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氣相法白炭黑與石棉尾礦綜合利用

發布時間:2023-07-17

  一、概述

  氣相法白炭黑又名氣相法二氧化硅,是由鹵硅烷在氫氧焰中高溫水解而得到的一種******微細的納米級無定形二氧化硅,粒徑小、粒度分布均勻、比表面積大,具有很高的表面活性。氣相法白炭黑廣泛應用于高分子復合材料、硅橡膠、涂料、電子封裝材料、膠體蓄電池、陶瓷、塑料、玻璃鋼、密封劑、造紙、食品、化妝品、膠衣樹脂、化學機械拋光等行業,可起到補強、增稠、觸變、消光等作用。

  我國氣相法白炭黑的發展起始于上個世紀六十年代, 2006年以后,與光伏相關的多晶硅產業的發展為氣相法白炭黑的發展提供了豐富的原料來源,整個行業發展迅速。2012年以來,受光伏市場供過于求及國內外經濟形勢的影響,我國多晶硅廠家大部分陷入停產僵局,導致市場******通的四氯化硅驟減,從而影響了氣相法白炭黑生產企業的生產,氣相法白炭黑生產廠普遍開工不足,部分企業處于停產或部分停產狀態。

  2012年,我國氣相法白炭黑總生產能力為97400t/a,實際產量52300t。其中中資企業產能52400t/a,實際產量19300t/a;外資企業生產能45000t/a,實際產量33000t/a。

  2016年我國氣相法白炭黑總生產能力達到137000t/a,實際產量約為80000t/a,開工率約60%。

  二、市場分析

  1、消費情況

  2016年國內氣相法白炭黑市場表觀消費量約為6萬t,其中橡膠與密封材料用氣相法白炭黑約占消費總量的64%,主要用作補強劑;電子、電力、聚酯制品用氣相法白炭黑約占17%,主要用作補強劑、助流劑;涂料油墨、感光材料用氣相法白炭黑約占13%,主要用作分散劑、抗沉降劑、消光劑;其他用途氣相法白炭黑約占6%。

  2、品種和質量

  國內氣相法白炭黑生產企業生產型號有:150、200、300、380系列產品。此外還有壓縮型氣相法白炭黑(150P、200P),高透明型氣相法白炭黑產品(150H),膠體蓄電池專用氣相法白炭黑(200B),以及疏水型氣相法白炭黑系列產品等。疏水型產品處理劑有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅氮烷等。

  目前國內氣相法白炭黑產品比表面積能夠很好地控制在國標要求范圍內,但與日本、韓國、德國、美國等進口產品相比,比表面積均勻性較差,用國內氣相法白炭黑制作的高溫硅橡膠透明度較差,拉伸率偏低,其他物理性質基本符合要求。

  3、市場情況

  近幾年來氣相法白炭黑市場******呈下降趨勢,由前幾年的3.5~5.5萬元/t下降至現在的2.5~3.5萬元/t。氣相法白炭黑市場售價雖然高于沉淀法白炭黑,但生產成本高、市場容量小。同時,氣相法白炭黑在涂料、消光劑、制藥、輪胎行業的應用被相對廉價的化學改性沉淀法白炭黑及高分散性白炭黑替代,市場空間受到壓縮。

  三、由石棉尾礦生產氣相法白炭黑

  石棉尾礦中的主要化學組成為硅、鎂、鐵、鎳等有價元素,從理論上講,利用石棉尾礦中的硅元素生產氣相法白炭黑是可行的,也是石棉尾礦中硅元素很好的一個利用途徑。但是,分離提取石棉尾礦中的硅生產氣相法白炭黑應注意解決以下三個關鍵性問題:

  1、技術來源及******性問題。目前,針對由石棉尾礦直接生產氣相法白炭黑的研究不多。雖然公開號為CN101250622A的專利申請提出了蛇紋石礦全濕法綜合處理方法,以所述方法制得的硅產品為氣相法白炭黑。但據了解,該工藝一直未能通過中試研究并獲得工業化應用,其成熟性、******性應進行認真考察與驗證。

  2、資源利用水平與環保問題。石棉尾礦屬危險固廢,對其綜合利用應以全元素、高水平利用,不產生二次污染為前提。公開號為CN101250622A的專利申請雖然提出了蛇紋石礦全濕法綜合處理方法,但經對文獻資料分析,確認該工藝所得鐵精礦其實質為氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的混合物,鐵品位不高,并且在鐵沉淀過程存在著鎂、鎳帶損嚴重等問題。這種情況將使對石棉尾礦中有價資源綜合利用水平受到影響。同時,對碳酸鎂母液的綜合利用采用了蒸發、濃縮、回收硫酸銨的方法,存在著能耗過高、處理成本不宜控制、硫酸銨純度不夠、附加值較低等問題。對硫酸銨的回收會因本身的嚴重虧損而極大地削減對石棉尾礦綜合利用的系統經濟效益。此外,以其所述的分解方法無法有效消融石棉尾礦中的石棉短纖維,所述石棉短纖混存于浸出尾渣中,所謂的將尾渣用于制造水泥或磚瓦將無法實現。

  3、建設規模問題。氣相法白炭黑是一種精細化學品,價值較高但市場容量有限,歸屬小噸位產品。對石棉尾礦的綜合利用,往往建設規模和處理能力較大,白炭黑產量較高。如果生產氣相法白炭黑,那么會因產量過大而使企業在投產后遇到市場瓶頸。以四川石棉縣石棉尾礦為例,其SiO2含量為42%,如果投資建設一套年處理石棉尾礦10萬噸的生產裝置,SiO2收得率按90%考慮,那么每年可產出氣相法白炭黑3.6萬噸以上,將會使我國氣相法白炭黑的總產能在2016年13.7萬噸的基礎上陡增26.3%。不僅會給本已過剩的氣相法白炭黑市場造成重大沖擊,而且會使生產企業自投產之日起即陷于產品銷售不暢的困境。

關鍵詞: 氣相法白炭黑與石棉尾礦綜合利用

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