白炭黑基本介绍.doc

白炭黑白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和 白炭黑气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达，粒径可达，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。2，生产方法制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。21传统方法（1）气相法主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。反应式为：SiCl4 2H2 O2SiO24HCl空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度10001800）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为46即为成品。德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先。他们的生产装置规模大，自动化程度高，产品成本低，牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多，品质好，如表面积分布均匀、含水量低。我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产，但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是目前国内产量最大，牌号最全，技术最先进的气相二氧化硅供应商，是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起草单位。（2）沉淀法沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为：Na2SiO3 + 2H+ 白炭黑 + 2Na+ + H20国内大部分生产企业采用沉淀法。22新方法新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。着重介绍以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的工艺技术。（1）以高岭土或硬质高岭土为原料先将高岭土或硬质高岭土粉碎至5060目，然后在500600高温下焙烧2小时，再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按1：2.5（重量）配料，在90左右酸浸7小时，经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，产品质量符合GB10507-89标准；同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧及酸浸反应式如下：焙烧：Al2O32Si022H20 Al2O32Si02 + 2H20酸浸：Al2O32Si02 + 6HCl + 9H20 2AlCl36H20 + 2SiO2（2）以煤矸石或粉煤灰为原料先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分两步：第一步生产硅酸钠：将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1：50混合均匀，经高温冶融（14001500，1小时）、水萃浸溶（100以上，45小时）、过滤去杂质、浓缩滤液到4546波美度即得到硅酸钠。第二步生产白炭黑：先将硅酸钠配成水玻璃溶液（模数为2.43.6,SiO2含量为410%）,然后在520%的硫酸中酸浸（2832，816小时），再升温至80，搅拌，调节PH值为57，熟化20分钟，再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑。该白炭黑为活性，纯度高。3，产能/产量国内以沉淀法白炭黑为主，于1958年实现沉淀法白炭黑的工业化生产，但产量小，发展较慢。1987年产量还仅有2687吨；1990年突破万吨达到1.06万吨；1994年增长至2.81万吨，比1987年增长9.4倍；1997年我国白炭黑产量达到了8万吨左右；2004年上升到近30万吨。可见近十几年来我国白炭黑产量是突飞猛进。国内白炭黑的生产分布比较广泛，一共有十几个省市生产，其中产量较大的是福建、山东、江苏、江西等省。目前国内一共有几十家白炭黑生产企业，总产能在40万吨/年左右。其中规模较大的沉淀法白炭黑生产企业有福建南平嘉联化工有限公司、上海九琛精细化工有限公司、株洲兴隆化工实业有限公司、罗地亚白炭黑（青岛）有限公司、无锡确成硅化学有限公司，滕州辛绪化工有限公司等。气相法白炭黑方面，广州吉必盛科技实业有限公司产能达到6000吨/年，是国内最大的气相二氧化硅供应商。由于看好白炭黑市场前景，目前国内一些企业正在建设或计划建设白炭黑项目，有改扩建，也有新建。如上海九琛精细化工有限公司、濮阳市光璞石化公司、湖北兴发集团等。预计2010年我国白炭黑产能有望突破100万吨/年大关。绿色轮胎将激活白炭黑市场 提高档次是关键 随着社会环保意识和节能意识的不断增强，对低滚动阻力的节能环保型绿色轮胎需求逐步增加，使得全球对白炭黑的需求以每年45的速度增长。而中国国内，在轮胎和制鞋业的带动下，对白炭黑的需求更是以每年810的速度快速增加。因此，白炭黑在我国的发展前景十分广阔。白炭黑即纳米二氧化硅，可以增加橡胶制品的强度、耐磨性和抗老化性等性能，而且可以保持产品颜色不变。在轮胎中加入白炭黑，可降低胶料的生热和滞后性，从而降低轮胎的滚动阻力，节约燃料，减少汽车废气排放，增加轮胎的翻新次数，是生产绿色轮胎的理想材料。2004年，我国橡胶业对白炭黑的实际需求为22.5万吨，占白炭黑消费的69，远远高于世界平均30的消费比例，但其中大部分仍用于制鞋业，国内轮胎行业白炭黑用量只有2.5万吨，且主要用在全钢胎的胎面胶中；在半钢胎胎面胶中，除有的外资轮胎企业在生产高、中档轿车原配胎时使用以外，一般不用白炭黑。但随着轮胎工业的发展和绿色轮胎需求的增加，预计我国轮胎用白炭黑将以每年19.3的速度快速增长，2005和2015年我国轮胎用白炭黑的需求将分别达到3万吨和7.2万吨。虽然预计传统胶鞋和其他浅色橡胶制品的白炭黑需求增速仅为4，但由于目前用量较大，2005年和2010年其需求将分别达到20.8万吨和25.3万吨。但值得关注的是，2004年我国白炭黑的产能已达到40.8万吨，产量为34.6万吨，而国内需求仅为32.6万吨，出口12.6万吨。若继续盲目扩大产能，不注重提高产品的档次，必将导致供过于求。再加上国内白炭黑低廉的价格，将严重压缩企业的利润。由于欧洲对乘用胎的湿牵引性和滚动阻力的要求高，绿色轮胎在欧洲市场发展较快，而且欧盟已经规定新车原配胎必须采用绿色轮胎，因此欧洲是白炭黑使用比例最高的地区。所以国内企业可以在大力开发高分散和易分散白炭黑新产品的同时，不断提高产品质量，扩大出口，尤其是对欧洲的出口份额。石柱县气相法白炭黑生产项目（一）项目基本情况1.项目名称：气相法白炭黑生产项目。 2.建设地点：石柱县南宾工业园拓展区。3.项目建设内容及规模：建设1条气相法白炭黑生产线，实现年产3000吨气相法白炭黑生产能力。4.项目投资概算：1.5亿元。（二）可行性分析1、产品市场前景气相法白炭黑是硅的卤化物( 主要是四氯化硅和甲基三氯硅烷) 在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末, 学名叫气相二氧化硅或气溶胶二氧化硅。气相法白炭黑广泛应用于硅橡胶、橡胶、塑料、涂料、油墨、医药、造纸、食品、化妆品、化学机械抛光等行业,可起到补强、增稠、触变、消光等作用, 它是一种在世界范围内真正工业化的纳米材料。2、市场行情预测国内气相法白炭黑以前主要用于军工领域,在20 世纪90 年代开始大量用于民用工业, 如硅橡胶、聚酯、密封胶、涂料、油墨等领域。近几年我国气相法白炭黑市场保持高速增长,气相法白炭黑的净进口量增长率连续7年超过20%;2007年进口量达到12318吨。据不完全统计,目前我国气相法白炭黑的需求量已超过20000吨,年均增长率高达25% 。随着近年来国内有机硅工业飞速发展，气相法自炭黑的用量在今后几年还将大幅增长。预计到2010年，硅橡胶、聚酯制品、涂料、油墨和其他行业对气相法白炭黑的需求量将分别达到21000吨、3700吨、4300吨、2700吨和8900吨。多晶硅生产的副产物四氯化硅具有高污染性，近年来国内多晶硅项目的大量上马，将对我国生态环境造成极大威胁；而以四氯化硅为原材料的气相法白炭黑项目建设正好可以将这些污染物变废为宝。3、原材料供应原材料四氯化硅主要来源于石柱本地（规划中）的多晶硅生产企业，以及周边地区如万州、涪陵、彭水（规划中）和乐山等地的多晶硅生产企业；也可直接由当地的硅矿、煤矿先生产出金属硅，然后利用长寿、涪陵、万州的化工生产企业，以及本地天然气化工（规划中）产生的液氯与之生产出四氯化硅。（三）效益分析目前，气相法白炭黑的销售价格在50元/KG左右，而生产成本约25元/KG，利润丰厚。年销售收入1.5亿元、利税3000万元、投资利润率50.0、投资回收