（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）白炭黑是橡膠工業(yè)重要的補(bǔ)強(qiáng)材料, 因其微觀結(jié)構(gòu)、聚集體形態(tài)以及在橡膠中的補(bǔ)強(qiáng)性能與炭黑相近, 故被稱為白炭黑。白炭黑化學(xué)名稱為水合二氧化硅, 化學(xué)式為SiO2nH2O, 可溶于苛性堿和氫氟酸, 不溶于水, 耐高溫, 不易燃, 無毒無味, 具有良好的電絕緣性。
白炭黑工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有沉淀法和氣相法。沉淀法白炭黑主要用于鞋類、輪胎和其他淺色橡膠制品, 其他用途有: 在農(nóng)藥和飼料等行業(yè)中用作載體或流動(dòng)劑; 在牙膏中用作摩擦劑; 在涂料行業(yè)中用作分散劑、抗沉降劑或消光劑等。氣相法白炭黑是利用氯硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細(xì)、特殊的無定形粉體材料, 平均原生粒徑7-40 nm, 聚集體粒徑200-00nm, 比表面積50-380m2/g , 產(chǎn)品純度高, 二氧化硅含量不小于99.8%, 是一種多功能的添加劑, 廣泛應(yīng)用于硅橡膠、涂料、膠黏劑、油墨、膠體蓄電池等行業(yè),可起到增稠、觸變、消光、防沉等作用。
1 生產(chǎn)概況
應(yīng)對(duì)全球氣候變化正成為關(guān)乎各國經(jīng)濟(jì)與會(huì)發(fā)展的重大議題, 尤其是在聯(lián)合國氣候變化峰會(huì)和哥本哈根世界氣候大會(huì)之后, 低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排已經(jīng)成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。沉淀法白炭黑生產(chǎn)是以純堿和石英砂為原料, 而炭黑是以石油或天然氣為原料, 沉淀法白炭黑企業(yè)的快速發(fā)展正是得益于這一經(jīng)濟(jì)政策的實(shí)施。
由于白炭黑具有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)性能使其在橡膠、塑料等制品中的用量大幅增大, 在輪胎中添加白炭黑可以降低輪胎滾動(dòng)阻力、提高濕路面抓著力和抗撕裂性, 這些性能的改善有利于降低汽車的油耗, 減小二氧化碳的排放量, 達(dá)到節(jié)能減排的目的。在鞋類制品中添加白炭黑, 可以減小炭黑用量和含膠率, 從而降低含碳有機(jī)物用量, 達(dá)到低碳目的。
我國沉淀法白炭黑的主要品種有: 制鞋用白炭黑、普通輪胎用白炭黑、子午線輪胎用白炭黑、室溫硅橡膠用白炭黑、高溫硅橡膠用白炭黑、牙膏摩擦劑和增稠劑用白炭黑、噴墨打印紙用白炭黑、醫(yī)藥載體用白炭黑、開口劑用白炭黑、涂料用白炭黑、農(nóng)藥和滅火劑用白炭黑等。劑型有超微細(xì)、超細(xì)、粉狀和塊狀等。
根據(jù)國家炭黑產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的抽查結(jié)果, 按照國家標(biāo)準(zhǔn)考核, 近2年來沉淀法白炭黑產(chǎn)品的合格率均為100% 。
目前我國直接從事沉淀法白炭黑生產(chǎn)的企業(yè)有59 家, 年生產(chǎn)能力為117.1 萬t , 年產(chǎn)量為85.6萬t。年生產(chǎn)能力在1萬t( 含1萬t ) 以上的企業(yè)有44 家。這44 家企業(yè)的年生產(chǎn)能力共111.3 萬t , 占全國的95.05%; 44 家企業(yè)的年產(chǎn)量共81.8 萬t , 占全國的95.56%。年生產(chǎn)能力在5萬t 以上的企業(yè)共有6家, 分別為贏創(chuàng)嘉聯(lián)白炭黑( 南平) 有限公司、株洲興隆化工實(shí)業(yè)公司、漳平( 正昌、正盛、賽吉元) 化工有限公司、青州聯(lián)科白炭黑有限公司( 含和卡爾迪克合資部分產(chǎn)量) 、永安( 豐源、豐潤) 化工有限公司和無錫確成硅化學(xué)有限公司。這6家企業(yè)的年生產(chǎn)能力共40 萬t , 占全國的34.16% ; 年產(chǎn)量33.5萬t, 占全國的39.14% 。我國沉淀法白炭黑的生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力構(gòu)成見表1。
 從企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性質(zhì)看, 我國沉淀法白炭黑生產(chǎn)企業(yè)中民營企業(yè)年生產(chǎn)能力占全國的68. 57%,年產(chǎn)量占66.36%;國有企業(yè)年生產(chǎn)能力占7.77% , 年產(chǎn)量占7.60%; 外資( 獨(dú)資或合資) 企業(yè)年生產(chǎn)能力占23.66%, 年產(chǎn)量占26.04%。我國沉淀法白炭黑的生產(chǎn)企業(yè)性質(zhì)構(gòu)成見表2。
從企業(yè)的分布地區(qū)看, 我國沉淀法白炭黑生產(chǎn)企業(yè)90% 以上分布在橡膠制品和制鞋工業(yè)集中的華東和中南地區(qū), 尤其集中在福建、山東、江蘇、湖南4 省。其中福建省有14 家企業(yè), 年生產(chǎn)能力42 萬t； 山東省有13 家企業(yè), 年生產(chǎn)能力28.20 萬t；江蘇省有6 家企業(yè), 年生產(chǎn)能力14. 6萬t。我國沉淀法白炭黑的生產(chǎn)企業(yè)分布地區(qū)見表3。
 2 進(jìn)出口分析
白炭黑在海關(guān)進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品中屬于二氧化硅范疇。2010 年, 我國二氧化硅的進(jìn)出口情況見表4。
隨著生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的不斷提高, 我國沉淀法白炭黑企業(yè)已具備一定的生產(chǎn)規(guī)模, 原材料及能源消耗也已接近世界先進(jìn)水平, 普通產(chǎn)品質(zhì)量基本能夠滿足國際市場(chǎng)的需要。目前我國已成為白炭黑的凈出口國, 產(chǎn)品主要出口到韓國和東南亞各國, 但特殊用途的白炭黑( 如氣相法白炭黑以及硅橡膠和涂料專用的特種白炭黑) 則需要進(jìn)口。從進(jìn)出口單價(jià)來看, 我國二氧化硅的進(jìn)口單價(jià)遠(yuǎn)高于出口單價(jià), 這表明我國普通二氧化硅產(chǎn)品在國際上具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力, 但高附加值的二氧化硅產(chǎn)品國內(nèi)還不能完全供給。受我國出口退稅政策的積極影響, 2009 年我國二氧化硅出口退稅率由零提高到9%, 因此與2008 年相比, 2009年我國二氧化硅出口量大幅上升。2009 年我國二氧化硅進(jìn)口量8.10 萬t , 出口量30.27 萬t , 進(jìn)口金額17077. 4萬美元, 出口金額17243. 1萬美元。
表4 2010 年我國二氧化硅進(jìn)出口情況
2010 年我國二氧化硅出口仍保持較好勢(shì)頭, 2010年1-10月我國二氧化硅進(jìn)口量為8.37 萬t , 出口量為30.75 萬t, 已超過2009年全年的進(jìn)口量和出口量。2010年全年, 我國二氧化硅進(jìn)口量達(dá)10.05萬t , 同比增長24.07% ; 出口量37.47 萬t,同比增長23.79%
3 消費(fèi)情況
沉淀法白炭黑作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料主要用于鞋類、輪胎和其他淺色橡膠制品中。作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料，白炭黑不僅可以使鞋底具有良好的耐磨性、防滑性及與鞋面的黏合性，同時(shí)還可以加工出彩色或透明的牛筋鞋底，這是炭黑所不及的。因此，白炭黑已廣泛應(yīng)用于各類淺色與彩色鞋類制品中, 如旅游鞋、休閑鞋、工藝鞋及牛筋鞋底的皮鞋等。
我國是鞋類生產(chǎn)大國, 年產(chǎn)量100 億雙, 約為世界產(chǎn)量的70% , 在鞋類產(chǎn)量中皮鞋產(chǎn)量約占一半, 膠鞋產(chǎn)量約占1/ 3。根據(jù)2009 年沉淀法白炭黑的產(chǎn)量及用途推算, 2009 年我國沉淀法白炭黑在制鞋領(lǐng)域的用量為30 萬t 左右, 該領(lǐng)域白炭黑消費(fèi)比例約為42%。
除了制鞋業(yè)以外, 沉淀法白炭黑的消費(fèi)增長也來自于輪胎行業(yè)的新需求。沉淀法白炭黑因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性在輪胎工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用, 在輪胎中的使用部位包括胎面膠、胎側(cè)膠、帶束層膠和其他鋼絲黏合膠等。在傳統(tǒng)的斜交輪胎中白炭黑可提高胎面膠的抗撕裂性和橡膠與簾線的黏合性能, 如常用的間甲白黏合體系。隨著對(duì)輪胎子午化、環(huán)保節(jié)能和舒適性的要求越來越高, 白炭黑在輪胎中的應(yīng)用也越來越重要。
目前在要求降低滾動(dòng)阻力、提高抓著性方面, 白炭黑與炭黑并用表現(xiàn)出優(yōu)異的性能, 甚至可以全部用白炭黑替代傳統(tǒng)炭黑生產(chǎn)綠色輪胎。近年來沉淀法白炭黑在雪地輪胎、防滑輪胎和綠色輪胎方面得到大量應(yīng)用。
輪胎是沉淀法白炭黑第二大消費(fèi)領(lǐng)域, 消費(fèi)比例約占16%。沉淀法白炭黑在硅橡膠、碾米膠輥、膠帶和電纜等橡膠制品中也得到廣泛應(yīng)用, 該領(lǐng)域白炭黑消費(fèi)比例約占13%。此外, 沉淀法白炭黑在農(nóng)藥、飼料等行業(yè)中用作載體或流動(dòng)劑, 在牙膏中用作摩擦劑和增稠劑, 在涂料行業(yè)用作分散劑、抗沉降劑或消光劑, 在醫(yī)藥、食品等行業(yè)用作吸附劑等。在非橡膠行業(yè)中, 我國沉淀法白炭黑在農(nóng)藥、飼料行業(yè)中的消費(fèi)比例與國外相當(dāng), 在涂料和牙膏行業(yè)的消費(fèi)比例則偏低。我國沉淀法白炭黑消費(fèi)比例見表5。
表5 我國沉淀法白炭黑消費(fèi)比例
|
