現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展研究

左艷梅

（揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）

1 前言

無(wú)機(jī)鹽除了由金屬離子和酸根所組成的化學(xué)品以外，還包括有氣體、單質(zhì)、氧化物、氫氧化物和某些酸類及其它許多化合物如無(wú)機(jī)顏料、稀土化合物、精細(xì)陶瓷、超細(xì)粉末等。因而無(wú)機(jī)鹽工業(yè)是一門品種眾多、涉及面廣、古老具備發(fā)展?jié)摿Φ囊婚T工業(yè)。與其他制造業(yè)相比，它的基本特點(diǎn)如下：以天然礦物資源為原料來(lái)源的工業(yè)；三廢大、吞吐量大及多樣化技術(shù)。以前的無(wú)機(jī)鹽工業(yè)是全社會(huì)發(fā)展運(yùn)轉(zhuǎn)的“螺絲釘”，那么現(xiàn)在為各部門“錦上添花”工業(yè)而更受人們喜歡[1]。本文將從現(xiàn)代化工技術(shù)、石油化工技術(shù)、電氣技術(shù)、功能材料發(fā)展技術(shù)、環(huán)保技術(shù)方面的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行闡述。

2 無(wú)機(jī)鹽工業(yè)概況

產(chǎn)品在世界無(wú)機(jī)鹽工業(yè)領(lǐng)域已達(dá)1550余種，其產(chǎn)量突破6100萬(wàn)噸( 80年代統(tǒng)計(jì)4500多萬(wàn)噸)。目前無(wú)機(jī)鹽品種、產(chǎn)量最大的國(guó)家是美國(guó)[1]。其產(chǎn)量據(jù)統(tǒng)計(jì)約為1950萬(wàn)噸，有近940個(gè)品種，日本居第二，分別為900萬(wàn)噸及750個(gè)品種。 1950年美國(guó)達(dá)到民用品種445個(gè)，基本滿足市場(chǎng)消費(fèi)的需要。隨著科技的發(fā)展，到1990年左右，美國(guó)的無(wú)機(jī)鹽工業(yè)產(chǎn)品無(wú)論在數(shù)量、品種以及質(zhì)量等都有了較大的發(fā)展[1]。中國(guó)的無(wú)機(jī)鹽現(xiàn)有品種近900，總生產(chǎn)能力約1500萬(wàn)噸/年，生產(chǎn)量約850萬(wàn)噸/年。2010年中國(guó)無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品進(jìn)出口總量為3900萬(wàn)t，用匯進(jìn)口近110億美元，出口創(chuàng)匯120億美元，貿(mào)易總額220億美元[2]。從無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)的產(chǎn)量規(guī)模來(lái)看，目前居世界第三名，僅落后美國(guó)和日本。在全國(guó)的化工產(chǎn)業(yè)中，其產(chǎn)量?jī)H落后于塑料加工和無(wú)機(jī)肥料行業(yè)。因此它在出口匯行業(yè)占據(jù)重要位置。相當(dāng)數(shù)量的無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品與稀土金屬化合物產(chǎn)量已躍居世界前茅[3]。

2.1 現(xiàn)代化工技術(shù)對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用

現(xiàn)代化工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，主要有：①無(wú)機(jī)鹽溶液的分離、提取、精制等工段主要利用現(xiàn)代離子交換技術(shù)、萃取技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；②無(wú)機(jī)鹽的高溫強(qiáng)化反應(yīng)、礦物分解反應(yīng)、高純氧化物合成反應(yīng)等工段主要通過(guò)離子技術(shù)、合成水熱技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)；③無(wú)機(jī)鹽溶液的精化、純化還依賴于近期開(kāi)發(fā)的激光技術(shù)、電滲析化學(xué)技術(shù)、膜滲析分離及超納濾技術(shù)；④制備無(wú)機(jī)鹽高純產(chǎn)品方面主要是利用提取有效組分及電化學(xué)合成技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；⑤現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)主要通過(guò)集散計(jì)算機(jī)DCS系統(tǒng)技術(shù)；在用于某些無(wú)機(jī)鹽自動(dòng)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用：如自動(dòng)控制氟硅酸鉀和氟硅酸鈉生產(chǎn)過(guò)程；自動(dòng)控制對(duì)氯化鈣的結(jié)晶過(guò)程；自動(dòng)控制堿式碳酸鎂的過(guò)濾與干燥過(guò)程；自動(dòng)控制生產(chǎn)濕法磷酸中原料的平衡。

現(xiàn)代化工生產(chǎn)工藝路線的改進(jìn)對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展也起到促進(jìn)作用，主要有以下，①工藝合成方法的革新：在無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品立德粉制造中，現(xiàn)在是通過(guò)閃鋅礦直接一步法得硫酸鋅，自動(dòng)化和連續(xù)化程度大大提高，大大改變了以往先把原來(lái)制成氧化鋅，二步法再制備硫酸鋅的老工藝方法。大的方面來(lái)講節(jié)約勞動(dòng)力成本，提高了生產(chǎn)強(qiáng)度、改善原來(lái)的勞動(dòng)環(huán)境。②繼續(xù)優(yōu)化老產(chǎn)品用途：將一些陳舊的無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品改變性質(zhì)從而改變使用方向，開(kāi)辟無(wú)機(jī)鹽的新用途，向多功能化方向發(fā)展，如在對(duì)超細(xì)粉體開(kāi)發(fā)研究已進(jìn)入相當(dāng)成熟階段，無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品碳酸氫鈉、碳酸鈣、高錳酸鉀超微細(xì)化和納米化成功后，便會(huì)在電磁學(xué)、光電學(xué)、化學(xué)反應(yīng)特向等方面，展現(xiàn)出全新功能特性，諸如此類的纖維狀產(chǎn)品、超細(xì)粉末狀碳酸鈣、填料及補(bǔ)強(qiáng)氮化硼纖維復(fù)合材料等產(chǎn)品相繼問(wèn)世，超微粉體的結(jié)構(gòu)性能和新合成方法的研究正在如火如荼的開(kāi)展，如對(duì)超微粉體粉碎粒子的表面處理、結(jié)構(gòu)控制、性質(zhì)控制、分散技術(shù)控制、干燥技術(shù)的研究等。這些大大促進(jìn)了無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的精細(xì)化發(fā)展。

2.2 石油化工發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用

石油化工發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用也日益明顯：①氧化鋁、分子篩、氧化硅等無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品在石油化工行業(yè)中承擔(dān)重要的角色，原油的催化裂化、加氫裂化需要一系列催化劑載體來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些都是無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品來(lái)發(fā)揮作用；②原油中提取乙烯、丙烯等原材料來(lái)合成纖維，其中纖維產(chǎn)品的抽絲溶劑及各種添加劑都是通過(guò)無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品來(lái)發(fā)揮作用；③石油和天然氣資源已經(jīng)逐漸滲入無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)中，以有機(jī)原料為主的無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)已有鋇鹽、氰化物、二硫化碳及雙氧水等，這些都促進(jìn)了石油化工和無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的有機(jī)結(jié)合；④在目前石化行業(yè)大力發(fā)展節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電和資源再利用的新技術(shù)情況下；大大提高新工藝、新設(shè)備、原輔材料和產(chǎn)品的綜合利用水平前提下，主要加強(qiáng)無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品的潔凈生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，隨著生產(chǎn)向集約化發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈發(fā)展，無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品將進(jìn)行智能化生產(chǎn)[6]。這些勢(shì)必帶動(dòng)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的飛速前進(jìn)。

2.3 電氣技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用

目前國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的電工電子及航天技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)起到了很大的促進(jìn)作用，主要表現(xiàn)如下：①對(duì)無(wú)機(jī)鹽的性能上提出新更高要求，此類產(chǎn)品技術(shù)比占的較大且與復(fù)合的材料較性能較強(qiáng)，往往數(shù)量要求不多，但要求精性能精細(xì)優(yōu)化，如半導(dǎo)體熒光材料、半導(dǎo)體照明材料、半導(dǎo)體電子元件材料、一些超硬材料及高能燃料等。這類無(wú)機(jī)鹽有氧化銪、氮化硼、氧化釔及高純過(guò)氧化氫、高濃度水合肼等[5]。②對(duì)無(wú)機(jī)鹽中間產(chǎn)品的發(fā)展提出了要求，濕法冶金的發(fā)展特別是稀有、稀土金屬的發(fā)展，產(chǎn)生了上百種的中間體，而這些產(chǎn)品又衍生到化工領(lǐng)域中，相互交叉，相互制約發(fā)展，如鉬酸銨既是無(wú)機(jī)鹽的中間產(chǎn)品又是冶金的原料。

2.4 環(huán)保技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用

環(huán)保技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽行業(yè)的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在以下：①積極推進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)，主要是能對(duì)資源綜合利用。通過(guò)余熱鍋爐等設(shè)備對(duì)能量進(jìn)行回收利用；通過(guò)淘汰、更換能耗比較低的工藝技術(shù)及設(shè)備；通過(guò)對(duì)重污染產(chǎn)品提高準(zhǔn)入門檻和強(qiáng)化生產(chǎn)許可證管理，如對(duì)污染元兇氰化物與鉻鹽的處理，這些措施有效的抑制重污染的發(fā)展。②進(jìn)行推進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展：通過(guò)對(duì)設(shè)備凈化除塵、技術(shù)方法路線等改進(jìn)綜合利用[4]。這些措施大大提高了行業(yè)的清潔生產(chǎn)，如：鉻鹽企業(yè)解決了很多技術(shù)難題，如鉻渣替代消石灰作熔劑、水泥行業(yè)鉻渣用作水泥添加劑和礦化劑、鉻渣熔融技術(shù)等十多項(xiàng)綜合利用技術(shù)。充分說(shuō)明了人們的環(huán)保意識(shí)在增強(qiáng)，技術(shù)在改進(jìn)。③三廢治理技術(shù)及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，隨著工業(yè)發(fā)展伴隨著環(huán)境污染的產(chǎn)生，因而一批的氧化還原劑、沉淀劑、解毒劑等應(yīng)運(yùn)而生 [4]。在三廢治理的發(fā)展過(guò)程中，隨之而來(lái)的是無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)原料結(jié)構(gòu)的變化，以三廢為原料的廢副產(chǎn)品的資源化使無(wú)機(jī)鹽工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)及工藝流程有了較大的改進(jìn)及提高，同時(shí)也使無(wú)機(jī)鹽工業(yè)本身得到了較好的三廢治理，封閉流程即是這一治理的結(jié)果。今后的氟鹽生產(chǎn)將會(huì)與磷礦加工并聯(lián)，以充分利用其含氟廢氣，而盡可能減少螢石與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)氟鹽的老工藝。這些體現(xiàn)了環(huán)保行業(yè)對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用。

2.5 功能材料技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的促進(jìn)作用

由于功能材料發(fā)展需求，無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了稀土高新材料的發(fā)展，稀土高新材料的發(fā)展促使了無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品向精細(xì)化的材料工業(yè)靠攏。兩者相互輔助，相互促進(jìn)，比如在功能磁性材料、功能發(fā)光材料、功能氫材料、功能催化材料、功能超導(dǎo)材料、功能特種玻璃、精密陶瓷材料等方面，無(wú)機(jī)鹽稀土元素占據(jù)重要作用，因而無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的前途是十分廣闊的[5]。由于功能材料領(lǐng)域阻燃劑的需求量的增加，無(wú)機(jī)鹽在阻燃劑領(lǐng)域中擔(dān)負(fù)著兩個(gè)任務(wù)：一方面無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品可以直接用作復(fù)合材料阻燃劑，如氫氧化鋁、硼砂、氧化銻、溴化銨等。另一方面是為其他阻燃劑提供復(fù)配材料，如溴等。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道有機(jī)溴復(fù)合阻燃劑中經(jīng)測(cè)定含溴量可以高達(dá)75%[5]。此外，隨著航空燃料的多元化發(fā)展，為了杜絕二次火災(zāi)事故的發(fā)生，使無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品氧化鋁、聯(lián)氨等也得到快速發(fā)展。

2.6 原料提取技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽的促進(jìn)作用

原料提取技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)機(jī)鹽的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在如下方面：在資源越來(lái)越緊張的情況下，原料的開(kāi)發(fā)利用向深加工方向發(fā)展。對(duì)于礦物資源的貧化，一方面注意新資源的開(kāi)發(fā)，另一方面著重共生礦和貧礦的研究和再利用，促使加工技術(shù)的提高如海底錳瘤含有大量的錳、鉆、鎳等金屬，資源豐富，各國(guó)均在研究開(kāi)發(fā)，是很有前景的資源。我國(guó)新技術(shù)為無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了新途徑，它是提高資源開(kāi)發(fā)效率、節(jié)省已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的資源、改革工藝路線節(jié)約資源的有力措施。發(fā)展前期的沸騰床共贏技術(shù)，用于礦物質(zhì)的焙燒，提取產(chǎn)品的有效干燥[6]。這些技術(shù)無(wú)疑將對(duì)我國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展是有所幫助的。

3 無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展

無(wú)機(jī)鹽工業(yè)是基本化學(xué)品原料生產(chǎn)的工業(yè)之一，在化學(xué)工業(yè)中占據(jù)很大的地位。我國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的現(xiàn)狀：品種數(shù)量多、原料來(lái)源方便、用途多及加工方法多式多樣?，F(xiàn)有無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品80多種，工業(yè)生產(chǎn)總生產(chǎn)能力近1100萬(wàn)t[6]。我國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀：主要產(chǎn)品的生產(chǎn)路線、技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外水平；已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集散DCS控制自動(dòng)化和連續(xù)化；但在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)裝備及應(yīng)用性能等方面，與國(guó)外先進(jìn)水平仍有一定的差距。與國(guó)內(nèi)其他化工行業(yè)( 如化肥、農(nóng)藥工業(yè))相比，亦處于落后的地位。為加速我國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展，無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品的更新?lián)Q代已是目前我國(guó)的主攻方向之一，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整以適應(yīng)市場(chǎng)及高科技的需要應(yīng)當(dāng)是無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的發(fā)展方向[5-6]。雖然中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始重視，但是重視的程度有待加強(qiáng)，因此在新技術(shù)的改進(jìn)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)展較為緩慢，導(dǎo)致我國(guó)的無(wú)機(jī)鹽的產(chǎn)品、種類、數(shù)量、技術(shù)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家仍然有一定的差距，雖然某些無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品已經(jīng)排布前列，但這些產(chǎn)品大多為資源發(fā)展型，能源利用型型及勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，所以要在環(huán)境保護(hù)下，積極開(kāi)發(fā)技術(shù)革新類型的無(wú)機(jī)鹽復(fù)合產(chǎn)品，如開(kāi)發(fā)超細(xì)納米材料、可再生纖維材料、無(wú)機(jī)鹽復(fù)合高分子材料、無(wú)機(jī)鹽復(fù)合磁性材料、精細(xì)陶瓷多孔物質(zhì)等。在大方向確定下，積極開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)和難題，爭(zhēng)取工藝優(yōu)化。這些將是無(wú)機(jī)鹽工業(yè)今后應(yīng)改造及主攻的關(guān)鍵內(nèi)容[5-6]。

綜上所述，無(wú)機(jī)鹽工業(yè)是一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的重要支撐部分，它的進(jìn)步勢(shì)必帶動(dòng)其他行業(yè)的飛速發(fā)展，也為一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)帶來(lái)廣闊的前景。問(wèn)題的關(guān)鍵是如何適應(yīng)目前全球工業(yè)制造4.0的需求，結(jié)合自身優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展方向，積極開(kāi)展精 細(xì)無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品的科研、生產(chǎn)工作，向材料工業(yè)的領(lǐng)域靠攏[5]。中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)產(chǎn)品不僅是制造、消費(fèi)、出口大國(guó)，還是生產(chǎn)水平、工藝較高、精細(xì)化率高的強(qiáng)國(guó)，目前發(fā)展目標(biāo)是提高在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，將無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品屹立于世界之林。

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