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技術(shù)問答

我國木質(zhì)活性炭工業(yè)發(fā)展情況分析

發(fā)布時(shí)間:2021-11-01點(diǎn)擊:

活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和很強(qiáng)吸附力的吸附劑。自20世紀(jì)初關(guān)于活性炭的第一個(gè)專利公布以來全世界經(jīng)過一百多年的發(fā)展,無論在制造技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域、原料開拓、品種開發(fā)、孔隙結(jié)構(gòu)研究和吸附理論的認(rèn)識(shí)等方面都取得了巨大成果,并正在不斷深入發(fā)展。我國木質(zhì)活性炭工業(yè)主要生產(chǎn)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(chǎn)工藝;另一類是以鋸木屑為主要原料的化學(xué)法生產(chǎn)工藝。

一、生產(chǎn)現(xiàn)狀和存在問題

我國的木質(zhì)活性炭工業(yè)經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,尤其是改革開放20多年來取得了令人矚目的成就。生產(chǎn)方法從土法簡易的平板爐、悶燒爐發(fā)展到現(xiàn)在的回轉(zhuǎn)爐、沸騰爐、斯立普爐、管式爐等多種生產(chǎn)爐型和生產(chǎn)工藝;產(chǎn)量從1949年的幾十噸到2003年20多萬噸;品種從幾個(gè)發(fā)展到目前的幾十個(gè);出口量從無到2003年的15萬多噸,居世界第一:生產(chǎn)廠家也由解放初期的數(shù)家小廠到現(xiàn)在的四五百家,遍布全國二十多個(gè)省、市、自治區(qū),我國已成為事實(shí)上的活性炭生產(chǎn)大國。但是與發(fā)達(dá)國家相比,我國的活性炭工業(yè)仍然存在很大差距,主要表現(xiàn)在:

1 企業(yè)規(guī)模小、生產(chǎn)裝備落后、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、市場競爭力不強(qiáng)

我國活性炭工業(yè)盡管已是世界上的生產(chǎn)和出口大國,但還不是活性炭強(qiáng)國。我國的90%的木質(zhì)活性炭廠是年產(chǎn)幾百噸到上千噸的小企業(yè),雖然目前全國有大大小小四五百家活性炭企業(yè),年生產(chǎn)能力真正達(dá)到萬噸規(guī)模的幾乎沒有。而我國的木質(zhì)活性炭企業(yè)大多數(shù)遍布于林區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),規(guī)模較小,生產(chǎn)裝備既不先進(jìn)而且較難更新,主要設(shè)備是大同小異,勞動(dòng)生產(chǎn)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(chǎn)主要集中于萬噸以上的大企業(yè),這些大企業(yè)不但產(chǎn)量大,生產(chǎn)裝備先進(jìn),大都實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流水線的全盤自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)管理控制,故勞動(dòng)生產(chǎn)率很高,達(dá)到幾百噸/人·年。

2 森林資源浪費(fèi),環(huán)境污染嚴(yán)重

我國是少林國家,生產(chǎn)活性炭只能采用林業(yè)加工剩余物為原料,而前幾年,福建、江西等林區(qū)的整片山林承包或出租給個(gè)人,個(gè)體企業(yè)主為獲取更大利潤,只顧眼前利益,置森林保護(hù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)于不顧,成片砍伐林木燒炭后再經(jīng)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(jīng)造成這些地區(qū)的森林破壞、水土流失,個(gè)別從未發(fā)生過洪災(zāi)的地區(qū)也出現(xiàn)了前所未有的洪水泛濫。而采用鋸木屑經(jīng)過化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的企業(yè),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(shè)備(一般生產(chǎn)一噸成品化學(xué)炭需要化學(xué)活化劑0.3~0.5噸,工業(yè)鹽酸0.5~1.0噸),由于高溫活化和酸、水后處理,生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的酸性廢氣和廢水,給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成污染很為嚴(yán)重�?梢哉f中國的化學(xué)活性炭所取得的一點(diǎn)不大的經(jīng)濟(jì)效益,是以沉重的環(huán)境為代價(jià)換取的。近幾年,有些生產(chǎn)廠家雖然在治理環(huán)境污染上也做了不少工作,但終因經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、設(shè)備等原因尚未得到根本治理。

3 管理無序,各自為政

我國木質(zhì)活性炭企業(yè)雖然大大小小也有幾百家,不論在生產(chǎn)、經(jīng)營、外貿(mào)等方面都是政出多門,各自為政,管理無序。雖大多數(shù)企業(yè)屬林業(yè)系統(tǒng)管理,但也有不少企業(yè)屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營企業(yè)、城建、輕工、化工等部門管轄,所在經(jīng)營過程中(尤其是外貿(mào)出口)是多頭經(jīng)營、競相壓價(jià),造成惡性競爭。根據(jù)有關(guān)資料,我國活性炭的出口價(jià)只相當(dāng)于國際市場價(jià)的12~13,甚至更低。盡管如此,由于多頭經(jīng)營、缺少宏觀管理,競相壓價(jià)爭取外商的現(xiàn)象仍屢見不鮮。這種無序狀況導(dǎo)致外商進(jìn)一步壓價(jià),有時(shí)還引起外國同行協(xié)會(huì)或商貿(mào)部門的反傾銷,而我國卻無人應(yīng)訴,這種局面嚴(yán)重影響了我國活性炭對(duì)外貿(mào)易的競爭力和國家商業(yè)信譽(yù)。

4 我國木質(zhì)活性炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,科學(xué)研究起步晚,科研經(jīng)費(fèi)不足,科研力量分散,科技對(duì)生產(chǎn)力發(fā)展貢獻(xiàn)不大。

我國對(duì)活性炭的科學(xué)研究起步于20世紀(jì)的六十年代,而真正開始工作是文化大革命結(jié)束后的七十年代下半期。從那時(shí)起,許多科技工作者對(duì)活性炭的原料、制造、應(yīng)用、孔隙結(jié)構(gòu)和吸附理論都作了不少工作,對(duì)我國活性炭工業(yè)的快速發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)。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(jīng)費(fèi)、體制等問題,大多停留在“紙上成果”上,而真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的不多。據(jù)各方了解和查詢,至今我國木質(zhì)活性炭還沒有標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝規(guī)程,普遍存在著生產(chǎn)工藝單一,產(chǎn)品品種不多,應(yīng)用面狹窄,通用產(chǎn)品多,專用品種少等問題。最近二十幾年,美國化學(xué)文摘每年刊登500多條有關(guān)活性炭的文摘,其中活性炭應(yīng)用方面的文摘占50%以上,在水處理和廢氣處理等環(huán)保方面尤為突出,一些專用炭和新開發(fā)用途頗受重視。目前,美國、日本都有300~400多個(gè)活性炭品種,而我國僅有50~60多個(gè)品種和牌號(hào)。

二 21世紀(jì)活性炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

活性炭作為新材料和碳素材料的一個(gè)重要分支,其綜合的優(yōu)良吸附性能和在幾乎所有國民經(jīng)濟(jì)部門的廣泛應(yīng)用,必將在新世紀(jì)里繼續(xù)顯示其旺盛的生命力,同時(shí)也將面臨更多的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

如上所述,與發(fā)達(dá)國家相比,我國的活性炭行業(yè)還是較落后的,尤其在應(yīng)用開發(fā),專用炭制造等方面差距更大。例如從環(huán)境保護(hù)來看,世界發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)70年代開始,環(huán)保行業(yè)逐漸成為活性炭的主要消費(fèi)市場,早在1994年,美國用于環(huán)境保護(hù)中水處理和氣體處理的活性炭占其當(dāng)年總用量13萬噸的66%;日本這兩項(xiàng)的用量占當(dāng)年總用量8.5萬噸的75%。我國近十多年環(huán)保形勢日趨嚴(yán)峻,水處理、氣體處理用活性炭還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有普及。據(jù)報(bào)道:江浙太湖流域水源中藻類較多時(shí),采用大孔較多的具有一定焦糖脫色力(A法≥85%)的木質(zhì)粉炭,并在水源混凝沉淀時(shí)加入,各種藻類去除率可達(dá)81%~98%。隨著2003年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的申辦成功和我國在10~20年里要全面跨入小康社會(huì)我們可以充滿信心預(yù)計(jì),僅環(huán)境保護(hù)這一領(lǐng)域,活性炭的用量將會(huì)成倍增長,初步估計(jì)環(huán)保用炭不會(huì)少于10萬~20萬噸/年。

另外從活性炭的傳統(tǒng)市場來看,活性炭在液相脫色和精制中的應(yīng)用較早是在制糖和發(fā)酵工業(yè)。我國每年產(chǎn)糖600多萬噸以上,至今未能采用活性炭脫色,以國外制糖業(yè)活性炭用量占糖量的0.3%~1.0%計(jì),活性炭在制糖業(yè)的應(yīng)用量將占有2萬~6萬噸市場份額。據(jù)資料報(bào)道,改革開放20多年來,我國的糧食轉(zhuǎn)化工業(yè)如發(fā)酵工業(yè)得到了飛速發(fā)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(chǎn)量2002年達(dá)到91萬噸,是10年前的三倍,這些產(chǎn)品在生產(chǎn)和精制過程中活性炭是必不可少的,它們成倍增加必然導(dǎo)致活性炭需用量也成倍增加。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),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(yī)藥中間體、食品添加劑及染料中間體等等需木質(zhì)活性炭的年用量約3.0萬~3.5萬噸。

活性炭雖然是一個(gè)歷史悠久的產(chǎn)品,作為現(xiàn)代工業(yè)來講在我國又是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè),它之所以能經(jīng)久不衰,至今仍然有著蓬勃的發(fā)展勢頭和活力,這與它的用途不斷被展有關(guān),它不但已在上述傳統(tǒng)的制糖、發(fā)酵、制藥、食品、輕工、醫(yī)藥、冶金、化工、兵工等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用,而且正在向著與人類生存環(huán)境息息相關(guān)的環(huán)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(lǐng)域滲透擴(kuò)展中,找到了更為廣闊的新用途。因此可以預(yù)見,未來幾十年中我國在全面建設(shè)小康社會(huì)的過程中,活性炭產(chǎn)業(yè)是方興未艾,必將持續(xù)發(fā)展。估計(jì)大約再過10年,我國活性炭年產(chǎn)量將有望達(dá)到20萬~30萬噸,它在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位將會(huì)越來越顯示其不可取代的一面。那時(shí),我國將成為名副其實(shí)的活性炭生產(chǎn)、消費(fèi)、出口大國。