河北腾飞炭黑厂车间除尘系统设计.doc

第1章 绪论 1.1 车间粉尘污染现状 炭黑是一种重要的化工原料,它主要用于橡胶工业中作为补强剂,油墨、涂料和塑料工业中作为黑色配合剂。此外也用于造纸、无线电元件中。目前在我国生产和使用炭黑的企业日益广泛 ,接触炭黑粉尘作业的人数也不断增加。据国内外劳动卫生及职业病研究报道,操作人员长期吸入大量的炭黑粉尘可以引起不同程度的上呼吸道症状或炎症,也能引起炭黑尘肺,炭黑对工人的身体健康是有害的。 为了防止炭黑粉尘的危害,1974年我国已将炭黑尘肺列入职业病范围。此外,当炭黑排入大气的浓度很高时,在不利气象条件下 ,也会污染大气环境,给下风向居民区带来危害。由于炭黑粉尘质轻易飘 ,对人体皮肤、衣料、农作物及建筑物表面的污染较重。 1.1.1 车间粉尘性质 工业上的炭黑烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，粒径介于10～500μm 间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂（见增强材料）和填料。炭黑是最古老的工业产品之一。 理化性质各种炭黑的差异主要在表面积（或粒子大小）、聚集体形态、粒子和聚集体的质量分布和化学组成等方面。 表面积 用来鉴别和分类命名炭黑的重要性质之一。表面积用气相或液相吸附法测得。最经典的测定方法是低温氮吸附法（即BET法）。由于氮分子相对较小,可进入炭黑微孔之中，该法测得的结果表征炭黑的总表面积。 结构 炭黑的结构取决于聚集体尺寸、形状以及每个聚集体的粒子数和平均质量。上述这些特性均影响聚集体的堆积状态和粉末的空隙容积。通常，炭黑的结构用DBP吸油值表示。炭黑在 170MPa下压缩4次后的DBP值，习惯上称为压缩吸油值或24M4DBP值。压缩吸油值更真实地反映炭黑聚集体在胶料中的状态。 物理性质密度 　　炭黑的密度有两种，一种是真密度，即由组成炭黑的元素及结构(或晶体结构)确定，在没有特别说明的情况下，炭黑的密度指真密度；另一种是倾注密度或视密度，其随炭黑的加工条件变化而不同，需经常测定。视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。 导电性 炭黑的导电性与其结构(尤其是石墨微晶结构)、表面性质和粒径密切相关。炭黑在橡胶中的导电原理主要有导电通道和场致发射等机理。导电通道机理是炭黑聚集体在胶料中相互接触形成网络状通道而导电。炭黑粒子越小，即单位体积胶料的炭黑粒子越多，炭黑粒子间接触的几率越大或粒子间间距越小，电阻越小，导电性越好。在粒径相同的炭黑中，高结构炭黑的导电性好，这是高结构炭黑具有较多链枝，从而形成较多链枝交织的导电通道所致。炭黑表面挥发物或残留焦油状物多会在炭黑表面形成绝缘膜而降低炭黑导电性。　　综上所述，粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。制备导电胶料时，炭黑的用量不能小于某一临界值，否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射，使胶料的导电性不能达到要求。 着色强度表征炭黑性质的指标。将一定量的炭黑和白色颜料（通常是氧化锌或钛白）混于油类展色剂中，制成灰色墨浆，然后测定该墨浆对可见光的散射能力。高着色强度的炭黑，光吸收系数高而反射率低。着色强度主要反映聚集体的平均体积及其尺寸分布。 绝大多数炭黑的碳含量高于97%，只有少数色素用炭黑的碳含量低于90%。炭黑表面上除了化学结合的氧以外，还有水分、溶剂抽出物、硫、氢和无机盐。吸湿性随表面活性、表面积及无机盐含量的增加而提高。炭黑的溶剂抽出物来自没有完全热解的烃类。炭黑的含硫量取决于原料含硫的多寡。无机盐主要来自工艺过程的急冷水和造粒水。各种炭黑的分类常常涉及其生产方式，如槽黑、炉黑和热裂黑等。也可按用途分类，如橡胶用炭黑和色素用炭黑等。炭黑品种的命名原则是在生产和使用过程中逐渐形成的。最初，以炭黑特性和生产方式的英文词汇的缩写字母表示,如以HAF表示高耐磨炉黑,以MCC表示中色素槽黑。美国试验和材料学会(ASTM)颁布了一种命名系统，主要规定了橡胶用炭黑的命名原则。目前，ASTM命名系统已被世界各国所接受。它是由一个字母和三个数字组成，字母表明炭黑表面性质对橡胶加工过程的影响，以N表示正常硫化的品种，以S表示缓慢硫化的品种。字母后面的第一个数字表示炭黑的粒子大小。以电子显微镜法测定的平均粒径为依据，把所有炭黑的粒径范围分为10个等级，最细的为0而最粗的为9。其余后两个数字用以区别炭黑结构和使用性能方面的差异。如超耐磨炉黑可表示为SAF或N110；高耐磨炉黑表示为HAF或N330；高耐磨高结构炉黑表示为HAF-HS或N347；半补强炉黑为SRF或N770等。易混槽黑则表示为EDC或S300。长期吸入炭黑粉尘尘肺。炭黑主要是质轻易飞扬的炭末。生产中虽已是密闭化