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硫酸法白炭黑企业循环经济模式探究
2020-03-28
在21世纪里,白炭黑扮演者举足轻重的地位,下面让我们一起跟着湖南白炭黑专家天盛来看看吧!

    沉淀法白炭黑的外观为白色粉末,不溶于水和酸,溶于强碱和氢氟酸,具有多孔性,内表面积大、分散性高、质量轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、无毒无味及电绝缘性好等优异特性。其作为橡胶工业的补强填料,主要用于鞋类、轮胎和其他浅色橡胶制品。在农药、饲料等行业中可用作载体或流动剂,在牙膏中用作摩擦剂,在涂料行业中用作分散剂、抗沉降剂或消光剂等。传统的白炭黑有2种生产方法;气相法(燃烧有机硅)和沉淀法(酸和硅酸盐反应)。前者产品质量相对更优、杂质更少,但原料不容易获取,生产成本高,市场占有率为 15%左右;沉淀法所用原料价廉易得,操作方便,设备简单,并且技术较为成熟,现阶段来看竞争优势较大,因此占市场主导地位。但是硫酸法属于高能耗、高排放行业,平均每生产1t白炭黑需要消耗硅酸钠(硅钠物质的量比为3.2)3.8t、硫酸(98%0.6t、电能400kW·h、煤0.8t、水50t。因此,硫酸法白炭黑生产过程中实施减量化、再利用、资源化是优化白炭黑行业发展、保护环境的重要手段之一。笔者对现有白炭黑行业生产过程做了分析,提出白炭黑行业实施循环经济模式的方法。

目前,碳化法制白炭黑在中国的研究刚刚起步,许多技术细节尚未定型。中国许多企业、机构与大专院校都已展开对二氧化碳与泡花碱制备白炭黑的深入研究,主要集中在碳化过程工艺条件(泡花碱硅钠比及密度、反应温度、通气速率等)及其动力学研究。当然白炭黑企业与碳酸钡、轻质碳酸钙、碳酸镁等化工厂相结合也可以充分利用碳资源。

此外,在白炭黑生产过程中,不论采用哪种方法生产的泡花碱与硫酸反应都会生成硫酸钠。如果残留在白炭黑中的钠盐洗涤不干净,会使橡胶在硫化过程中受到影响,从而影响橡胶的耐磨性及老化性。因此,白炭黑企业均需要大量的水来置换残留在产品中的钠盐。根据行业实际运行情况来看,虽然生产技术及设备装置均做了改进,但每吨白炭黑产生的废水仍然达到3035t,废水中硫酸钠质量分数为2%2.6%。根据无机硅化物分会统计的2015 年中国白炭黑产量为180t来计算,每年将排放出100万~150t硫酸钠。白炭黑行业生产厂家对这些高盐废水都不经处理直接排放,造成严重的浪费。当大量未经处理的含硫酸盐废水排入水中,会使水体酸化,危害水生生物;排入农田则会破坏土壤结构,使土壤板结,影响农作物的产量和品质;在饮用水中,当硫酸盐大于750 mg/L 时,会使人出现轻泻症状;而当饮用水中硫酸盐高至1000 mg/L时,可抑制和减弱胃液分泌,降低胃液酸度和胃蛋白酶活力,妨碍消化,进而危害人体健康。随着国家环保政策(如《水污染防治行动计划》“水十条”)趋紧,各个白炭黑生产企业都将面临因处理废水而使生产成本增加的现实,所以白炭黑行业应该加强对硫酸钠的回收和资源化利用。 

目前白炭黑各生产企业要转变管理思想和理念,加快企业创新步伐,结合自身实际情况,依托上述循环经济模式,积极采用先进技术,进而选定技术经济、环境可行的循环经济生产模式。此外可与钡盐、钙盐、铝等行业进行合作联营生产,实现资源共享和环境保护,还有利于提高资源利用率,减少“三废”排放,实现企业与社会、资源、环境的和谐发展。

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