Большая советсткая энциклопедия Сажа

Сажа

Сажа, дисперсный углеродный продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов, состоящий из сферических частиц чёрного цвета. Средний размер сажевых частиц 100—3500 . Частицы С. образованы из слоев углеродных атомов, подобных слоям в графите. Эти слои состоят из шестиугольников, в вершинах которых находятся атомы углерода (расстояния между ними 1,42 ), но, в отличие от графита, слои в С. не плоские, а изогнутые, что и обусловливает сферическую поверхность частиц. Плотность сажевых частиц около 2 г/см³. Насыпная плотность С. 0,05—0,5 г/см³, зависит от степени уплотнения С. Поверхность частиц С. может быть шероховатой или гладкой.

Сырьём для производства С. служат природный газ, ацетилен, жидкие углеводороды, а также остатки от перегонки нефти и каменноугольные смолы, содержащие большое количество конденсированных ароматических соединений.

По способу производства С. делят на три группы: канальные, печные и термические.

Канальные (диффузионные) С. получают при неполном сжигании природного газа или его смеси с маслом (например, антраценовым) в так называемых горелочных камерах, снабженных щелевыми горелками. Внутри камер расположены охладительные поверхности, на которых С. осаждается из диффузионного пламени.

Печные С. получают при неполном сжигании масла, природного газа или их смеси в факеле, создаваемом специальным устройством в реакторах (печах). С. в виде аэрозоля выносится из реактора продуктами сгорания и улавливается специальными фильтрами.

Термические С. получают в специальных реакторах при термическом разложении природного газа без доступа воздуха.

Выход С. зависит от вида сырья и её дисперсности (выход тонкодисперсной С. меньше, чем грубодисперсной). Промышленные С. содержат обычно более 98% углерода; 0,2—0,5% водорода; небольшие примеси минеральных веществ и серы; в некоторые специальные сорта С. входит хемосорбированный кислород (до 10% по массе). С. широко применяется во многих отраслях техники. Более 90% всей производимой С. потребляет резиновая и прежде всего шинная промышленность (введение С. в резину значительно повышает её сопротивление разрыву и истиранию). В крупных масштабах С. используется в производстве чёрных лаков и эмалей и чёрных печатных красок для полиграфии. С. употребляется также как наполнитель для получения различных изделий из пластмасс, для изготовления копировальной бумаги, лент для пишущих машин, крема для обуви, грима, косметических красок и др. В производстве сухих электрических элементов применяется так называемая ацетиленовая С. (получается при термическом или взрывном разложении ацетилена); она отличается наиболее развитой вторичной структурой и высокой электропроводностью. В технике для нагрева многих печей, в частности мартеновских (см. Мартеновское производство), принимаются специальные меры для повышения концентрации С. в пламени, так как тепловое и световое излучение пламени обусловлено именно наличием в нём С.

С., образующаяся при горении в промышленных и бытовых печах, а также при работе двигателей внутреннего сгорания (дизелях), выбрасывается вместе с продуктами горения в атмосферу в виде вредных дымов. Сажевые частицы не взаимодействуют с кислородом воздуха и поэтому удаляются только за счёт коагуляции и осаждения, которые идут очень медленно. Поэтому для сохранения чистоты окружающей среды необходим жёсткий контроль за полнотой сжигания топлива.

Сажа белая — условное название тонкодисперсной аморфной двуокиси кремния SiO₂, применяемой в качестве активного наполнителя резин на основе некоторых каучуков специального назначения, например кремнийорганических, а также для получения белых и цветных резин.

Лит.: Печковская К. А., Сажа, как усилитель каучука, М., 1968; Зуев В. П., Михайлов В. В., Производство сажи, 3 изд., М., 1970; Беленький Е. Ф., Рискин И. В., Химия и технология пигментов, Л., 1960; Блох А. Г., Тепловое излучение в котельных установках, Л., 1967; Теснер П. А., Образование углерода из углеводородов газовой фазы, М., 1972.

П. А. Теснер.