上，業內專家暢談了國內外炭黑技術發展方向，梳理了創新熱點，介紹了研究最新進展，以幫助炭黑企業在競爭中更好地把握技術先機。
中橡炭黑院李兵紅博士：
從基礎入手研發導電炭黑
導電炭黑由于其特殊的性能和發展前景，成為國內外大型炭黑公司競相研發的重點產品。國際上著名的大炭黑公司均有導電炭黑產品，但各炭黑廠商對導電炭黑的開發生產和工藝技術實施嚴格保密并互相封鎖。由于對導電炭黑認識深度不夠導致開發滯后，國內動力鋰電池、礦用管材、高壓電纜行業用高品質導電炭黑被迫采用進口產品，導電炭黑的開發迫在眉睫。
導電炭黑的微觀結構決定其應用性能，通過對導電炭黑微觀結構的剖析，建立其與調控技術之間的內在聯系，對指導高品質導電炭黑的生產和應用具有重要意義。因此，要重視導電炭黑微觀結構與調控技術的研究。我們研究團隊借助多種現代先進分析技術對與導電炭黑應用性能密切相關的微晶結構、表面性質、粒子形貌、粒度分布和純凈度進行了系統研究，并提出了這些微觀結構的調控方法，以期為指導高品質導電炭黑的生產和應用奠定理論基礎。研究表明，通過生產工藝優化、活化劑的添加和高溫純化處理可以靈活地對導電炭黑微觀結構進行調控，生產出高品質的導電炭黑。
廣北炭黑高工郭玉亮：
開發超大規模反應器
隨著控制技術的進步和能源價格的上漲，技術人員必須拓寬思路創新炭黑工程技術，超大規模炭黑反應器由此漸入視野。所謂超大規模炭黑反應器，是指年產30萬噸以上的炭黑反應裝置，它可以大大提升生產效率，改善制造環境，穩定產品質量，為用戶和制造商帶來良好收益。目前，國內超大規模炭黑反應器的研發尚在起步。
超大規模炭黑反應器的開發難度主要集中在如何提高著色強度這一問題上，這是超大型炭黑生產裝置開發成功與否的重要標志。我們目前正在開發一種提高著色強度的反應技術，包括產生高溫的燃燒技術及設備，以及能實現炭黑單元形成到聚集體炭化過程的反應器，通過采用“組合燃燒+多管程技術”來實現這一技術構想。實現該技術的關鍵因素有多點燃燒、高效霧化以及特別的原料油槍插入方式。
雙錢集團總工蔣琦：
推進雙相炭黑的應用研究
“雙相炭黑”是一種炭黑-白炭黑雙相填料，對降低膠料的滾動阻力、改善牽引力、進而生產“綠色輪胎”具有較好功效。由于雙相炭黑的生產成本較高，目前國內在這方面還鮮有研發。
美國卡博特公司的雙相炭黑作為一種新型原材料，目前還未正式商業化生產。我們對獲得的其中一個規格樣品進行了若干應用研究，以探討其是否適用于綠色輪胎配方的開發。
通過對雙相炭黑CRX2125的化學成分、粒徑分布、配方測試等方面的研究，我們對比了這種新型炭黑與N234、白炭黑在動態性能等物性方面差異。研究發現：CRX2125的pH值較低，會影響膠料的焦燒時間;CRX2125的粒徑D50以下分布相對較窄，補強效果優于N234和白炭黑 165G。在動態性能方面，CRX2125接近于N234，但濕抓地力不及白炭黑。
雙相炭黑作為一種橡膠補強劑,特別適用于輪胎補強，已證明它比傳統填料有很大的優勢。此外，其優良的加工性能和相對少的膠料偶聯劑用量，可產生較大的經濟效益。隨著對這種新材料認識的加深，它在膠料加工和輪胎使用性能方面的優越性會日趨明顯，國內相關機構應加強其研發工作。
美國Ganpads前副總裁Natarajan：
主攻反應爐材質和能量回收
當今炭黑行業的技術創新主要集中在改進反應爐和喉管段設計及材質，提升原料收率，提高燃燒空氣溫度、燃料溫度和火焰溫度，以及能量回收等方面。
目前大部分炭黑反應爐襯里采用耐火材料制造，反應爐應用的苛刻性(高溫、高流速)限制了耐火材料的壽命，頻繁更換價格昂貴的耐火材料成為常態。為此，業界一直在努力提高耐火材料質量，開發諸如高鋁、氧化鋯和氧化鉻之類新型耐火材料。作為炭黑制造大國，中國一直在圍繞反應爐和喉段不使用耐火材料開展攻關，曾嘗試開發出一種“全金屬”反應爐。
炭黑尾氣的能量回收是炭黑行業創新的另一個主要方面。若將炭黑尾氣脫水并除掉其中的腐蝕性成分如硫化氫，便可預熱后用作燃氣輪機的燃料;燃氣輪機的排氣進一步冷卻回收蒸汽，可以產生發電廠蒸汽渦輪發電機所需的蒸汽。這樣的聯合循環運行將提高電力生產的效率，增加發電量，同時可減少炭黑企業使用外來的公用電力，還可幫助炭黑企業減排等量的大氣污染物。
中科院物理所副研究員朱治平：
推廣循環流化床煤氣化技術
循環流化床煤氣化技術采用廉價的劣質粉煤作為氣化原料，工藝指標先進、裝置運行穩定可靠，生產成本顯著降低，其在炭黑行業的應用前景體現在兩個方面：
一是為氣爐法炭黑生產提供原料。研究表明，氣爐法炭黑裝置具有規模較小，水、電用量和運輸量少，投資低，建設時間短等特點。循環流化床煤氣化技術為氣爐法炭黑的生產提供原料，技術可行，具有推廣前景。
二是為炭黑生產提供燃料。近年來萬噸級新工藝炭黑生產技術普遍推廣、應用，并不斷進行技術升級和創新，包括原料油品種的改變，以天然氣、焦爐煤氣為反應爐燃料，單爐生產能力的擴大，專用設備性能的改進和放大等。通過循環流化床煤氣化技術可以生產高品質的工業燃氣，可為炭黑生產提供燃料，這一舉措符合我國的國情，具有重要的經濟、環境效益和實際應用意義。
中國炭黑展望會是與世界炭黑會議、亞太炭黑展望會比肩的三大國際炭黑盛會之一。本屆會議由中國化工學會橡膠專業委員會炭黑分會、全國橡膠工業信息信息中心炭黑分中心主辦，中橡集團炭黑工業研究設計院(CCBI)承辦。圖為會議現場。
炭黑研發新動向
2013年對炭黑行業不是個好年景。這一年，炭黑行業步入困境，全年企業利潤大幅度下滑。為應對這一不利形勢，國內外炭黑生產商在技術創新上投入了更大精力，近期在炭黑原材料、生產工藝、新品開發及尾氣利用等方面取得諸多進展。
●卡博特公司推出了兩款全新的炭黑產品。其中，PROPELE7炭黑能在不降低輪胎耐磨性能的情況下夠降低輪胎滾動阻力，提升車輛燃油經濟性;PROPELD11炭黑能夠提供高水平的橡膠補強作用，增強輪胎胎面的抗切割、抗撕裂及耐磨性能，從而延長輪胎的使用壽命，非常適用于短途卡車和工程車輪胎。
●日本三菱化學公司成功開發出一種利用植物中提取的可再生油品為原料生產高性能炭黑的新技術，該技術在黑崎工廠進行了試驗研究，已開始向客戶提供樣品試用。目前，工業化生產的炭黑大都以煤焦油系或石油系的重餾分如雜酚油、乙烯焦油或蒽油等油品為原料。而植物油由于芳烴含量低，一般認為不適合大量生產炭黑。
●張家口旭光化工公司開發出多級組合式超導炭黑新工藝。該工藝生產的超導炭黑是一種極微小的黑色粒子，具有質輕、比重小、比表面積大、吸附性能強的特點，化學性質穩定，不易和酸、堿、水發生化學反應，熱穩定性好，廣泛用于航天、電子、導電橡膠、傳導體、電纜屏蔽料、涂料、潤滑油等行業。
●甘肅省建成首條利用炭黑尾氣自備發電項目。炭黑尾氣是一種有毒的低熱值可燃氣體，嘉峪關大友企業公司炭黑尾氣自備發電項目是甘肅省首條利用炭黑生產工程中外排尾氣進行發電的項目，不僅可充分利用尾氣攜帶熱量，減少有害氣體排放，還可為生產提供充足電能，降低生產成本。
●墨西哥合成橡膠生產商尼哥若麥克斯工業公司(INSA)計劃推出白炭黑母煉膠產品。這種母煉膠由該公司與美國固鉑輪胎橡膠公司合作開發。由這種胎面膠生產的輪胎，其牽引力更高，耐磨性能更好，滾動阻力更低。另外，使用這種母煉膠，明顯提高了生產效率，也提升了產品競爭力。
●烏克蘭炭黑生產商——克列明秋克(Kremenchug)炭黑廠生產的一系列汽車橡膠制品用超純炭黑開始投放市場。該新品種炭黑的純度很高，其篩余物含量低于10ppm。這類新產品是克列明秋克炭黑廠與德國一家炭黑分銷商PentaCarbon公司聯合開發的，特別適用于對表面質量要求極高的橡膠制品，如汽車的雨刷及門窗密封條等。
