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    行業新聞

    我國木質活性炭工業現狀與發展趨勢

    來源: 時間:2014-01-14 09:45:24 瀏覽次數:


      活性炭是具有發達的孔隙結構、巨大的比表面積和極強吸附力的吸附劑。自20世紀初關于活性炭的第一個專利公布以來全世界經過一百多年的發展,無論在制造技術、應用領域、原料開拓、品種開發、孔隙結構研究和吸附理論的認識等方面都取得了巨大成果,并正在不斷深入發展。我國木質活性炭工業主要生產方法有二大類:一類是以薪炭材、果殼炭化成木炭或果殼炭為主要原料的物理法生產工藝;另一類是以鋸木屑為主要原料的化學法生產工藝。

     

    1 生產現狀和存在問題

    我國的木制活性炭工業經過半個世紀的發展,尤其是改革開放20多年來取得了令人矚目的成就。生產方法從土法簡易的平板爐、悶燒爐發展到現在的回轉爐、沸騰爐、斯立普爐、管式爐等多種生產爐型和生產工藝;產量從1949年的幾十噸到2003年20多萬噸;品種從幾個發展到目前的幾十個;出口量從無到2003年的15萬多噸,居世界第一:生產廠家也由解放初期的數家小廠到現在的四五百家,遍布全國二十多個省、市、自治區,我國已成為事實上的活性炭生產大國。但是與發達國家相比,我國的活性炭工業仍然存在很大差距,主要表現在:

    1.1 企業規模小、生產裝備落后、勞動生產率低、市場競爭力不強

    我國活性炭工業盡管已是世界上的生產和出口大國,但還不是活性炭強國。我國的90%的木質活性炭廠是年產幾百噸到上千噸的小企業,雖然目前全國有大大小小四五百家活性炭企業,年生產能力真正達到萬噸規模的幾乎沒有。而我國的木質活性炭企業大多數遍布于林區和鄉鎮企業,規模較小,生產裝備既不先進而且較難更新,主要設備是大同小異,勞動生產率一般在幾十噸/人?年或更低。而國外,像美國、日本活性炭生產主要集中于萬噸以上的大企業,這些大企業不但產量大,生產裝備先進,大都實現了生產流水線的全盤自動化和計算機管理控制,故勞動生產率很高,達到幾百噸/人?年。

    1.2 森林資源浪費,環境污染嚴重

    我國是少林國家,生產活性炭只能采用林業加工剩余物為原料,而前幾年,福建、江西等林區的整片山林承包或出租給個人,個體企業主為獲取更大利潤,只顧眼前利益,置森林保護和生態環境保護于不顧,成片砍伐林木燒炭后再經土法水蒸氣活化而制取活性炭(一般薪炭材制成活性炭,采用物理活化法需要15~20噸/噸),已經造成這些地區的森林破壞、水土流失,個別從未發生過洪災的地區也出現了前所未有的洪水泛濫。而采用鋸木屑經過化學法生產活性炭的企業,大多是土法的平板爐,既沒有廢氣回收裝置,也沒有廢水處理設備(一般生產一噸成品化學炭需要化學活化劑0.3~0.5噸,工業鹽酸0.5~1.0噸),由于高溫活化和酸、水后處理,生產中產生大量的酸性廢氣和廢水,給當地的生態環境造成污染極為嚴重??梢哉f中國的化學活性炭所取得的一點不大的經濟效益,是以沉重的環境為代價換取的。近幾年,有些生產廠家雖然在治理環境污染上也做了不少工作,但終因經費、技術、設備等原因尚未得到根本治理。

    1.3 管理無序,各自為政

    我國木質活性炭企業雖然大大小小也有幾百家,不論在生產、經營、外貿等方面都是政出多門,各自為政,管理無序。雖大多數企業屬林業系統管理,但也有不少企業屬鄉鎮企業、民營企業、城建、輕工、化工等部門管轄,所在經營過程中(尤其是外貿出口)是多頭經營、競相壓價,造成惡性競爭。根據有關資料,我國活性炭的出口價只相當于國際市場價的1/2~1/3,甚至更低。盡管如此,由于多頭經營、缺少宏觀管理,競相壓價爭取外商的現象仍屢見不鮮。這種無序狀況導致外商進一步壓價,有時還引起外國同行協會或商貿部門的反傾銷,而我國卻無人應訴,這種局面嚴重影響了我國活性炭對外貿易的競爭力和國家商業信譽。

    1.4 我國木質活性炭產業技術基礎薄弱,科學研究起步晚,科研經費不足,科研力量分散,科技對生產力發展貢獻不大

    我國對活性炭的科學研究起步于20世紀的六十年代,而真正開始工作是文化大革命結束后的七十年代下半期。從那時起,許多科技工作者對活性炭的原料、制造、應用、孔隙結構和吸附理論都作了不少工作,對我國活性炭工業的快速發展做出了很大貢獻。目前我國不少大專院校和科研單位涉足活性炭的科技工作,并取得了一批成果,但由于經費、體制等問題,大多停留在“紙上成果”上,而真正轉化為生產力的不多。據各方了解和查詢,至今我國木質活性炭還沒有標準的生產工藝規程,普遍存在著生產工藝單一,產品品種不多,應用面狹窄,通用產品多,專用品種少等問題。最近二十幾年,美國化學文摘每年刊登500多條有關活性炭的文摘,其中活性炭應用方面的文摘占50%以上,在水處理和廢氣處理等環保方面尤為突出,一些專用炭和新開發用途頗受重視。目前,美國、日本都有300~400多個活性炭品種,而我國僅有50~60多個品種和牌號。

    2 21世紀活性炭產業發展趨勢

    活性炭作為新材料和碳素材料的一個重要分支,其綜合的優良吸附性能和在幾乎所有國民經濟部門的廣泛應用,必將在新世紀里繼續顯示其旺盛的生命力,同時也將面臨更多的發展機遇和挑戰。

    如上所述,與發達國家相比,我國的活性炭行業還是較落后的,尤其在應用開發,專用炭制造等方面差距更大。例如從環境保護來看,世界發達國家從20世紀70年代開始,環保行業逐漸成為活性炭的主要消費市場,早在1994年,美國用于環境保護中水處理和氣體處理的活性炭占其當年總用量13萬噸的66%;日本這兩項的用量占當年總用量8.5萬噸的75%。我國近十多年環保形勢日趨嚴峻,水處理、氣體處理用活性炭還遠遠沒有普及。據報道:江浙太湖流域水源中藻類較多時,采用大孔較多的具有一定焦糖脫色力(A法≥85%)的木質粉炭,并在水源混凝沉淀時加入,各種藻類去除率可達81%~98%。隨著2003年北京奧運會和2010年上海世博會的申辦成功和我國在10~20年里要全面跨入小康社會我們可以充滿信心預計,僅環境保護這一領域,活性炭的用量將會成倍增長,初步估計環保用炭不會少于10萬~20萬噸/年。

    另外從活性炭的傳統市場來看,活性炭在液相脫色和精制中的應用最早是在制糖和發酵工業。我國每年產糖600多萬噸以上,至今未能采用活性炭脫色,以國外制糖業活性炭用量占糖量的0.3%~1.0%計,活性炭在制糖業的應用量將占有2萬~6萬噸市場份額。據資料報道,改革開放20多年來,我國的糧食轉化工業如發酵工業得到了飛速發展,淀粉糖從30萬噸/年增至200萬噸/年,檸檬酸從25萬噸/年增至40萬噸/年,味精產量2002年達到91萬噸,是10年前的三倍,這些產品在生產和精制過程中活性炭是必不可少的,它們成倍增加必然導致活性炭需用量也成倍增加。據粗略統計,僅味精用炭一年就要3.5萬~4.0萬噸,另外山梨酸、檸檬酸、醫藥中間體、食品添加劑及染料中間體等等需木質活性炭的年用量約3.0萬~3.5萬噸。

    活性炭雖然是一個歷史悠久的產品,作為現代工業來講在我國又是一項新興產業,它之所以能經久不衰,至今仍然有著蓬勃的發展勢頭和活力,這與它的用途不斷被展有關,它不但已在上述傳統的制糖、發酵、制藥、食品、輕工、醫藥、冶金、化工、兵工等領域中廣泛應用,而且正在向著與人類生存環境息息相關的環保、凈水、空氣分離、電子信息、原子能及生物工程、納米材料、高能電極材料、高效催化劑載體等高新科技領域滲透擴展中,找到了更為廣闊的新用途。因此可以預見,未來幾十年中我國在全面建設小康社會的過程中,活性炭產業是方興未艾,必將持續發展。估計大約再過10年,我國活性炭年產量將有望達到20萬~30萬噸,它在國民經濟發展中的地位將會越來越顯示其不可取代的一面。那時,我國將成為名副其實的活性炭生產、消費、出口大國。

    3 幾點建議

    3.1 發揮活性炭行業協會的作用,加強行業的協調和管理,加強企業間的合作并逐步向企業集團過渡,建立和培育中國的大型活性炭企業集團,增強國際競爭力

    2003年12月國家民政部正式批準,成立的中國林產工業協會活性炭分會是目前我國唯一的活性炭行業組織,它是一個跨地區、跨部門、跨所有制的在自愿、平等、互利、互惠的原則下組成的全國活性炭行業組織,希望通過各方努力辦成活性炭的企業之家,在協助政府部門積極做好活性炭企業的組織、協調、交流、指導等方面的服務工作,使我國活性炭行業走上健康有序的發展道路,在增強國際市場的競爭力等方面發揮更大作用,真正成為政府有關部門與行業企業之間的橋梁和紐帶。

    3.2 注意現有活性炭原料資源的有效利用,積極尋找替代原料和開發新資源

    其實,可供抽制活性炭的資源很多,如南方的竹、木,北方的果殼,果核、木材加工三剩物、棉花稈、稻殼、優質煤、天然瀝青、炭黑、石油焦、石油瀝青等含碳資源。有針對性地開發活性炭資源對于滿足不同需求是有益的。例如,我國每年生產5萬多噸糠醛,每生產一噸糠醛有10~12噸廢渣,利用其廢渣生產的活性炭其硫容量很高,用于氣體脫硫有很好效果。再如中溫煤焦屑也可以生產出凈化含酚廢水用的廉價含碳吸附劑;石化行業大量廢棄的石油焦也是一種很好的活性炭原料,通過簡單的過熱水蒸氣加工即可生產出優質凈水炭。

    3.3 密切科技與生產實際相結合,大力提倡科技創新,組織力量攻克化學法生產中的污染治理和降低消耗

    目前我國大多數木質活性炭廠由于規模小、資金不足、技術力量有限,在治理污染方面均未能根本解決問題。根據有關資料,化學法生產中的污染治理和降低消耗就其技術而言是可以做到的。例如日本氯化鋅法生產活性炭鋅耗幾乎為零,所采用設備為回轉爐;美國磷酸法生產活性炭酸耗為0.2噸/噸以下,所用爐型亦為回轉爐。我國浙江、江蘇等有些活性炭企業近幾年經采用新的轉爐和氣相回收裝置后,酸耗和氣相污染有很大降低和改善。盡可能采用適合的活性炭再生方法,以使活性炭“循環再利用”,進一步節約資源,降低使用成本。建議有關部門加大科研經費投入,走產學研相結合的道路,組織科研院所、大專院校和企業緊密合作,吸收國外先進技術,開發具有重大經濟效益和社會效益的科研項目,共同攻關,建立幾個有自身知識產權的有實際效益的示范工廠,爭取在不長時間內將化學生產活性炭廠的污染和消耗降到更低水平。

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