炭黑检测 焦炭检测

炭黑检测 焦炭检测  

炭黑（Carbon Black）和焦炭（Coke）都是含碳材料，但来源、结构、用途截然不同，其检测项目和目的也存在显著差异。以下分别对炭黑检测和焦炭检测的核心项目进行系统介绍（不使用表格）：

炭黑检测

1. 材料背景

炭黑是一种由烃类（如油、天然气）不完全燃烧或热裂解制得的极细黑色粉末，主要成分为无定形碳，具有高比表面积和强补强性。广泛用于：

橡胶工业（轮胎、胶管等，占用量80%以上）；

塑料、油墨、涂料（着色、导电、抗老化）；

土工膜、电缆护套（紫外线防护）。

2. 核心检测项目

（1）化学成分与纯度

炭黑含量：在复合材料（如PE土工膜）中测定其质量百分比，通常要求2.0%～3.0%；

挥发分：反映表面含氧官能团数量，影响分散性和橡胶结合能力；

灰分：代表无机杂质（如催化剂残留），优质炭黑灰分 ≤ 0.5%；

水分：影响加工性能，一般控制在 ≤ 1.0%。

（2）物理结构特性

比表面积（BET法或CTAB法）：决定补强效果，如N330炭黑BET约75–95 m²/g；

吸碘值：快速表征比表面积，常用于生产控制；

吸油值（DBP吸收值）：反映结构高低（支链程度），影响胶料粘度和填充性；

粒径与分布：通过电子显微镜或光散射法测定，粒径越小，补强性越强。

（3）应用性能相关指标

pH值：多数炭黑呈弱碱性（pH 7–10），影响胶料硫化；

着色强度/黑度：用于油墨、涂料行业；

导电性：特种导电炭黑需测体积电阻率；

分散性：在橡胶或塑料基体中的分散状态，可通过显微观察或混炼能耗评估。

（4）环保与安全

多环芳烃（PAHs）含量：欧盟REACH法规限制8种PAHs总和 ≤ 1 mg/kg（儿童用品）或 ≤ 100 mg/kg（一般用途）；

重金属（如As、Pb、Cd）：部分出口产品有要求。

3. 主要标准

GB/T 3780 系列（中国炭黑测试方法标准）；

ASTM D1765、D2414、D3849（国际通用）；

ISO 4656、ISO 1126（比表面积、吸油值等）。

焦炭检测

1. 材料背景

焦炭是煤在隔绝空气条件下高温干馏（约1000℃）所得的固体产物，主要用于：

高炉炼铁（作为还原剂和骨架支撑）；

铸造、电石、气化等工业。

2. 核心检测项目

（1）工业分析（基础指标）

水分（Mt、Mad）：影响高炉热平衡，通常要求 ≤ 5%；

灰分（Ad）：代表无机杂质，灰分越高，有效碳越低，优质冶金焦灰分 ≤ 12.5%；

挥发分（Vdaf）：反映焦化程度，冶金焦一般 ≤ 1.8%；

固定碳（FC）：计算得出，是有效发热和还原成分。

（2）机械强度

抗碎强度（M40）：转鼓试验中 ≥40mm 粒级的保留率，反映抵抗破碎能力；

耐磨强度（M10）：转鼓后 ≤10mm 粉末的生成率，越低越好；

这两项是冶金焦核心质量指标，直接关系到高炉透气性和焦比。

（3）反应性与反应后强度

焦炭反应性（CRI）：在CO₂气氛中1100℃反应后的失重率，越低越好（优质焦 CRI ≤ 25%）；

反应后强度（CSR）：反应后再进行转鼓试验的强度保留率，越高越好（优质焦 CSR ≥ 60%）；

这两项反映焦炭在高炉内高温区的稳定性。

（4）粒度与筛分组成

冶金焦通常要求粒度 25–80 mm，过大或过小均影响高炉操作；

通过标准筛分测定各粒级占比。

（5）化学成分（元素分析）

硫分（St,d）：有害元素，导致生铁热脆，要求 ≤ 0.7%（一级焦）；

磷、碱金属（K₂O、Na₂O）：影响高炉寿命，部分钢厂有上限要求；

碳、氢、氮含量：用于热值计算或工艺研究。

3. 主要标准

GB/T 1996-2017《冶金焦炭》；

GB/T 2001～2008 系列（焦炭工业分析、强度、反应性等测试方法）；

ISO 556, ISO 557, ISO 18894（国际方法）；

JIS K 2151（日本标准）、ASTM D3172~D3180（美国）。