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      中國鋁鹽行業現狀及發展趨勢

      技術中心

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      中國鋁鹽行業現狀及發展趨勢

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         鋁鹽產品主要包括硫酸鋁、聚氯化鋁、明礬等。鋁鹽系列產品主要用于水處理、造紙工業、食品添加劑等。隨著水處理工業和造紙工業的快速發展,中國鋁鹽行業生產規模不斷擴大,生產技術水平不斷提高,產業集中度不斷增加,產品除滿足國內需求外,出口數量也逐年增加。但是,由于鋁鹽準入門檻相對較低,存在著低水平重復建設、市場無序競爭等嚴重問題。筆者根據目前中國鋁鹽行業現狀指出今后的發展趨勢。
         1  鋁鹽行業生產現狀
         1.1  企業規模和產量
         1.1.1  硫酸鋁
         目前,中國硫酸鋁生產廠家超過200家,年生產能力(以固體產品計)在10萬t以上的廠家有2家,3萬t以上的廠家達到21家。中國硫酸鋁年生產能力達到130萬t,年產量突破110萬t,年出口量在10萬t以上,中國是世界上最大的硫酸鋁生產國【1】。近年來,由于硫酸鋁的替代產品不斷出現,導致硫酸鋁產品供大于求,產量逐步萎縮,同時也促使硫酸鋁的產能向優勢企業集中。
         1.1.2  聚氯化鋁
         目前,中國聚氯化鋁生產廠家超過200家,年生產能力(以固體產品計)在4萬t以上的廠家有3家,2萬t以上的廠家達到20家。中國聚氯化鋁年生產能力達到80萬t,年產量突破70萬t(其中25%左右為噴霧干燥產品),年出口量達到6萬t以上。近兩年,新建、擴建企業數量增加,產能擴大,競爭加劇。
         1.1.3  明礬
         目前,中國生產的明礬產品主要是鉀明礬、銨明礬。中國現有明礬生產廠家超過40家,年生產能力在5萬t以上的廠家有2家,其余年產量均在5 000 t以下。中國明礬年產能達到20萬t,年產量突破10萬t,年出口量在1萬t以上。目前,食品中限制添加的鋁含量不超過100 mg/kg,因此明礬的用量減少,導致產能嚴重過剩。
         1.2  生產技術與裝備現狀
         1.2.1  硫酸鋁
         硫酸鋁生產技術已經成熟,主流工藝采用鋁土礦加壓酸溶法,生產流程由磨粉、反應、壓濾、濃縮、結晶、供汽等工序構成。主要生產裝備包括磨粉設備、反應設備、過濾設備、濃縮設備、結晶設備和供汽設備等。磨粉設備采用雷蒙機,具有能耗低、效率高、粉塵少等優點。反應設備采用反應鍋內襯耐酸瓷板以及采用耐腐蝕設備配件,如搪玻璃閥門、鑄石閥門、陶瓷管、PPR管等。過濾設備采用板框壓濾機,實現反應液渣分離、壓濾機卸渣,使生產更清潔。濃縮設備,蒸發管由鉛排管發展到搪鉛排管,再發展到鈦管陽極保護,使蒸發器使用壽命由1 a延長到5 a,甚至更長時間;濃縮鍋絕大部分使用圓桶濃縮鍋。結晶設備,北方多數企業采用鋼帶結晶、滾筒結晶;南方企業因氣候問題采用鋼板池水冷結晶,代替麻石池自然冷卻結晶,通過技術裝備更新,勞動效率提高2倍以上,產品質量也更加穩定。供汽設備,一般采用硫酸余熱供熱,沒有余熱的企業一般采用導熱油爐,油溫控制在200~230 ℃,這將有利于節能減排,推動鋁鹽行業清潔文明生產【2】。
         1.2.2  聚氯化鋁
         聚氯化鋁生產技術也已成熟,生產工藝總體上可以分為常壓工藝和加壓工藝兩種【3】。常壓工藝主要以鋁礬土熟料及鋁酸鈣為原料,其生產設備簡單,投資少,但生產時間長,自動化程度低,勞動強度大,產品純度低,目前中國絕大多數企業采用此工藝。加壓工藝主要采用氫氧化鋁一步合成法。該工藝大大縮短了生產時間,且機械自動化程度高,產品品質好;缺點是對設備要求高,投資大。到目前為止,中國只有極少數生產規模較大的企業采用此工藝。聚氯化鋁生產裝備主要包括反應釜(或反應池)、酸霧吸收塔、壓濾機、干燥機(噴霧干燥機或滾筒干燥機)、供熱鍋爐(或熱風爐)等。常壓反應釜最先采用的是普通K型搪瓷釜,正常使用壽命僅3個月,現發展為表面襯瓷的大容量耐酸水泥池,正常使用壽命可達5 a。滾筒干燥機采用的材質為碳鋼,熱源為水蒸氣,正常使用壽命僅1 a左右。加壓反應釜采用F型搪瓷釜。噴霧干燥設備由噴霧干燥塔、熱風爐和除塵系統組成。干燥塔內襯不銹鋼板,熱源為熱風,正常使用壽命為5 a左右。噴霧裝置由鈦鎳合金做成,噴霧方式可分為離心式和壓力式兩種,離心式噴霧裝置的核心部件是液料分配盤,國內生產的霧化液料分配盤的正常使用壽命僅6個月左右,國外生產的霧化液料分配盤的正常使用壽命可達2 a;壓力式噴霧裝置的核心部件是噴嘴,正常使用時每過1~2個月需更換一次【4】。
         1.2.3  明礬
         鉀明礬生產工藝主要分為明礬石生產工藝和硫酸鋁與硫酸鉀合成工藝兩種。明礬石生產工藝主要以天然明礬石焙燒、風化、反應,沉渣、結晶工序構成,其生產設備簡單,投資少,成本低,但生產周期長,勞動強度大,占地面積大,一般明礬石礦山廠家采用此工藝。硫酸鋁與硫酸鉀合成工藝,是以鋁礬土反應、沉降、合成、結晶工序構成,其生產周期短,勞動強度相對較低,占地面積也不大,但設備投資大,硫酸鉀價格昂貴,一般硫酸鋁生產廠家采用此工藝。銨明礬一般采用硫酸鋁與硫酸銨合成法,生產方法與鉀明礬合成法相同。
         2  鋁鹽應用現狀及市場前景
         2.1  應用現狀
         2.1.1  應用于水處理工業
         硫酸鋁、聚氯化鋁在生活飲用水、工業用水、工業污水和市政廢水處理中被用作混凝劑,而且具有明顯的脫色及去除腐殖質的效果。在處理含藻類的低濁水時發現,聚氯化鋁具有類似三氯化鐵的快速絮凝動力學效能,而絮凝除濁效果比三氯化鐵更好。在處理工業污水方面,如造紙廢水、油田回注水、煉油廠和機加工廠的含油廢水的除濁除污處理,冶金、制革工業廢水的除濁及除重金屬,城市生活污水的物化強化預處理及深度處理方面,聚氯化鋁都得到廣泛應用。聚氯化鋁能夠明顯提高固液分離效率,改善沉降過濾及污泥脫水性能,從而縮短沉淀池的停留時間。聚氯化鋁處理后水中的殘留鋁含量十分低,只有40~55 μg/L,且聚氯化鋁的適應pH范圍廣,不會影響原水酸堿性。由于聚氯化鋁的諸多優勢,其市場需求量逐年增加。硫酸鋁由于絮凝能力不如聚氯化鋁,且適應pH范圍相對較窄,其市場需求量逐年減少【5】。
         2.1.2  應用于造紙工業
         硫酸鋁的最大用途是應用于造紙工業,主要作為施膠沉淀劑、助留劑、樹脂障礙控制劑和陰離子雜質捕捉劑使用,使用量占硫酸鋁總產量的50%左右。20世紀80年代初,歐洲率先開發了分散松香膠/聚氯化鋁中性施膠系統,用聚氯化鋁作為施膠沉淀劑代替傳統的硫酸鋁成功實現了松香中性施膠造紙。硫酸鋁的最佳使用pH為4.5~5.5,其施膠為酸性施膠,紙張長期貯存易變黃、變脆,故只能用于低檔紙;聚氯化鋁的最佳使用pH可達到8以上,能滿足中堿性施膠造紙的需要,其施膠紙質量穩定,可長期貯存。聚氯化鋁除了作為施膠沉淀劑外,還可以作為助留劑、助濾劑、樹脂障礙控制劑和陰離子雜質捕捉劑等使用。近年來,廢紙回用于造紙的數量明顯增加,同時由于國家對環保的要求越來越高,造紙水封閉循環利用率也顯著提高,使得造紙過程中水質成分越來越復雜,陰離子垃圾含量越來越高。為了控制水中陰離子垃圾成分,提高纖維留著率,造紙工業越來越多地使用聚氯化鋁作為過程控制劑和水處理劑,使得聚氯化鋁在造紙工業中的用量越來越大【6】。
         2.1.3  其他方面的用途
         硫酸鋁可應用于醫藥和化妝品行業,也可以作為媒染劑、鞣革劑、金紅石鈦白粉生產包膜劑和其他鋁鹽制造的助劑等。聚氯化鋁可以作為制糖工業的糖汁絮凝劑、石油煉制催化劑助劑、人造纖維的助留劑、耐火材料的黏結劑和化妝品抗汗劑等。
         2.1.4  明礬應用領域
         明礬主要應用于食品添加劑以及水產品腌制、制革行業凈水等領域。由于衛生部要求食品中添加的鋁含量控制在100 mg/kg以內,因此明礬的用量急劇下降,導致明礬的產能嚴重過剩,市場逐步萎縮。
         2.2  市場前景
         近年來,硫酸鋁在開發復合肥、水泥、耐火材料、精密鑄造、分子篩等新的應用領域方面取得了良好的社會及經濟效益,給硫酸鋁工業發展帶來了新的發展機遇。隨著中國城鎮化和新型工業化的加速推進,城鎮居民飲用水和工業用水需求量迅速持續增長。2009年,中國城市日供水能力達到3.5億t,城市及工業用水重復使用率也達到50%以上。同時,國家加大了污水治理力度,全國所有工業污染源的排放必須達到國家或地方標準,城市污水處理率達到60%。據測算水處理工業每年需要的絮凝劑可達100萬t以上,這為聚氯化鋁工業提供了廣闊的發展空間。另外,中國是世界上第一造紙大國【7】,隨著聚氯化鋁在中國造紙工業中的推廣應用,造紙工業對聚氯化鋁的需求量將會逐年增加,對硫酸鋁需求量將會逐年減少。
         3  鋁鹽行業存在的問題
         3.1  生產規模小,經濟效益差
         中國硫酸鋁企業,經過多年的市場競爭,尤其是近三四年聚氯化鋁企業快速擴張,許多生產規模小、產品成本高的企業倒閉,僅有少數具有原料優勢、管理經驗豐富、生產規模較大的企業得以生存,目前市場相對穩定,經濟效益尚可。聚氯化鋁企業,普遍采用鋁礬土、常壓酸溶出、鋁酸鈣調節鹽基度和滾筒干燥的生產方法。由于此生產工藝技術較簡單,投資不大,行業準入門檻低,在市場需求強勁的帶動下,許多企業紛紛新建、擴建,大多數企業生產規模小,技術水平低,設備簡陋,操作環境惡劣,產品成本高,管理經驗差,市場占有面窄,產品質量差,其市場競爭能力相當脆弱。尤其是近幾年,國家控制的煤、電、油、水大幅提價,造成原料和人員工資成倍增長,對于生產規模大、機械化程度高的企業尚能支撐,而小企業已相當困難。
         3.2  競相壓價,損害企業及行業健康發展
         雖然鋁鹽行業市場容量大,但生產原料、勞動力成本、運輸費用大幅提高,產品提價甚微。針對這種情況,有些企業不是采取措施,如適當壓縮產量、調整產品結構、提高產品質量、降低生產成本、開發新用途等,而是采取消極態度推銷產品。更有甚者,為競爭市場不惜虧本經營,造成企業嚴重虧損。競相壓價的結果并沒有使企業擺脫困境,反而陷入了更深的泥潭而不能自拔,同時又殃及其他企業,最終危及行業發展。
         3.3  產品結構不合理,品質不高,創新不足
         鋁鹽行業只有少數企業能生產鋁鹽系列產品及專用產品,大多數企業都生產單一產品硫酸鋁或聚氯化鋁,受資源影響,產品中有害雜質如重金屬、有機物、鐵含量偏高。尤其是聚氯化鋁企業,絕大多數采用鋁礬土酸溶和鋁酸鈣調節鹽基度的二步法生產工藝,不少企業采用廢鹽酸作原料,產品中有機物、重金屬含量嚴重超標,不能滿足聚氯化鋁國家標準(GB 15892—2009)的要求。鋁鹽行業產品研發投入不足,產品結構不合理。發達國家聚合硫酸鋁、聚硅硫酸鋁在飲用水、工業廢水及造紙行業廣泛應用,而中國只見報道,工業化生產極少。
         3.4  行業準入門檻低,環保問題突出,管理不規范
         鋁鹽產品,由于生產工藝較為簡單,投資起點不高,沒有設置單獨的行業準入制度及門檻,而且市場容量大,需求量逐年快速增長,因此一窩蜂上馬現象嚴重。許多小企業根本沒有環保裝置,高濃度酸霧直排大氣,操作環境十分惡劣,環境污染問題特別突出,再加上國家和行業管理很難到位,以致市場上的產品質量良莠不齊。有些廠家利用含有大量有機物、重金屬的工業廢酸來合成聚氯化鋁,而目前聚氯化鋁國家標準還有許多指標不完善,如有毒有機物成分等沒有指標要求。如果這些產品應用于飲用水處理,將給飲用水品質帶來很大的安全隱患。
         4  鋁鹽行業發展趨勢
         4.1  鋁鹽產品市場需求總量將持續較快增加
         隨著水處理工業及造紙工業的快速發展、國家對環保要求的提高、鋁鹽產品新的應用領域的不斷開發,中國鋁鹽產品市場需求總量將持續較快增長。聚氯化鋁市場發展空間較大,硫酸鋁需求量將保持平穩或略有下降趨勢,明礬由于食品中限制鋁含量的添加,市場將逐步萎縮。
         4.2  市場競爭加劇,產能將逐漸向優勢企業集中
         由于鋁鹽行業的準入門檻低,導致產品質量良萎不齊,市場競爭無序。競爭結果是,無競爭能力的企業將會被淘汰,而那些有資源優勢、生產規模大、機械自動化水平高、創新能力強、產品結構好的企業將會得到進一步發展,產能將逐漸向少數優勢企業集中。隨著生產技術的進步,產品標準的進一步完善,市場競爭將從無序走向有序。
         4.3  鋁鹽新產品、新用途研究得到重視,應用領域進一步擴大
         目前,中國很多自來水公司所用的凈水劑聚氯化鋁產品都不符合國家標準(GB 15892—2009)的要求;用于造紙的聚氯化鋁,大多是高鹽基度、顏色較深并含有大量鈣離子的產品,不宜用于白紙的生產,因此,高品質飲用水用聚氯化鋁、造紙用聚氯化鋁及其他特殊用途的聚氯化鋁的開發越來越受到重視。鋁鹽新產品開發方面,用硫酸鋁為原料生產的聚合硫酸鋁、聚硅硫酸鋁在國外廣泛應用于生活用水和各種工業給水的除濁、脫色和污水處理,在除藻、硅、鐵、錳等處理中也經常采用。硫酸鋁新用途方面,如在水泥、復合肥、精密鑄造、分子篩等應用領域已取得突破,而在絕熱材料、絕緣材料、飼料添加劑應用方面還有相當大的市場,在國內還未見此方面的報道。中國的鋁鹽企業,只有不斷開發新產品,開展新用途研究,增加產品的附加值及市場競爭能力,才有發展空間。
         4.4  實施節能減排,推動循環經濟發展
         鋁鹽行業是一個資源型并且能耗高、產品附加值低的行業,廢氣、廢渣排放量大,并且利用率不高。硫酸鋁企業需加大節能減排技術改造,加強現代化管理。其實現節能減排的環節主要有:磨粉中變頻技術和大功率馬達控制技術應用;反應過程中的保溫及余熱回收;蒸發采用三效蒸發模式;結晶采用薄片結晶機,回收結晶熱;沉淀廢渣實行渣水分離,壓渣水返回用于生產,壓濾渣用作水泥添加劑。聚氯化鋁清潔生產主要環節包括:酸霧吸收回用,干燥余熱循環利用,壓濾渣的資源化利用,高能有機熱載體鍋爐的使用等。
         作者簡介:何朝暉(1963.1—),男,大本,高級工程師,主要從事鋁鹽生產及研究,在省部級以上刊物發表論文十余篇。
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