在我国无机化学工业中,除三酸、两碱、化肥、电石及无机农药、无机颜料外,其他无机工产品都划归无机盐工业。它包括的产品除典型的无机盐(由无机酸根与金属离子组成,如碳酸钡、硫酸铜、高锰酸钾等)及酸式盐(如酸式磷酸锰Mn3H2PO4)2等)、碱式盐(如碱式硫酸铬等)、复盐(如硫酸铝钾等)外,还包括一些单质(如金属钠、硫、磷等),某些元素的化合物(氧化硼、二氧化锰等),某些无机酸和碱(如硼酸、磷酸、氢氟酸、氢氧化钾等)。我国无机盐工业的特点是:品种多、产量大、厂点多。其生产能力和产量居世界无机盐工业前列,在我国化学工业中仅次于化肥、硫酸两大行业,居第三位。生产厂点遍布全国31个省、市、自治区。
无机盐是基础原料、材料工业产品,用途广、需求量大。其用途涉及到造纸、橡胶、塑料、农药、饲料添加剂、微量元素肥料、空间技术、采矿、采油、航海、高新技术领域中的信息产业、电子工业以及各种材料工业,又与日常生活中人们的衣、食、住、行以及轻工、环保、交通等息息相关。无机盐工业在国民经济中占有一定的地位,每年还为国家创收大量外汇。无机盐产品随着经济的发展不断更新,特别是近年来的无机精细化学品和无机材料的发展,为无机盐工业的发展注入了新的活力。无机盐行业在推动其它各行各业发展的同时,本身也得到了不断地发展和完善,在国民经济中发挥越来越大的作用。
一、生产现状及发展趋势
由于无机盐产品的生产大多是以天然矿物为原料,生产工艺流程较长,化学物料的吞吐量较大且多为固体粉状物料,在生产过程中大量粉尘给环境造成污染,使得环境治理的费用较大,尤其是在环境要求很严的发达国家,环保费用的增加大大提高了产品的生产成本,加之人工费用相对较高等原因,使得发达国家在生产大宗无机盐产品方面渐渐失去了优势。因此,近年来,大宗无机盐产品的生产有从发达国家向第三世界国家转移的趋势。
我国无机盐生产能力、产量、产值在化工行业中占有重要的位置,在国际上已超过美国成为第一大无机盐生产国。2003年,我国无机盐行业总生产能力超过3200万t/a,产品品种(规格)约1000种,产量为2800万t; 相当数量的无机盐产品,如钡盐、锶盐、钨盐、元明粉、钼盐、硫化碱、锰盐和相当数量的稀土金属化合物的产量已跃居世界前列。纯碱、磷酸盐、碳酸钙、硫酸铝、锂盐、锆盐、硅酸盐、铬盐等产品的产量也居世界较前位次。
近年来,我国每年约有200多种、500万-800万t无机盐产品出口,约占行业生产量的1/4。历年出口创汇额占化工产品总出口创汇额的13%- 17%。2003年,我国无机盐产品出口量达774万t,创汇33.3亿美元,进口193万t,用汇量11.3亿美元。
近年为适应国民经济发展的需要,开发了多种新产品,如满足洗涤剂限磷或禁磷所需要的层状硅酸钠,含无机杀菌剂的抗菌陶瓷,代替钛白的耐蚀硫酸钡,镍氢电池电极材料球状氢氧化镍以及微细二氧化硅、二氧化钛、专用碳酸钙、纳米氢氧化铝、氢氧化镁等均已有批量生产,据初步统计,国内市场上无机盐产品品种满足率在95%以上、通用型产品供大于求或供需平衡,少数产品仍需进口、产能和产量供大于求的有碳酸钡。碳酸锶、硫化碱、元明粉、小苏打、三聚磷酸钠等10多种,供不应求的有氰化钠、重铬酸钠等3-4种产品,多数产品供需平衡、因原料或质量等原因尚需进口的产品有硫磺)硼酸)碘等以及一些特殊规格的精细化学品,如白炭黑)碳酸钙等。
二、无机盐原料供应及保证程度
原料供应生产无机盐的原料大致可分为五类,即矿物原料、工业废料(工业中排出的废气、废液、废渣)、各种天然含盐水(如海水、盐湖水、地下卤水、石油和天然气井水)、化工原料(用酸、碱、盐或元素再加工)、农副产品及其它。尽管用于生产无机盐产品的原料种类很多,但目前无机盐工业用原料70%~80%还是固体矿物原料。
在自然界,固体矿物有数千种可供工业用的数百种,目前无机盐工业生产大量使用的有100种左右。我国是世界上矿产资源较为丰富的国家之一。经过几十年的普查和勘探,截至2001年,我国发现矿产171种( 探明储量的156种,发现矿床、矿点二十多万处,是世界上矿产种类齐全、储量丰富的少数几个国家之一。 我国共有矿山十多万座,部分化工类矿产品产量及矿产资源开发利用的规模居世界前列。
我国矿产资源总量丰富,矿产品种齐全,但人均占有排在世界第53位;国民经济建设需要的
大宗矿产, 如铁、铜、钾、铬、高品质铝矿、硼等国内供应严重不足, 长期依赖进口;贫矿多、富矿少, 如我国铁矿品位大多数为25%~30%, 而国际市场铁矿品位一般在90%以上, 澳大利亚铁矿品位在90%以上;共生、伴生矿种多,单种矿床少;中小型矿床多,大型、超大型的矿床少;难采、难选、难冶炼的矿床多,易采、易选、易冶炼的矿床少;我国矿产资源储量是用地质储量计算得出来的,呆矿,死矿多,许多储量开采不出来,即使能开采出来,也是难度大、成本高。一些蜂窝状分布的矿产难以大规模开采,零星开采的成本高且安全隐患大。
我国经济发展中心在东部沿海地区,而矿产资源主要分布在中西部地区。矿产资源分布远离经济发展中心,不仅增加开发利用成本,还加大交通运输和环境保护的压力。例如,青海的钾盐占全国的95%以上;云南、贵州的磷占全国的51%。
三、资源保证程度分析
我国主要无机盐原料矿资源储量、年开采量及保证年限统计情况,国内能长期供应的矿产资源主要有硫酸钠、石灰石、硅石及镁矿等大宗矿产。其他矿产如不考虑增长因素,单从现有生产、开发能力看,我国大多资源性产品的资源保证程度不超过50年,很多资源的保证年限仅有20年或更低。在世界上具有资源优势的钡、锰、锶矿仅能服务50~60年。更何况这些产品在出口和国内消费激剧增长的影响下,生产量也在以年均10%~20%速度递增,按照这种速度,我国很多矿产的消耗可能只能维持不到20年。
无机盐——高锰酸钾分析
高锰酸钾是强氧化剂,这一性质决定了它的用途很广,几乎遍布各个行业。工业方面可作为氧化剂,常用于生产立德粉。医药方面可作为消毒剂,杀菌剂,也可用于生产原料药等。环保方面可作为水质净化剂。养殖方面可作为饲料、动物饮水、养殖场空气及物品的消毒剂等。另外,高锰酸钾还可用于食品、冶金、科研等领域。 高锰酸钾作为一种强氧化剂,是我国重要锰盐产品之一,在国际上已有100多年的生产历史,我国生产高锰酸钾已有52年历史。目前,我国现有KMnO4生产能力及产量已超过美国,占世界首位。生产工艺及主要技术指标已达国际生产水平,但生产装备及自动化连续化程度与国际水平相比仍有一定差距。
上世纪90年代初。我国所有KMnO4生产能力及产量已超过美国。其生产能力已超过2万t/a,占当时世界总量的1/3,生产所需二氧化锰矿量近2万t/a。
进入21世纪,2001年我国高锰酸钾产能约为2.6万t/a,2002年产能3.6万t/a,并在逐年增加,有资料显示2005年我国高锰酸钾需求量将达到3万t/a。目前我国高锰酸钾总的生产能力超过5.0万t/a,使我国成为高锰酸钾第一生产大国。目前国内高锰酸钾生产企业主要分布在重庆,云南,湖南,山东,广东,贵州,济南等地。
一、生产工艺
过去我国高锰酸钾的生产主要是固相焙烧法及液相氧化法两种。
固相法开发较早,历年来其工艺及设备虽经多次改革,但主要仍采用平炉氧化焙烧,生产为间歇操作, 占地面积大,能耗高,操作环境差,生产局期长,采用转炉焙烧虽经使用及试验。因其设备工艺未过关,生产投资大, 故没有采用。而国外固相法生产大多采用转炉氧化焙烧,生产可以连续, 生产周期短。 液相氧化法自70年代后期广州周济化工厂试验成功后, 工艺及操作日趋完善。采用重油燃烧外加热,间歇液相氧化反应,KOH :MnO。摩尔比> 5, 温度260~C下, 反应4 h左右, 可使MnO 时转化率达90%。该工艺克服了固相法生产设备占地面积大,生产环境差, 周期长等问题,具有转化率高,能耗少,且可用于处理锰矿含量稍低,含硅量稍高的矿,这是该法明显的优点。