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硫酸法白炭黑企業循環經濟模式探究

在21世紀里,白炭黑扮演者舉足輕重的地位,下面讓我們一起跟著湖南白炭黑專家天盛來看看吧!


沉淀法白炭黑的外觀為白色粉末,不溶于水和酸,溶于強堿和氫氟酸,具有多孔性,內表面積大、分散性高、質量輕、化學穩定性好、耐高溫、不燃燒、無毒無味及電絕緣性好等優異特性。其作為橡膠工業的補強填料,主要用于鞋類、輪胎和其他淺色橡膠制品。在農藥、飼料等行業中可用作載體或流動劑,在牙膏中用作摩擦劑,在涂料行業中用作分散劑、抗沉降劑或消光劑等。傳統的白炭黑有2種生產方法;氣相法(燃燒有機硅)和沉淀法(酸和硅酸鹽反應)。前者產品質量相對更優、雜質更少,但原料不容易獲取,生產成本高;沉淀法所用原料價廉易得,操作方便,設備簡單,并且技術較為成熟,現階段來看競爭優勢較大,因此占市場主導地位。但是硫酸法屬于高能耗、高排放行業,平均每生產1t白炭黑需要消耗硅酸鈉(硅鈉物質的量比為3.2)3.8t、硫酸(98%)0.6t、電400kW·h、煤0.8t、水50t。因此,硫酸法白炭黑生產過程中實施減量化、再利用、資源化是優化白炭黑行業發展、保護環境的重要手段之一。筆者對現有白炭黑行業生產過程做了分析,提出白炭黑行業實施循環經濟模式的方法。


目前,碳化法制白炭黑在中國的研究剛剛起步,許多技術細節尚未定型。中國許多企業、機構與大專院校都已展開對二氧化碳與泡花堿制備白炭黑的深入研究,主要集中在碳化過程工藝條件(泡花堿硅鈉比及密度、反應溫度、通氣速率等)及其動力學研究。當然白炭黑企業與碳酸鋇、輕質碳酸鈣、碳酸鎂等化工廠相結合也可以充分利用碳資源。


此外,在白炭黑生產過程中,不論采用哪種方法生產的泡花堿與硫酸反應都會生成硫酸鈉。如果殘留在白炭黑中的鈉鹽洗滌不干凈,會使橡膠在硫化過程中受到影響,從而影響橡膠的耐磨性及老化性。因此,白炭黑企業均需要大量的水來置換殘留在產品中的鈉鹽。根據行業實際運行情況來看,雖然生產技術及設備裝置均做了改進,但每噸白炭黑產生的廢水仍然達到30~35t,廢水中硫酸鈉質量分數為2%~2.6%。根據無機硅化物分會統計的2015 年中國白炭黑產量為180萬t來計算,每年將排放出100萬~150萬t硫酸鈉。白炭黑行業生產廠家對這些高鹽廢水都不經處理直接排放,造成嚴重的浪費。當大量未經處理的含硫酸鹽廢水排入水中,會使水體酸化,危害水生生物;排入農田則會破壞土壤結構,使土壤板結,影響農作物的產量和品質;在飲用水中,當硫酸鹽大于750 mg/L 時,會使人出現輕瀉癥狀;而當飲用水中硫酸鹽高至1000 mg/L時,可抑制和減弱胃液分泌,降低胃液酸度和胃蛋白酶活力,妨礙消化,進而危害人體健康。隨著國家環保政策(如《水污染防治行動計劃》“水十條”)趨緊,各個白炭黑生產企業都將面臨因處理廢水而使生產成本增加的現實,所以白炭黑行業應該加強對硫酸鈉的回收和資源化利用。 


目前白炭黑各生產企業要轉變管理思想和理念,加快企業創新步伐,結合自身實際情況,依托上述循環經濟模式,積極采用先進技術,進而選定技術經濟、環境可行的循環經濟生產模式。此外可與鋇鹽、鈣鹽、鋁等行業進行合作聯營生產,實現資源共享和環境保護,還有利于提高資源利用率,減少“三廢”排放,實現企業與社會、資源、環境的和諧發展。


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