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中国铝盐行业现状及发展趋势

日期:2013年10月17日 17:13

何朝晖

铝盐产品主要包括硫酸铝、聚氯化铝、明矾等。铝盐系列产品主要用于水处理、造纸工业、食品添加剂等。随着水处理工业和造纸工业的快速发展,中国铝盐行业生产规模不断扩大,生产技术水平不断提高,产业集中度不断增加,产品除满足国内需求外,出口数量也逐年增加。但是,由于铝盐准入门槛相对较低,存在着低水平重复建设、市场无序竞争等严重问题。笔者根据目前中国铝盐行业现状指出今后的发展趋势。

1  铝盐行业生产现状

1.1  企业规模和产量

1.1.1  硫酸

目前,中国硫酸铝生产厂家超过200家,年生产能力(以固体产品计)在10t以上的厂家有2家,3t以上的厂家达到21家。中国硫酸铝年生产能力达到130t,年产量突破110t,年出口量在10t以上,中国是世界上最大的硫酸铝生产国1。近年来,由于硫酸铝的替代产品不断出现,导致硫酸铝产品供大于求,产量逐步萎缩,同时也促使硫酸铝的产能向优势企业集中。

1.1.2  聚氯化铝

目前,中国聚氯化铝生产厂家超过200家,年生产能力(以固体产品计)在4t以上的厂家有3家,2t以上的厂家达到20家。中国聚氯化铝年生产能力达到80t,年产量突破70t(其中25%左右为喷雾干燥产品),年出口量达到6t以上。近两年,新建、扩建企业数量增加,产能扩大,竞争加剧。

1.1.3  明矾

目前,中国生产的明矾产品主要是钾明矾、铵明矾。中国现有明矾生产厂家超过40家,年生产能力在5t以上的厂家有2家,其余年产量均在5 000 t以下。中国明矾年产能达到20t,年产量突破10t,年出口量在1t以上。目前,食品中限制添加的铝含量不超过100 mg/kg,因此明矾的用量减少,导致产能严重过剩。

1.2  生产技术与装备现状

1.2.1  硫酸

硫酸铝生产技术已经成熟,主流工艺采用铝土矿加压酸溶法,生产流程由磨粉、反应、压滤、浓缩、结晶、供汽等工序构成。主要生产装备包括磨粉设备、反应设备、过滤设备、浓缩设备、结晶设备和供汽设备等。磨粉设备采用雷蒙机,具有能耗低、效率高、粉尘少等优点。反应设备采用反应锅内衬耐酸瓷板以及采用耐腐蚀设备配件,如搪玻璃阀门、铸石阀门、陶瓷管、PPR管等。过滤设备采用板框压滤机,实现反应液渣分离、压滤机卸渣,使生产更清洁。浓缩设备,蒸发管由铅排管发展到搪铅排管,再发展到钛管阳极保护,使蒸发器使用寿命由1 a延长到5 a,甚至更长时间;浓缩锅绝大部分使用圆桶浓缩锅。结晶设备,北方多数企业采用钢带结晶、滚筒结晶;南方企业因气候问题采用钢板池水冷结晶,代替麻石池自然冷却结晶,通过技术装备更新,劳动效率提高2倍以上,产品质量也更加稳定。供汽设备,一般采用硫酸余热供热,没有余热的企业一般采用导热油炉,油温控制在200230 ,这将有利于节能减排,推动铝盐行业清洁文明生产2

1.2.2 

聚氯化铝生产技术也已成熟,生产工艺总体上可以分为常压工艺和加压工艺两种3。常压工艺主要以铝矾土熟料及铝酸钙为原料,其生产设备简单,投资少,但生产时间长,自动化程度低,劳动强度大,产品纯度低,目前中国绝大多数企业采用此工艺。加压工艺主要采用氢氧化铝一步合成法。该工艺大大缩短了生产时间,且机械自动化程度高,产品品质好;缺点是对设备要求高,投资大。到目前为止,中国只有极少数生产规模较大的企业采用此工艺。聚氯化铝生产装备主要包括反应釜(或反应池)、酸雾吸收塔、压滤机、干燥机(喷雾干燥机或滚筒干燥机)、供热锅炉(或热风炉)等。常压反应釜最先采用的是普通K型搪瓷釜,正常使用寿命仅3个月,现发展为表面衬瓷的大容量耐酸水泥池,正常使用寿命可达5 a。滚筒干燥机采用的材质为碳钢,热源为水蒸气,正常使用寿命仅1 a左右。加压反应釜采用F型搪瓷釜。喷雾干燥设备由喷雾干燥塔、热风炉和除尘系统组成。干燥塔内衬不锈钢板,热源为热风,正常使用寿命为5 a左右。喷雾装置由钛镍合金做成,喷雾方式可分为离心式和压力式两种,离心式喷雾装置的核心部件是液料分配盘,国内生产的雾化液料分配盘的正常使用寿命仅6个月左右,国外生产的雾化液料分配盘的正常使用寿命可达2 a压力式喷雾装置的核心部件是喷嘴,正常使用时每过12个月更换一次4

1.2.3 

钾明矾生产工艺主要分为明矾石生产工艺和硫酸铝与硫酸钾合成工艺两种。明矾石生产工艺主要以天然明矾石焙烧、风化、反应,沉渣、结晶工序构成,其生产设备简单,投资少,成本低,但生产周期长,劳动强度大,占地面积大,一般明矾石矿山厂家采用此工艺。硫酸铝与硫酸钾合成工艺,是以铝矾土反应、沉降、合成、结晶工序构成,其生产周期短,劳动强度相对较低,占地面积也不大,但设备投资大,硫酸钾价格昂贵,一般硫酸铝生产厂家采用此工艺。铵明矾一般采用硫酸铝与硫酸铵合成法,生产方法与钾明矾合成法相同。

铝盐应用现状及市场前景

2.1  应用现状

2.1.1  应用于水处理工业

硫酸铝、聚氯化铝在生活饮用水、工业用水、工业污水和市政废水处理中被用作混凝剂,而且具有明显的脱色及去除腐殖质的效果。在处理含藻类的低浊水时发现,聚氯化铝具有类似三氯化铁的快速絮凝动力学效能,而絮凝除浊效果比三氯化铁更好。在处理工业污水方面,如造纸废水、油田回注水、炼油厂和机加工厂的含油废水的除浊除污处理,冶金、制革工业废水的除浊及除重金属,城市生活污水的物化强化预处理及深度处理方面,聚氯化铝都得到广泛应用。聚氯化铝能够明显提高固液分离效率,改善沉降过滤及污泥脱水性能,从而缩短沉淀池的停留时间。聚氯化铝处理后水中的残留铝含量十分低,只有4055 μg/L,且聚氯化铝的适应pH范围广,不会影响原水酸碱性。由于聚氯化铝的诸多优势,其市场需求量逐年增加。硫酸铝由于絮凝能力不如聚氯化铝,且适应pH范围相对较窄,其市场需求量逐年减少5

2.1.2  应用于造纸工业

硫酸铝的最大用途是应用于造纸工业,主要作为施胶沉淀剂、助留剂、树脂障碍控制剂和阴离子杂质捕捉剂使用,使用量占硫酸铝总产量的50%左右。20世纪80年代初,欧洲率先开发了分散松香胶/聚氯化铝中性施胶系统,用聚氯化铝作为施胶沉淀剂代替传统的硫酸铝成功实现了松香中性施胶造纸。硫酸铝的最佳使用pH4.5~5.5,其施胶为酸性施胶,纸张长期贮存易变黄、变脆,故只能用于低档纸;聚氯化铝的最佳使用pH可达到8以上,能满足中碱性施胶造纸的需要,其施胶纸质量稳定,可长期贮存。聚氯化铝除了作为施胶沉淀剂外,还可以作为助留剂、助滤剂、树脂障碍控制剂和阴离子杂质捕捉剂等使用。近年来,废纸回用于造纸的数量明显增加,同时由于国家对环保的要求越来越高,造纸水封闭循环利用率也显著提高,使得造纸过程中水质成分越来越复杂,阴离子垃圾含量越来越高。为了控制水中阴离子垃圾成分,提高纤维留着率,造纸工业越来越多地使用聚氯化铝作为过程控制剂和水处理剂,使得聚氯化铝在造纸工业中的用量越来越大6

2.1.3  其他方面的用途

硫酸铝可应用于医药和化妆品行业,也可以作为媒染剂、鞣革剂、金红石钛白粉生产包膜剂和其他铝盐制造的助剂等。聚氯化铝可以作为制糖工业的糖汁絮凝剂、石油炼制催化剂助剂、人造纤维的助留剂、耐火材料的黏结剂和化妆品抗汗剂等。

2.1.4  明矾应用领域

明矾主要应用于食品添加剂以及水产品腌制、制革行业净水等领域。由于卫生部要求食品中添加的铝含量控制在100 mg/kg以内,因此明矾的用量急剧下降,导致明矾的产能严重过剩,市场逐步萎缩。

2.2  市场前景

近年来,硫酸铝在开发复合肥、水泥、耐火材料、精密铸造、分子筛等新的应用领域方面取得了良好的社会及经济效益,给硫酸铝工业发展带来了新的发展机遇。随着中国城镇化和新型工业化的加速推进,城镇居民饮用水和工业用水需求量迅速持续增长。2009年,中国城市日供水能力达到3.5亿t,城市及工业用水重复使用率也达到50%以上。同时,国家加大了污水治理力度,全国所有工业污染源的排放必须达到国家或地方标准,城市污水处理率达到60%据测算水处理工业每年需要的絮凝剂可达100t以上,这为聚氯化铝工业提供了广阔的发展空间。另外,中国是世界上第一造纸大国7,随着聚氯化铝在中国造纸工业中的推广应用,造纸工业对聚氯化铝的需求量将会逐年增加,对硫酸铝需求量将会逐年减少。

铝盐行业存在的问题

3.1  生产规模小,经济效益差

国硫酸铝企业,经过多年的市场竞争,尤其是近三四年聚氯化铝企业快速扩张,许多生产规模小、产品成本高的企业倒闭,仅有少数具有原料优势、管理经验丰富、生产规模较大的企业得以生存,目前市场相对稳定,经济效益尚可。聚氯化铝企业,普遍采用铝矾土、常压酸溶出、铝酸钙调节盐基度和滚筒干燥的生产方法。由于此生产工艺技术较简单,投资不大,行业准入门槛低,在市场需求强劲的带动下,许多企业纷纷新建、扩建,大多数企业生产规模小,技术水平低,设备简陋,操作环境恶劣,产品成本高,管理经验差,市场占有面窄,产品质量差,其市场竞争能力相当脆弱。尤其是近几年,国家控制的煤、电、油、水大幅提价,造成原料和人员工资成倍增长,对于生产规模大、机械化程度高的企业尚能支撑,而小企业已相当困难。

3.2  竞相压价,损害企业及行业健康发展

虽然铝盐行业市场容量大,但生产原料、劳动力成本、运输费用大幅提高,产品提价甚微。针对这种情况,有些企业不是采取措施,如适当压缩产量、调整产品结构、提高产品质量、降低生产成本、开发新用途等,而是采取消极态度推销产品。更有甚者,为竞争市场不惜亏本经营,造成企业严重亏损。竞相压价的结果并没有使企业摆脱困境,反而陷入了更深的泥潭而不能自拔,同时又殃及其他企业,最终危及行业发展。

3.3  产品结构不合理,品质不高,创新不足

铝盐行业只有少数企业能生产铝盐系列产品及专用产品,大多数企业都生产单一产品硫酸铝或聚氯化铝,受资源影响,产品中有害杂质如重金属、有机物、铁含量偏高。尤其是聚氯化铝企业,绝大多数采用铝矾土酸溶和铝酸钙调节盐基度的二步法生产工艺,不少企业采用废盐酸作原料,产品中有机物、重金属含量严重超标,不能满足聚氯化铝国家标准(GB 158922009)的要求。铝盐行业产品研发投入不足,产品结构不合理。发达国家聚合硫酸铝、聚硅硫酸铝在饮用水、工业废水及造纸行业广泛应用,而中国只见报道,工业化生产极少。

3.4  行业准入门槛低,环保问题突出,管理不规范

铝盐产品,由于生产工艺较为简单,投资起点不高,没有设置单独的行业准入制度及门槛,而且市场容量大,需求量逐年快速增长,因此一窝蜂上马现象严重。许多小企业根本没有环保装置,高浓度酸雾直排大气,操作环境十分恶劣,环境污染问题特别突出,再加上国家和行业管理很难到位,以致市场上的产品质量良莠不齐。有些厂家利用含有大量有机物、重金属的工业废酸来合成聚氯化铝,而目前聚氯化铝国家标准还有许多指标不完善,如有毒有机物成分等没有指标要求。如果这些产品应用于饮用水处理,将给饮用水品质带来很大的安全隐患。

铝盐行业发展趋势

4.1  铝盐产品市场需求总量将持续较快增加

随着水处理工业及造纸工业的快速发展、国家对环保要求的提高、铝盐产品新的应用领域的不断开发,中国铝盐产品市场需求总量将持续较快增长。聚氯化铝市场发展空间较大,硫酸铝需求量将保持平稳或略有下降趋势,明矾由于食品中限制铝含量的添加,市场将逐步萎缩。

4.2  市场竞争加剧,产能将逐渐向优势企业集中

由于铝盐行业的准入门槛低,导致产品质量良萎不齐,市场竞争无序。竞争结果是,无竞争能力的企业将会被淘汰,而那些有资源优势、生产规模大、机械自动化水平高、创新能力强、产品结构好的企业将会得到进一步发展,产能将逐渐向少数优势企业集中。随着生产技术的进步,产品标准的进一步完善,市场竞争将从无序走向有序。

4.3  铝盐新产品、新用途研究得到重视,应用领域进一步扩大

目前,中国很多自来水公司所用的净水剂聚氯化铝产品都不符合国家标准(GB 158922009的要求;用于造纸的聚氯化铝,大多是高盐基度、颜色较深并含有大量钙离子的产品,不宜用于白纸的生产,因此,高品质饮用水用聚氯化铝、造纸用聚氯化铝及其他特殊用途的聚氯化铝的开发越来越受到重视。铝盐新产品开发方面,用硫酸铝为原料生产的聚合硫酸铝、聚硅硫酸铝在国外广泛应用于生活用水和各种工业给水的除浊、脱色和污水处理,在除藻、硅、铁、锰等处理中也经常采用。硫酸铝新用途方面,如在水泥、复合肥、精密铸造、分子筛等应用领域已取得突破,而在绝热材料、绝缘材料、饲料添加剂应用方面还有相当大的市场,在国内还未见此方面的报道。中国的铝盐企业,只有不断开发新产品,开展新用途研究,增加产品的附加值及市场竞争能力,才有发展空间。

4.4  实施节能减排,推动循环经济发展

铝盐行业是一个资源型并且能耗高、产品附加值低的行业,废气、废渣排放量大,并且利用率不高。硫酸铝企业需加大节能减排技术改造,加强现代化管理。其实现节能减排的环节主要有:磨粉中变频技术和大功率马达控制技术应用;反应过程中的保温及余热回收;蒸发采用三效蒸发模式;结晶采用薄片结晶机,回收结晶热;沉淀废渣实行渣水分离,压渣水返回用于生产,压滤渣用作水泥添加剂。聚氯化铝清洁生产主要环节包括:酸雾吸收回用,干燥余热循环利用,压滤渣的资源化利用,高能有机热载体锅炉的使用等。

作者简介:何朝晖(1963.1),男,大本,高级工程师,主要从事铝盐生产及研究,在省部级以上刊物发表论文十余篇。

所属类别: 研究开发

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