Способ получения электропроводной гранулированной сажи Советский патент 1987 года по МПК C09C1/58 

1

134

Изобретение относится к производтву технического углерода а именно процессам гранулирования и обработи сажи, и может, быть использовано ля получения электропроводной сажи, рименяемой в качестве электропроводого наполнителя полимерных композиий.

Цель изобретения - снижение энергозатрат при сохранении высокой элекропроводности гранулированной сажи.

Процесс осуществляют следующим образом.

Сначала сажу гранулируют с раствором буры в грануляторе и сушат. После этого гранулированную сажу заг- ружают во вращающийся барабан через патрубок загрузки и выгрузки; торцовые стенки барабана служат электродами, к которым подсоединен источник питания.

В описанном барабане осуществляют термообработку сажи при перемешивании с линейной скоростью 3-10 м/мин при пропускании электрического тока

т, PVA Т 1

с напряжением и - , при

.d X ,

удельной электрической мощности Р . 1100-5200 Вт/кг, плотности тока 2800-8000 А/м2.

Линейная скорость перемешивания слоя сажи в указанных пределах регламентируется тем, что при скорости менее 3 м/мин наблюдается неравномерный нагрев сажи за счет плохого перемешивания и удельные энергозатраты значительно возрастают, а при скорости более 10 м/мин электропроводность сал(и не изменяется, а содержание пьши в саже возрастает за счет разрушеш-гя гранул, что приводит к резкому колебанию значений электрических параметров.

Электрические параметры процесса в определенной мере зависят от температуры термообработки.

Пример. 12 кг печной сажи марки ПМ-75 гранулируют с раствором буры (400 г буры + 12 л воды) в грануляторе и просушивают в сушильном шкафу при 150°С, после чего через загрузочное отверстие футерованного огнеупором барабана с торцовыми электродами сажа с насыпным весом -у 400 кг/м засыпается в полость барабана. Загрузочное отверстие зак- рываетс:я и. барабан приводится во вращение со скоростью движения пери- фермйной части слоя 8 м/мин.

181 2

К электродам в течение 30 мин прикладывают напряжение U, определяемое по формуле

и

Р VA у I

Л1

где Руд - удельная электрическая мощность - 2000 Вт/кг; у насыпная плотность 400 кг/мз;

1 - расстояние между электродами - 0,23 м;

/11 - плотность тока - 4570 А/м . Температуру сажи повышают до и сажу выдерживают при этой температуре еще 30 мин. Затем отключают источник питания, и сажа охлаждается в инертной среде до температу- ры окружающего воздуха Удельная электрическая мощность составляет 2 кВт/кг. Удельное электрическое сопротивление .сажи после охлаждения в инертном газе имеет значение 0,05-10 Ом-м.

В таблице, описаны данные по свойствам сажи и удельным затратам энергии на процессе термообработки по изобретению и данные сравнительных, примеров.

Удельные энергозатраты по предла-. гаемому способу составляют 1,59 - 7,8 кБтч/кг, в то время как по прототипу 60-80 кВтч/кг при длительнос- ти термообработки 2 ч, получение сажи в обоих случаях с одинаковой электропроводностью.

Формула изобретения

1. Способ получения электропровод- ной гранулированной сажи, включающий мокрое гранулирование сажи в присутствии электропроводной борсодержащей

добавки, сушку гранул и термообработку их при 1700-2500°С с последующим охлаждением, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при сохранении высокой электропроводности целевого продукта, термообработку осуществляют при перемешивании гранул и пропускании электрического тока с напряжением, определяемым по формуле

„ Pv.-ri ид-j---,

ГДР РЧ.Д- удельная электрическая мощVA

ность;

f - насыпная плотность сажи} t - толщина слоя сажи; й1 - плотность тока.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удельную электрическую мощность поддерживают 1100 Линейная скорость перемещения наружной части слоя, м/мин

Удельная электрическая мощность, Вт/кг

Плотность тока-, А/см Температура, °С Напряжение, В

Удельное оСъемное электрическое сопротивление, Ом М

8

8

8

8

10

700 2146 1600 30

5« МО- «Ш З ИО х10- «10- «10- -to- ЧС- «10

1065-15212000-3043520068482000

2800350045705600800090004570

1700180020002200250026002000

35404550607045

12

200020002000

457045704570

200020002000

454545 ,

1,3 1,2 0,5« 0,5 0,5 0,8 1,2. 0,8 0,5« 0,5«

МО

-3

Содержание пьшн, %

.Удельные энергозатраты, Вт-ч/кг при длительности обработки I ч

1,8 1,9 1,4 1,6 1,66 1,81 1,83 1,9 2,8 6,0

1065 1521 200П 3043 5200

2000 2000 2000

Редактор Н. Киштулинец

4399/30

Тираж 633i ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1341181

5200 Вт/кг сажи при пропускании тока плотностью 2800-8000 А/м .

3. Способ по п. 1, о т л и ч а- с ю щ и и с я тем, что перемешивание осуществляют при линейной скорости перемешиваемого слоя гранул сажи

3-10 м/мин.

8

8

10

12

200020002000

457045704570

200020002000

454545 ,

0,5«

МО

-3

2000 2000 2000

Составитель Л. Романцева

Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Подписное

Изобретение относится к производству технического углерода и обеспечивает, получение электропроводной гранулированной сажи с невысокими энергозатратами. Печную сажу марки ИМ-75 гранулируют с раствором борсо- держащей добавки - буры, и сушат, после чего термообрабатывают в барабане при 1700-2500°С при пропускании через слой сажи тока с напряжением и Р,,д - -I / Л1, где Р - удельная электрическая мощность, Вт/кг; у- насыпная, плотность, кг/м j f- расстояние между электродами, 0,23, м; 41 - плотность тока, А/м,. Например, при Р 2000 Вт/кг, л1 4570 А/см, температуре , линейной скорости перемешивания слоя гранул сажи 8 м/ /мин и напряжении 45 В удельные энергозатраты при длительности обработки 1 ч составляют 2,0 кВтч/кг. Сажа имеет удельное объемное электрическое сопротивление 0, Ом-м, содержание пыпи в массе гранул 1,4%. 2 з.п. 5 ф-лы, 1 табл. (Л