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实验室什么试剂贵?
实验室用试剂,用量最大的是分析纯试剂,另外还有优级纯,色谱纯,光谱纯等等,因为纯度比较高,价格上比化工原料要高出许多,尤局兆族其是不常使用的比较偏僻的试剂,价格更贵。试剂价格层次通常与相应化桐弊工产品相对应。普通实验室很少用到非常贵重的药品,绝大多数是常见药品。在这类实验室中比较贵重的就是稀有金属或贵金属单质及其化合物,也有一些非金属单质,如单质硼,价格800-1200元/25克。还有黄金、白金坩埚、白金丝等也是基础实验猜岁室中比较贵重的东西。其实这些贵重药品的使用量往往很小。最消耗资金的是大量使用的中等价位的药品。
失衡!化工厂集体停产检修!集中涨价又要来了
近日,安徽黄山地区环氧树脂企业反映,环保督察组进驻安徽地区,当地固体环氧树脂企业处于停限产阶段。其中 歙县园区40%左右企业产能受到影响,徽州园区60%左右企业产能受到影响。 安徽黄山地区是国内主要的固体环氧树脂主要生产基地,产量约占全国总量的60%左右,停限产对于当地的环氧树脂产量乃至全国市场的行情都会造成较大的影响,业内人士预计短期内环氧树脂行情将仍处于供不应求的状态。
除了固体环氧树脂企业,钛白粉、苯乙烯、有机硅、MDI、醋酸等等众多化工品近期也处于 供需失衡 的状态,无论是因为客观原因被停限产,还是主观原因方面的停车检修或者突发封盘,都给本就供不应求的市场 “火上浇油”, 同时也极大程度的推动了化工品价格的上扬。
钛白粉企业已封单,5月将大涨
目前钛白粉行业多个厂家封单,并表示5月会启动新一轮涨价。华东区域部分牌号执行价格上调, 创大玉兔发函调涨1000元/吨,科慕也于近期宣布,钛白粉产品调涨200美元/吨。 预计5月份会有更多的企业报价上调, 海外大厂也计划于近期发函调涨约200美元/吨左右。 目前金红石型钛白粉报价20000元/吨以上,且钛白粉排单情况仍在持续。
创大玉兔发函调涨1000元/吨,科慕也于近期宣布,钛白粉产品调涨200美元/吨。
万华、LG、三菱等企业停车检修,PC产业链大涨近10000元/吨
近日帝人株式会社宣布,由于双酚A成本暴涨, PC/ABS和ABS树脂等部分辅料的价格持续飙涨 叠加海运成本不断上涨,不得不对PC的价格进行上调, 涨价于5月1日起生效:
PANLITE (PC系树脂) 上调1.5美元/公斤(折合人民币9728.9元/吨);
MULTILON (PC系合金树脂) 上调1.5美元/公斤(折合人民币9728.9元/吨)败敏。
目前来看,国产仅利华益13万吨/年PC装置可维持正常开工态势,其他国产装置开工均有下降(或停车)。
上海三菱10万吨/年PC装置 5月计划检修;
嘉兴帝人15万吨/年PC装置 10月计划检修;
万华化学21万察纯枝吨/年PC装置 8月计划检修;
LG化学17万吨/年PC装置 计划6-7月检修;
台化出光20万吨/年PC装置 计划9-10月份检修……
目前国内进口料货源供应多处偏紧态势,且成本压力下厂商挺价操作为主,因此国内PC货源供应紧张态势仍将延续;伴随市场进口货获利盘不断消耗, 本月中下旬偏高成本进口货到港,另外受到原料高价态势支撑, 近期难有大幅降价意愿。
聚合MDI止跌反弹,企业检修,市场负荷较低
国内聚合MDI市场止跌反弹,目前工厂挺市态度依旧,多重利好相继释放。 国内部分企业负荷较低,海外装置检修导致MDI供需维持偏紧,部分下游补仓。
供应端方面,国内瑞安工厂开工维持低位,上海亨斯迈5月安排了停车检修,国内其余均正常运行。海外日本东曹南阳13+7万吨MDI装置 5月份存检修计划; 韩国巴斯夫停车检修。 下游冰箱冰柜厂产销维持良好,厂家报价维持高位,稳价意愿明显。
有机硅负荷不高,部分企业封盘,陶氏计划涨价
目前埃肯有机硅装置检修, 暂时封盘。 唐山三友减负检修,东岳、兴瑞硅材等装置开工负荷不高, 供给缩量带来价格提振。 有业内消息人士称,总部位于美裤蔽国的陶氏有机硅(DowSilicons) 将从5月开始提高其有机硅产品的报价, 其分销代理商 自4月初以来已开始向下游企业通报价格调整的消息。
现货紧张,醋酸持续走高
国内醋酸市场行情高位,市场货源持续紧张,下游主流行业高位坚挺,醋酸市场被动延续供不应求的局面。 华南市场近期已无现货, 部分供方积极参与华中厂家竞拍,推动华东、华中市场货源价格大幅上涨,华南市场送到价格顺势大幅调涨,市场各地区价格处于高位震荡。 短期醋酸市场货源紧张局面难以转变,行情暂时高位为主。
部分厂家醋酸装置停车检修,企业库存不足,下游需求维持坚挺,场内现货供应持续紧张,醋酸报价高位上行。河南顺达醋酸装置未能重启,再加上江苏索普醋酸装置意外停车,短时间供应缺口难以弥补,供不应求下,醋酸行情被推上上行通道。江苏百川高科新材料 报价调涨100元/吨至9750元/吨; 江苏联海醋酸生物 科技 报价调涨50元/吨至9650元/吨。
吉林石化、辽通化工等停车检修,ABS高位震荡
受近期苯乙烯上涨以及ABS逼空情绪增浓等提振,华南市场价格小幅走高,低价报盘撤离,商谈仍集中于小单。 预计短期ABS市场将高位震荡运行。
华南地区, 吉林石化0215A产品日涨150元/吨;宁波台化AG15A1产品日涨150元/吨;宁波台化AG15E1产品日涨100元/吨。 另有不少企业在近期有 停产检修计划, 吉林石化6月10日——7月18日 停车5-6天,检修23-29天, 开车4天,合计39天;辽通化工暂定7月份装置 检修40天,全停; 天津大沽 暂定8月份检修。
遭遇缺货风险,苯乙烯持续高位
目前苯乙烯库存偏低,短期缺货的风险并未彻底解除。北方市场询盘气氛活跃, 盘面连续三日高位运行, 华东现货供应偏紧,价格从周初的9350元/吨涨至10608元/吨。内外盘持续倒挂, 加之国外装置停工较多,造成进口量明显缩减。 另外,国内多家企业在近期也有停车检修计划安排,将对于市场库存减少也起到了推动的作用。
北方华锦15+2.7万吨/年苯乙烯装置 7月检修1个月。
吉林石化14+32万吨/年苯乙烯装置 5-6月份全厂检修。
抚顺石化6万吨/年苯乙烯装置 5月开始检修1个半月。
天津大沽50万吨/年苯乙烯装置计划 5月停车检修20天左右。
茂名石化10万吨/年苯乙烯装置 6月份停车检修30天。
新浦化学32万吨/年苯乙烯装置 10-11月份停车检修25天。
中海壳牌一期70万吨/年苯乙烯装置 10月下旬裂解全厂大修50天。
山东玉皇2#25万吨/年苯乙烯装置 5-6月停车检修40天左右。
宁波南亚、LG化学等企业停产,双酚A库存低位
目前双酚A库存低位,现货紧张。南亚塑胶暂无报盘,中石化三菱装置停车,未来不少化工企业仍有停车检修安排,将进一步减少市场库存。
宁波南亚15万吨/年双酚A装置 7月或8月存检修计划。
LG化学45万吨/年双酚A装置 5月份计划小修15天,8月份计划停车检修45天。
锦湖45万吨/年双酚A装置计划 5月份检修2条线(2号线计划5-6月停车20天,3号线计划10月份检修)。
中石化三菱双酚A装置 4月10日-5月12日停车,停车检修周期约一个月。
宝丰、中海油共300万吨装置停车检修,甲醇看涨预期较强
山东供应偏紧,加之下游备货,业者心态受支撑。 主产区因双控、春检及部分烯烃外采增量等提振, 整体库存普遍偏低, 部分限量装车局面尚在。五一小长假临近,中下游积极备货/补货致运力周转性节奏加快,主产区西北节前停售/限售/限装意愿表现仍较强烈, 近期运价整体呈明显底部震荡上涨节奏运行, 叠加部分检修项目重启不顺等因素提振,甲醛产品短期内看涨预期较强。
宁夏宝丰CTO配套的220万吨/年甲醇装置 5月初计划检修15天左右。
中海油80万吨/年甲醇装置 计划5月停车检修。
山东威特、斯尔邦石化等停车检修,丁二烯报价坚挺
受下游气氛好转影响,目前国内丁二烯报盘坚挺,华东地区货源减少,供应依然承压。近期不少企业有停车检修安排,市场供应或将进一步减少。
江苏斯尔邦石化10万吨/年丁二烯氧化脱氢装置 停车检修, 挂牌价格稳定在7300元/吨。
抚顺石化16万吨/年丁二烯抽提装置4月5日 停车检修, 暂无外销。
山东威特化工6万吨/年丁二烯抽提装置延续停车, 重启时间不详。
年产近80万吨装置检修,PP库存下降,价格宽幅上扬
目前国内PP库存下降,市场走势震荡,价格也呈现宽幅上扬态势。下游工厂多按需采购,但在涨势下采购量会有增加。二季度海外PP装置停车检修对于市场行情将带来一定的影响。
印度海尔帝亚35万吨/年PP装置 计划5月中旬-6月中旬停车检修;
印度MRPL系列产品44万吨/年PP装置 计划5月上旬-5月末停车检修。
抚顺石化、吉林石化等检修到6月底,纯苯突破2018年以来高位
目前华东纯苯现货价格涨至7240元/吨(华东出罐), 几乎突破了2018年以来高位。 一季度开始,中东、日本和东南亚陆续有工厂停车检修,因此在短期亚洲供应紧张预期下,市场价格也水涨船高。
纯苯华东港口库存开始触顶回落,同时下游新产能投放及开工率较高,纯苯采购和提货需求表现非常可观,短期内纯苯基本面有望继续保持稳健。 上半年国内市场生产供应趋势收紧,华东几个主要炼厂的检修时间从3月一直持续到6月。
正和石化5万吨/年纯苯装置2021年 5月-6月停车检修;
大连福佳大化35万吨/年纯苯装置2021年5月20日到2021年7月10日 检修50天;
抚顺石化28万吨/年纯苯装置2021年4月5日到2021年5月15日 检修40天;
吉林石化24万吨/年纯苯装置2021年5月20日到2021年7月20日 检修45天;
镇海炼化20万吨/年纯苯装置2021年5月20日到2021年6月4日 检修15天。
停电!碳酸钙重点区域企业无法正常生产
近日广西贺州地区碳酸钙企业反映,当地对部分企业实施了 停电措施,也就意味着,企业难以正常生产。 广西贺州作为国内“重钙之都”,碳酸钙产量约占全国的35%。当地的企业停限产对于下游企业而言可不是开玩笑的,焦虑情绪也随之飙升, 目前碳酸钙产品订单已经爆满,大厂订单已排队至五月底左右。 部分企业已经发函调涨30元/吨。当地企业表示,目前环保政策趋严,对于当地乃至全国的碳酸钙企业都将起到一个大洗牌的作用,或将颠覆产品多年来价格不变的 历史 ,价格也有可能再次冲高。
无论是环保趋严带来的停产、限产,还是部分地区对于化工企业停电、限气的管理,亦或是几十家化工企业的例行停车检修,对于化工品市场供给量都将带来影响。而在这几大因素的共同作用下,化工市场库存低位,供需失衡的状态愈发严重,从“产能过剩”到“供不应求”,似乎这种变化一瞬间就全部完成。纵观大厂宣涨的动态也可以得知,未来会有更多的企业“跟上节奏”,持续走高。
中国重质碳酸钙工业现状与发展趋势
郑水林
(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)
摘要 本文综述了中国重质碳酸钙的生产、应用现状;重点总结了重质碳酸钙粉碎、分级和表面改性技术现状和进展;并对其市场、技术发展趋势进行了展望。
关键词 重质碳酸钙;生产;应用;加工技术。
作者简介:郑水林,男,(1956—),中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院教授,博士生导师;长期从事非金乎缺袜属矿物选矿和深加工的教学与研究。E-mail:shuilinzh@yahoo.com.cn。
中国重质碳酸钙的规模化生产始于20世纪80年代初期,最初的生产厂家大多集中于浙江的富阳和建德地区。经过20多年的发展,生产规模已从最初的年产几万吨增大到2006年的逾500×104t。主要生产地区已从浙江建德、富阳扩展到安徽、广东、广西、四川、湖南、江苏、山东、湖北、江西、辽宁、吉林、黑龙江等地;生产企业由最初的几家增加至目前的300余家;产品品种从最初的“双飞粉”(200目)、“三飞粉”(325目)发展到400目(<38μm)、600目(d97=20μm)、800目(d97=16μm)、1250目(d97=10μm)和2500目(d97=5μm),以及d80≤2μm、d90≤2μm、d97≤2μm等产品;产品已能基本满足国内塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、日化、饲料等应用领域的要求。其发展速度和发展规模已超岁激过轻质碳酸钙。
一、生产与应用
2006年国内重质碳酸钙的总产量达到约510×104t,较上年增长10%以上,其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,约占总产量的40%。主要应用领域是塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂、日化等,其中推动重质碳酸钙产量持续快速增长的主要因素是造纸、塑料制品工业需求的显著增长。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;特别值得一提的是,2006年活性碳酸钙的产量显著增长,在塑料型材、各种管道、塑料薄膜、电缆等用途中广泛使用超细活性碳酸钙[1]。造纸行业是碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费非金属矿物填料和颜料约500×104t,其中重质碳酸钙约190×104t,比上年增长15%左右;其中约有90×104t左右的重质碳酸钙用作造纸填料,其余用作纸张的涂料[2]。2006年重质碳酸钙在涂料和油墨中的消费量约25×104t[3];橡胶消费量约15×104t;牙膏消费量约30×104t;其他约40×104t。2006年,国内碳酸钙出口量达到120878 t,比2005年(74281 t)增加46597 t,增长62%。
二、加工技术
(一扮灶)粉碎分级
国内重质碳酸钙的生产工艺主要有干法和湿法两种。
1.干法
干法工艺设备主要是球磨机、辊磨机(包括滚轮磨、环辊磨、雷蒙磨等)、振动磨等。其中球磨机与精细分级机组合不仅可以加工d975~10μm的超细粉体,而且可以根据用户要求在325~2500目之间进行调节。这种重质碳酸钙加工工艺的特点是连续闭路生产、多段分级、循环负荷大(300%~500%)、单机生产能力较大,是国内外大型超细重质碳酸钙生产厂的首选工艺设备。辊磨机主要用于加工200~1000目的细粉,配置精细分级机后可加工出1250目以上的超细粉产品[4]。
环辊磨是近两年在超细重质碳酸钙领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备。其特点是工艺简单,粉碎比大,单位产品能耗较低。给料粒度≤20mm;内设分级装置,产品细度可以在d978~20μm之间调节;单机产量600~1800 t/h;能耗(d97=10μm)≤100 kW·h/t。
滚轮磨的特点是单机生产能力大,用于方解石生产GCC产量可达5~10 t/h;而且内置分级机,产品细度可以在d978~30μm之间调节。
在重质碳酸钙的生产中,特别是在超细重质碳酸钙的生产,精细分级设备是必须的工艺设备之一。其目的是:①控制产品细度及其粒度分布。②将合格的细粒级产品及时分出,防止其过磨,提高粉碎作业的效率;后一点对于球磨机来说是至关重要的。正是因为有了精细分级机及时地将合格细粒级产品分出,显著提高了球磨机的研磨粉碎效率,才有球磨机在该领域的广泛应用。
目前我国主要的工业型分级机有QF-5A型微细分级机、FQZ型超细分级机、MSS型精细分级机、ATP单轮分级机、ATP型多轮分级机。这些分级机基本上都与粉磨机配套使用,其分级粒径可以在d973~20μm的范围内调节。依分级机规格或尺寸的不同,单机生产能力从数百千克/时到5000 kg/h。
自1985年以来,干法分级技术取得了显著进展。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97<10μm;1992年,d97<6μm;2000年,d97<3.5μm;2002年,d97<2.5μm,生产能力(d97≤10μm,GCC)。1985年单机生产能力500 kg/h;1990年,1000 kg/h;1995年,2000 kg/h;2000年,4000 kg/h;2005年,7000 kg/h。国产的大型精细分级机有LHB型涡轮式精细分级机组、FJW500×6超细分级机。
2.湿法
中国重质碳酸钙湿法生产工艺1993年以后才陆续投入生产,主要用于生产d60≤2μm、d90≤2μm及d97≤2μm的造纸涂料级产品;研磨设备主要是搅拌磨、砂磨机和研磨剥片机等[5]。
在2000年之前,该领域主要使用国产80~500 L的BP型研磨剥片机及其他搅拌磨机。2002年前后随着国内造纸工业对超细碳酸钙浆料需求量的快速增长,开始在工业上应用1500 L搅拌磨;2003年采用3000 L立式搅拌磨;2005年采用3500~5000 L搅拌磨。单机生产能力(d90≤2μm折干量)由1995年的300 kg/h、2000年的500 kg/h、2003年大于等于1000 kg/h发展到2005年大于等于2000 kg/h;能耗在1995年为250 kW·h/t,2000年为180 kW·h/t,2003年为120 kW·h/t,2005年为90 kW·h/t。
目前国内超细碳酸钙浆料加工领域应用的3000 L以上大型立式搅拌磨有CYM型、LXJM型、MB-5000L。
超细碳酸钙浆料加工技术的重要进展还体现在产品细度和黏度方面:生产的高品质专用面涂级细磨碳酸钙GCC,浆料固含量75%~78%;黏度小于350MPa·s;最大粒度3~5μm,-2μm含量≥97%,1μm含量≥75%;平均粒径0.3~0.5μm。
(二)表面改性
重质碳酸钙是目前高聚物基复合材料中用量最大的无机填料。碳酸钙填料的主要优点是原料来源广泛、价格便宜、无毒性。据统计,塑料制品工业中约70%的无机填料是碳酸钙,包括轻质或沉淀碳酸钙(PCC)和重质或细磨碳酸钙(GCC)。由于碳酸钙填料为无机粉体,与有机高分子的相容性差,直接添加到高分子材料中难以均匀分散,还会影响材料的加工性能和力学性能,因此一般在填充高分子材料之前要对其进行表面改性处理。目前表面改性技术已成为碳酸钙(包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙)最重要和必须的深加工技术之一,每年生产的各种不同细度的活性碳酸钙粉体达到150×104t以上[6]。
1.表面改性方法
目前碳酸钙的表面改性方法主要是化学包覆,辅之以机械力化学;使用的表面改性剂包括硬脂酸(盐),钛酸酯偶联剂,铝酸酯偶联剂等。表面改性工艺有干法和湿法两种。
硬脂酸(盐)是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采用干法或湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐,如硬脂酸钠。除了硬脂酸(盐)外、其他脂肪酸(酯)、如磷酸盐和磺酸盐等也可用于碳酸钙的表面改性。用一种特殊结构的多聚膦酸酯(ADDP)对碳酸钙进行表面改性后,碳酸钙粒子表面疏水亲油,在油中的平均团聚粒径减小;将改性的碳酸钙填充于PVC塑料体系可显著改善塑料的加工性能和力学性能。据报道,混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠对轻质碳酸钙进行表面处理,可以提高表面改性的效果。
用钛酸酯偶联剂处理后的重质碳酸钙,与聚合物分子有较好的相容性。同时,由于钛酸酯偶联剂能在碳酸钙分子和聚合物分子之间形成分子架桥,增强了有机高聚物或树脂与碳酸钙之间的相互作用,可提高热塑料填充复合材料的力学性能,如冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及伸长率等。
铝酸酯偶联剂也已广泛应用于重质碳酸钙的表面处理和填充塑料制品,如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。经铝酸酯处理后的碳酸钙可使CaCO3、液体石蜡混合体系的黏度显著下降,改性后的碳酸钙在有机介质中的分散性良好。此外,表面改性活化后的重质碳酸钙可显著提高CaCO3、PP(聚丙烯)共混体系的力学性能,如冲击强度、韧性等。
采用聚合物对重质碳酸钙进行表面改性,可以改进重质碳酸钙在有机或无机相(体系)中的稳定性。这些聚合物包括低聚物、高聚物和水溶性高分子,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚马来酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸的共聚物、聚丙烯、聚乙烯等。
聚合物表面包覆改性碳酸钙的工艺可分为两种,一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面,然后引发其聚合,从而在其表面形成聚合物包覆层;二是将聚合物溶解在适当溶剂中,然后对碳酸钙进行表面改性,当聚合物逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时排除溶剂形成包膜。这些聚合物定向吸附在碳酸钙颗粒表面,形成物理、化学吸附层,可阻止碳酸钙粒子团聚,改善分散性,使碳酸钙在应用中具有较好的分散稳定性。
利用超细粉碎过程的机械力化学作用也可对碳酸钙粉体进行表面改性。碳酸钙在超细粉碎过程中,由于机械力的作用,一方面粒度变细;与此同时,一部分机械能积聚在颗粒内部,引起表面结构和性质的变化,使碳酸钙表面与表面改性剂的作用增强。因此,在超细粉碎过程中添加表面改性剂和助剂可在超细粉碎过程中同时完成碳酸钙的表面化学包覆改性。
2.表面改性设备
重质碳酸钙的表面改性设备可分为干法和湿法两类。目前常用的干法表面改性设备有SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机、PSC型粉体表面改性机(图1)以及涡流磨等。其中SLG型连续粉体表面改性机、PSC型粉体表面改性机、涡流磨等是连续式粉体表面改性设备;高速加热混合机是间歇式的表面改性设备。常用的湿法表面改性设备为可控温反应罐和反应釜。
目前在超细碳酸钙干法连续表面改性中,SLG型连续粉体表面改性机占主导地位,它是国内具有自主知识产权的连续式表面改性设备。目前已有100 余台设备在超细碳酸钙粉体的表面改性中应用,年生产超细轻质和重质碳酸钙粉体约80×104t[6]。
三、发展趋势
重质碳酸钙的主要原料是方解石、大理石、白垩、优质石灰石等,原料较丰富、市场价格较低;产品是应用范围较广、用量较大的非金属矿物粉体材料。相对低廉的价格、广泛的适用性,决定其在无机填料和颜料市场具有良好的发展前景。随着国内造纸、塑料、涂料、油墨、橡胶工业的快速发展,预计在“十一五”期间国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。
在加工技术方面,提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
图1 干法表面改性设备
1—给料装置;2—给药装置;3—SLG型连续粉体改性机;4—旋风集料器;5—除尘器
由于用户需求量的增加,为了供应质量稳定的产品,现有粉碎设备及其配套的精细分级设备大型化将是未来重质碳酸钙粉碎加工技术的主要发展趋势。为了降低能耗,除了设备需要大型化外,还将改进现有粉碎和分级设备,提高粉碎、分级设备的效率;为了降低磨耗,除了优化粉碎工艺,还将改进与物料接触的设备的材质。
优化表面改性效果将主要从表面改性方法、改性设备和改性剂配方三个方面着手:①根据粉体的制备工艺和表面改性剂的种类选择,改善碳酸钙粉体和表面改性剂在改性过程中的分散性及相互接触或作用机会的均等性的表面改性方法和工艺;②选择能使粉体和表面改性剂在改性过程中良好分散及相互接触或作用机会的均等的表面改性设备;③根据树脂基料种类和应用要求选择表面改性剂及改性助剂。
降低表面改性成本将主要从表面改性剂、表面改性能耗、表面改性工艺几个方面着手。表面改性剂是碳酸钙表面改性作业的主要成本构成因素之一,为了减少表面改性剂的用量,将提高表面改性剂的分散性,使其尽可能在碳酸钙颗粒表面单层包覆。表面改性大多是需要加热的作业,要消耗电能和热能。为了降低改性过程的能耗,除了简化工艺外,还将改进表面改性设备或装置。改性过程中粉体物料的损失不仅增加了改性产品的生产成本,而且污染车间环境。为此,将尽可能采用连续、密闭的表面改性设备,并尽量减少粉体物料的输送环节和缩短输送距离。
四、结语
2006年国内重质碳酸钙的产量约510×104t,较上年增长10%以上;其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,占总产量的40%左右。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;造纸行业是重质碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费量约190×104t;2006年涂料、油墨、橡胶、牙膏等领域消费重质碳酸钙约110×104t;国内碳酸钙2006年出口量120878 t。
2000年以来,国内重质碳酸钙粉碎分级技术取得了显著进步。大型重质碳酸钙生产厂主要采用球磨与分级组合工艺和滚轮磨生产工艺,中小型超细重质碳酸钙生产厂主要采用辊磨机;湿法超细碳酸钙浆料主要采用3000 L以上的大型搅拌磨机。
表面改性是重质碳酸钙最主要的加工技术之一。目前主要采用表面有机包覆改性方法,主要采用硬脂酸盐、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等表面改性剂,主要改性设备为SLG型连续粉体表面改性机、高速加热搅拌机、涡旋磨等。
在“十一五”期间,预计国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。
提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
参考文献
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[2]宋宝祥,王妍,宋光.造纸非金属矿物材料消费现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(1),10-14
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[6]郑水林.碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(2),3-6
Production and Development of Ground Calcium Carbonate in China
Zheng Shuilin
(School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing Campus),Beijing 100083,China)
Abstract:The production and application of ground calcium carbonate,especially the grinding technology and equipments,classification technology and equipment,surface-modification technology used for production of ground calcium carbonate in China have been reviewed.And the development trends of market and processing technology of ground calcium carbonate have been prospected.
Key word:ground calcium carbonate,production,application,processing technology.
纳米材料有哪些应用前景?
——预见2023:《2023年中国纳米材料产业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展前景等)
行业主要上市公司:贝特瑞(835185);方大碳素(353917);银基烯碳(400070);碳元科技(603133);沃特新材料(002886);常州二维碳素(833608);安泰科技(000969);金发科技(600143);中伟股份(300919);沃特股份(002886);中科三环(000970);二维碳素(833608)等
产业整体情况:受技术需求双轮驱动碳酸钙价格走势,产业较快增长
近年来碳酸钙价格走势,随着颂裂备纳米材料生产技术碳酸钙价格走势的改良及下游需求增加的拉动,纳米材料的市场规模呈现碳酸钙价格走势了较快的增长趋势。根据Frost Sullivan数据,中国纳米材料产业市场规模由2014年的481.3亿元增长到了2018年的791.0亿元,年复合增长率为13.2%。随着下游市场需求进一步扩大以及相关技术的逐渐成熟,2019年起中国纳米材料产业市场规模增速有所提升,前瞻根据纳米材料产业市场发展情况,初步估计2021年中国纳米材料产业市场规模达到1241.5亿元,同比增速达16.2%。
2、细分市场一:碳纳米管:主要应用于锂电池领域
——性能与应用:导电性能优越
碳纳米管(CNT)是目前中国已实现工业化量产应用的主要纳米材料材料之一,作为一种新型的碳结构材料,其微观外形呈同轴圆管状,管壁为数层呈正六边形结构的碳原子。径向尺寸(沿管)为微米源雹量级,轴向尺寸(横截面)为纳米级,因此被称为碳纳米管。
高能量密度趋势下,碳纳米管凭借更优的性能,渗透率在逐年提升。相较于炭黑,碳纳米管具有更好的导电性能,同样导电效果下用量仅为炭黑的1/6-1/2。尤其在高镍三元正极材料和硅基负极材料导电性能相对较差的情况下,对碳纳米管的需求在日益上升。此外,碳纳米管可以使锂电池循环过程中保持良好的电子和离子传导,在改善能量密度的同时大幅提升锂电池的循环寿命。故碳纳米管作为新型导电剂逐步应用于锂电池领域,用以提升锂电池导电性能、循环寿命和能量密度。
——市场现状:碳纳米管进入“黄金时代”
新能源汽车市场飞速发展,对动力电池倍率性、低温性、快充性以及能量密度要求不断提高,与传统导电剂相比,碳纳米管导电剂能显著提升电池性能。在高能量密度锂电需求的带动下,碳纳米管导电浆料出货量将保持高增长趋势,根据GGII数据,2021年我国碳纳米管导电浆料出货量为7.8万吨,同比增长62.5%,2016-2021年出货量年复合增长率为41%。进入2022年,碳纳米管市场更是趋好。行业预计,2022年有望成为硅碳负极产业化元年。随着硅碳负极需求的增长,碳纳米管等配套材料有望同步受益。GGII预计,2022年中国碳纳米管导电浆料出货量将突破12万吨,至2025年将突破32万吨,成为锂电池导电剂领域中成长性最高的种类,加快对传统导电剂的替代。
3、细分市场二:石墨烯:进入产业化关键期
——性能野毁与应用:潜在应用领域广
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,是只有一个碳原子厚度的二维碳纳米材料。
由于石墨烯具有优异的导热性能和力学性能,故其在传感器、聚合物纳米复合材料、光电功能材料、药物控制释放等领域表现出众多潜在的应用前景。
——市场规模:逐渐走向产业化关键期
目前,石墨烯产业已经到了从实验室走向产业化的关键时期,石墨烯产业已经成为了中国新材料产业乃至制造业实现弯道超车的突破口。
中国石墨烯产业正处于市场导入期,产品尚未成熟,产业利润率较低,但市场增长率较高。2018年以来,石墨烯粉体和薄膜的生产规模进一步扩大。粉体方面,常州第六元素、青岛昊鑫、宁波墨西等多家企业已拥有国内领先的石墨烯粉体生产线。薄膜方面,长沙暖宇新材料科技公司年产量100万平方米的石墨烯膜生产线已开建,预计建成后将成为国内第二大石墨烯膜生产线。
2015年到2018年,中国石墨烯产业处于高速发展期。据中国经济信息社数据统计,2015年石墨烯市场规模仅为6亿元,2018年中国石墨烯产业规模约为111亿元,复合增长率高达117%。
在高速发展后,从2019年开始石墨烯产业进入快速平稳发展期,增速有所降低。根据CGIA与赛迪统计数据,2019年中国石墨烯规模达到120亿元,在疫情影响下,2020年石墨烯市场增速有所下降,石墨烯市场规模达到135亿元,同比增速12.5%,增速较往年明显放缓。
2021年,新冠疫情对石墨烯行业的影响仍将延续,再加上下游迟迟无法实现大规模应用,在产的企业也一直未能形成稳定的盈利模式,地方政府和企业等在石墨烯领域的投资也变得更加谨慎,石墨烯产业发展“进入平台期”,产业规模增速持续放缓,初步统计市场在148亿元左右。
4、细分市场三:纳米级蒙脱土:产业结构升级优化逐步完成
——性能与应用:纳米聚合物高分子材料的添加剂
纳米蒙脱土(MMT)是一种纳米级厚度的硅酸盐片层黏土,其基本结构单元系两层硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成的2:1型层状结构,四面体与八面体之间靠氧连接,形成厚度约1nm,长×宽为100nm×100nm的片层。此结构单元层比较松散,在外力或极性水分子的作用下,层间会产生相对运动而膨胀或剥离,水分子或其他有机分子可以进入层间,使其具有吸水膨胀性、高分散性、吸附性等。另外,层间是水合的Na+、Ca2+等可交换的无机阳离子,蒙脱土四面体中的Si常被A13+替代,八面体中的Al3+常被Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Li+等替代,从而使层间产生弱的负电荷。
蒙脱土因其独特的层状结构,可以解离成为纳米片晶,通过有机阳离子交换反应来调节蒙脱土片层的表面活性。MMT具有优良的力学性能、热稳定性、尺寸稳定性。此外,蒙脱土具有良好的分散性能,可以广泛应用高分子材料产业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂,提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等,从而起到增强聚合物综合物理性能的作用,同时改善物料加工性能近年来,中国纳米材料产业基础设施建设规模不断扩大。
——市场规模:呈波动上升趋势
纳米级蒙脱土在橡胶中应用主要用于橡胶制品改性,主要包括气密性,定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性等方面的改善。通过加入少量(如3%-5%)的纳米蒙脱土,可以使橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高,有的性能可提高数倍,可替代目前的白碳黑,甚至彻底取代传统的碳黑及其它填料,大大减少污染,是二十一世纪橡胶工业的一场革命。现阶段,中国橡胶消费量不断增长,纵观2015-2021年中国合成橡胶供需变化情况,结合纳米蒙脱土渗透率(按4%测算),前瞻测算得出2015-2021年中国纳米蒙脱土市场需求量持续上升,2021年约为32.47万吨,由于未来合成橡胶性能改进需求潜力巨大,前瞻认为纳米蒙脱土市场未来景气度较高。
5、细分市场四:纳米碳酸钙:市场需求量逐步增长
——性能与应用:新型超细固体粉末材料
纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙,纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料,其粒度介于0.01~0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。
纳米碳酸钙是最早实现生产工业化的纳米材料之一,该市场已广泛形成,材料应用领域广泛,纳米碳酸钙应用于塑料工业,橡胶工业,作为填料与补强之用,起到降低制品的成本与增强制品品质的双重功效:应用于油墨产业、造纸业、涂料工业,作为填料使用,起到增稠防沉、提高产品性能以及降低产品的生产成本等多重功效。
——市场现状:国内企业综合竞争实力持续提升
纳米碳酸钙在国外已有五十年的应用历史,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、密封胶黏材料等产业。
2016-2019年纳米碳酸钙市场需求量稳步上升,2019年全球纳米碳酸钙市场需求量约为2645万吨。据美国市场研究公司Grand View Research发布的《纳米碳酸钙市场分析及2016-2024年前景预测报告》显示,2016-2024年全球纳米碳酸钙需求量年复合增长率为8.7%,塑料领域纳米碳酸钙用量占市场总量的20%以上,按此Grand View Research预测的趋势,2021年全球纳米碳酸钙需求量约为3134万吨。
具体分析中国纳米碳酸钙市场情况,国外企业依靠强大的研发能力、稳定可靠的产品质量、精良的仪器、良好的品牌信誉,占据了国内大部分高端市场,价格普遍比国产同类产品高1-3倍。近年来国内企业综合竞争实力持续提升,一批实力较强的本土企业也相继涌现,低端、中低端、中端产品市场几乎全部被国内企业占领,中高端产品市场份额也明显提升,高端产品市场正逐步打破外资企业或其在华企业的垄断局面。
纳米材料产业发展趋势:下游应用领域需求增长带动市场发展
前瞻基于上述细分市场与竞争格局分析,结合目前中国纳米材料产业技术创新情况,归纳该产业三大发展趋势如下:
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国纳米材料行业发展前景与投资预测分析报告》。
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