气相法白炭黑与石棉尾矿综合利用

　　一、概述

　　气相法白炭黑又名气相法二氧化硅，是由卤硅烷在氢氧焰中高温水解而得到的一种******微细的纳米级无定形二氧化硅，粒径小、粒度分布均匀、比表面积大，具有很高的表面活性。气相法白炭黑广泛应用于高分子复合材料、硅橡胶、涂料、电子封装材料、胶体蓄电池、陶瓷、塑料、玻璃钢、密封剂、造纸、食品、化妆品、胶衣树脂、化学机械抛光等行业，可起到补强、增稠、触变、消光等作用。

　　我国气相法白炭黑的发展起始于上个世纪六十年代， 2006年以后，与光伏相关的多晶硅产业的发展为气相法白炭黑的发展提供了丰富的原料来源，整个行业发展迅速。2012年以来，受光伏市场供过于求及国内外经济形势的影响，我国多晶硅厂家大部分陷入停产僵局，导致市场******通的四氯化硅骤减，从而影响了气相法白炭黑生产企业的生产，气相法白炭黑生产厂普遍开工不足，部分企业处于停产或部分停产状态。

　　2012年，我国气相法白炭黑总生产能力为97400t/a，实际产量52300t。其中中资企业产能52400t/a，实际产量19300t/a；外资企业生产能45000t/a，实际产量33000t/a。

　　2016年我国气相法白炭黑总生产能力达到137000t/a，实际产量约为80000t/a，开工率约60%。

　　二、市场分析

　　1、消费情况

　　2016年国内气相法白炭黑市场表观消费量约为6万t，其中橡胶与密封材料用气相法白炭黑约占消费总量的64%，主要用作补强剂；电子、电力、聚酯制品用气相法白炭黑约占17%，主要用作补强剂、助流剂；涂料油墨、感光材料用气相法白炭黑约占13%，主要用作分散剂、抗沉降剂、消光剂；其他用途气相法白炭黑约占6%。

　　2、品种和质量

　　国内气相法白炭黑生产企业生产型号有：150、200、300、380系列产品。此外还有压缩型气相法白炭黑（150P、200P），高透明型气相法白炭黑产品（150H），胶体蓄电池专用气相法白炭黑（200B），以及疏水型气相法白炭黑系列产品等。疏水型产品处理剂有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅氮烷等。

　　目前国内气相法白炭黑产品比表面积能够很好地控制在国标要求范围内，但与日本、韩国、德国、美国等进口产品相比，比表面积均匀性较差，用国内气相法白炭黑制作的高温硅橡胶透明度较差，拉伸率偏低，其他物理性质基本符合要求。

　　3、市场情况

　　近几年来气相法白炭黑市场******呈下降趋势，由前几年的3.5~5.5万元/t下降至现在的2.5~3.5万元/t。气相法白炭黑市场售价虽然高于沉淀法白炭黑，但生产成本高、市场容量小。同时，气相法白炭黑在涂料、消光剂、制药、轮胎行业的应用被相对廉价的化学改性沉淀法白炭黑及高分散性白炭黑替代，市场空间受到压缩。

　　三、由石棉尾矿生产气相法白炭黑

　　石棉尾矿中的主要化学组成为硅、镁、铁、镍等有价元素，从理论上讲，利用石棉尾矿中的硅元素生产气相法白炭黑是可行的，也是石棉尾矿中硅元素很好的一个利用途径。但是，分离提取石棉尾矿中的硅生产气相法白炭黑应注意解决以下三个关键性问题：

　　1、技术来源及******性问题。目前，针对由石棉尾矿直接生产气相法白炭黑的研究不多。虽然公开号为CN101250622A的专利申请提出了蛇纹石矿全湿法综合处理方法，以所述方法制得的硅产品为气相法白炭黑。但据了解，该工艺一直未能通过中试研究并获得工业化应用，其成熟性、******性应进行认真考察与验证。

　　2、资源利用水平与环保问题。石棉尾矿属危险固废，对其综合利用应以全元素、高水平利用，不产生二次污染为前提。公开号为CN101250622A的专利申请虽然提出了蛇纹石矿全湿法综合处理方法，但经对文献资料分析，确认该工艺所得铁精矿其实质为氢氧化亚铁和氢氧化铁的混合物，铁品位不高，并且在铁沉淀过程存在着镁、镍带损严重等问题。这种情况将使对石棉尾矿中有价资源综合利用水平受到影响。同时，对碳酸镁母液的综合利用采用了蒸发、浓缩、回收硫酸铵的方法，存在着能耗过高、处理成本不宜控制、硫酸铵纯度不够、附加值较低等问题。对硫酸铵的回收会因本身的严重亏损而极大地削减对石棉尾矿综合利用的系统经济效益。此外，以其所述的分解方法无法有效消融石棉尾矿中的石棉短纤维，所述石棉短纤混存于浸出尾渣中，所谓的将尾渣用于制造水泥或砖瓦将无法实现。

　　3、建设规模问题。气相法白炭黑是一种精细化学品，价值较高但市场容量有限，归属小吨位产品。对石棉尾矿的综合利用，往往建设规模和处理能力较大，白炭黑产量较高。如果生产气相法白炭黑，那么会因产量过大而使企业在投产后遇到市场瓶颈。以四川石棉县石棉尾矿为例，其SiO2含量为42%，如果投资建设一套年处理石棉尾矿10万吨的生产装置，SiO2收得率按90%考虑，那么每年可产出气相法白炭黑3.6万吨以上，将会使我国气相法白炭黑的总产能在2016年13.7万吨的基础上陡增26.3%。不仅会给本已过剩的气相法白炭黑市场造成重大冲击，而且会使生产企业自投产之日起即陷于产品销售不畅的困境。