元明粉产品生产技术应用现状分析

第一节 元明粉产品构成

一、元明粉行业产品分类标准

元明粉根据其中的含量、杂质及色度等分为不同的等级，现分类如下：

电子级（主含>99.99）：主要用于医药方面作为止泻剂，用量很少，目前国内没有生产，主要集中在日本。 

一类一级品（主含>99.0）：主要用于印染、合成洗涤剂、维尼纶等。 

二类一级品（主含>98.0）：主要用于玻璃、染料、造纸等工业。

三类一级品（主含>95.0）：主要用于无机盐等工业的原料或作为其他产品的填充剂等。

二、元明粉产品主要市场份额

元明粉主要产品市场份额图

第二节 国内元明粉产品生产技术应用现状

元明粉是一种基础化工原料，广泛应用于化工生产的各行各业，如造纸工业中用硫酸钠来补充制浆中碱和硫的损失；合成洗涤剂生产中添加约40%的硫酸钠作为洗衣粉的载体；在染料工业中硫酸钠是制造硫化钠的主要原料。同时，硫酸钠在玻璃、印染、纺织、制革、采矿、医药等行业都有广泛的应用。

在近几年，国内新增元明粉生产能力约100万t，其增长速度体现了需求量的增加。目前，元明粉生产厂布局合理，销售市场基本饱和，入世后出口量有所提高，总需求量回升。开发应用情况，同所有的化工产品一样，元明粉的应用也是逐步发展起来的，1987 年有关人员发现，在鸡、猪、奶牛等畜禽饲料中加入一定量的硫酸钠，对提高鸡的产蛋率、增加猪的重量、提高牛的抗病力、增加奶牛的产奶量等方面有显著效果，这一发现很快被广泛推广应用。元明粉还可作为某些禽、畜药的载体，目前，每年用于饲料添加剂方面的硫酸钠达到近万吨； 1988 年，研究发现，以硫酸钠和硅砂、煤粉为原料，经高温熔融反应后，可制成水玻璃，这一成果改变了传统的用纯碱生产水玻璃的历史，大大降低了水玻璃的生产成本；90年代后，元明粉的应用朝精细化发展，像高纯度元明粉在印染行业的使用，大颗粒元明粉在玻璃行业的应用，特细元明粉在药业上的应用等等。当然，有些研究还需要实际应用后才能体现出价值，并得以推广。

第三节 国外元明粉产品生产技术应用现状

一、元明粉市场概述

1、市场概述

国外元明粉的主要生产国有美国、加拿大、智利、阿根廷、西班牙、俄罗斯等，总产量约为650万吨。在国际贸易中，1995年元明粉贸易总量达500万吨，进口地区主要为西欧、东欧及澳大利亚。出口地区为南美、中国，北美、日本和澳大利亚，中国是最大的元明粉出口国，我国元明粉在全球享有很高声誉，2005年中国元明粉出口量约190万吨，2006年达到204万吨。近年来加拿达等国由于环保因关闭部分生产企业，日本化学工业生产下滑致使该国副产元明粉生产能力下降，巴西、印尼、韩国、泰国等主销国的经济迅速发展导致需求量大增，促使中国在“十一五”期间元明粉出口量将继续保持两位数的快速稳定增长，预计在2010年达到350万吨。

2、元明粉原材料分布情况

芒硝类矿产资源广泛存在于自然界中，储量极为丰富，目前已知世界上有30多个国家蕴藏有芒硝矿产资源。据美国矿业局《Mineral Commodity Summaries》1996年资料，世界硫酸钠储量(不包括中国)为33亿吨，储量基础46亿吨，储量较多的国家有美国、西班牙、墨西哥、土耳其、加拿大等5国，其储量占世界各国(不含中国)总储量的42.24%。

世界芒硝资源

单位：万吨

二、主要国家发展现状

1、日本是仪次于苏、美的世界无水芒硝第三人生产国。日本缺乏天然芒硝资源,利用其他工业部门的废料——主要利用人造丝工厂的废液来生产无水芒硝。日本广泛使用的真空浓缩法,并附有日本大同化学工程公司建设人造丝废液生产无水芒硝。日本大同化学工程公司用真空浓缩法生产无水芒硝,温度控制在50—100℃,设备采用不锈钢,浓缩操作在微酸性中进行,产品成色好,质量高于JIS(日本工业标准规格)标准。

2、美国和英国都已使用元明粉对电站锅炉用煤进行处理，以改善煤灰的回收，防止锅炉烟道堵塞。

3、硫酸钠对畜禽的饲养效果 

近二十多年，苏联、美国、加拿大、日本以及其他许多国家广泛利用硫酸钠作为畜禽饲料蛋白质营养强化剂，而且比蛋氨酸更便宜(硫酸钠价格只有蛋氨酸的5～6%)。以植物性饲料为主的畜禽日粮中，往往缺少含硫氨基酸。如果添加0.1～0.2%DL-蛋氨酸(化工产品，每克含硫元素0.225克)，就能把饲料中尚未利用的蛋白质充分利用起来，从而可以提高畜禽产品产量和质量，提高饲料转化率和经济效益。所以，称蛋氨酸等限制性氨基酸为饲料蛋白质营养强化剂(protein nutrient potentiator)。

另据国外研究，硫酸钠也可用作奶牛青贮饲料添加剂(silage additive)。即按每吨青贮原料添加硫酸钠0.5kg和尿素5kg(用其水溶液均匀撒入)。经青贮后可使青贮饲料中粗蛋白质含量提高4.9%，胡萝卜素含量提高27.5%。饲喂这种青贮饲料可节省精料20～30%，并可使产奶量提高9.01%。

第四节 我国元明粉产品技术应用成熟度分析

我国硫酸钠的规模化生产始于50 年代,是以芒硝为原料进行的,其生产方法有熔融法、熔融—蒸发法、盐析法及全溶蒸发法;在形式上经历了从“平锅法”、“火塔法”、“单效蒸发”、“自然循环”、“真空蒸发”到“多效真空蒸发强制循环”的过程。经过多年的生产经验积累及不断的技术改造,元明粉生产工艺趋于成熟,生产设备基本定位。

随着各行业对元明粉产品质量要求的提高,目前,各生产厂家均采用“全溶蒸发”脱水法进行生产。蒸发流程因原料结构不同也有所区别,有以山西运城为代表的“四效顺流余热化硝”、四川为代表的“五效逆流”及江苏南风等地的“五效错流”真空蒸发生产工艺;蒸发装置以“外热式强制循环蒸发器”为主,少数厂家采用“内热式强制循环蒸发器”,但因产量、消耗等原因,后者有被淘汰的趋势;离心干燥装置都较一致,采用旋液分离器、连续推料卧式离心机,配以气流干燥器,生产的产品能达到有关标准;包装工序多年来一直是磅秤计量、人工包装,2001 年山西南风运城元明粉四厂首先采用了自动包装计量技术,从根本上解决了产品计量误差、工人的劳动强度、环境污染等问题,应用效果较好,已经在推广之中。

第五节 元明粉产品生产技术与应用市场关系

作为基础化工低值原料，除了采用做大规模、研制特种芒硝等以降低成本外，更好的办法就是靠近资源地因地制宜地向产业链纵深延伸，找到合适的途径来获得产品附加值的有效提升。

我国生产元明粉的方法有熔融法、熔融一蒸发法、盐析法及全溶蒸发法等；形式上经历了由平锅法、火塔法、单效蒸发、自然循环、真空蒸发到多效真空蒸发强制循环的过程。设备的更新换代主要是出于生产效率、成本和能耗等的考虑。

第六节 不同生产工艺优缺点比较分析

1、元明粉生产普遍采用全溶蒸发脱水法。

该法能保证元明粉的质量，但该法的两个核心设备蒸发器出现加热管结垢现象，导致加热管堵塞，传热面积降低的现象；生产元明粉煤耗大，排除的CO2加速温室效应。所以如何降低能耗，减少CO2排放也是关键。工业副产Na2SO4浪费比较严重：我国每年副产Na2SO4约100万吨，回收率低于50%。

2、转化法系以氯化钾生产的副产品高低温盐做原料制取无水硫酸钠。

在一定温度和配料条件下，经过三段转化，硫酸镁和氯化钠先转化成白钠镁矾，再转化为无水钠镁矾，最后转化成无水硫酸钠。整个转化过程为连续逆流操作。浆料靠机械推动和提升，液体依位差而逆向溢流，各段之间互相联系和影响，第一段转化控制在Ph值3～4，温度55～70℃下发生反应，生成白钠镁矾浆料进人一段沉降器增稠后，再送到二段转化槽；二段转化Ph4～5，温度在100℃左右；第三段转化条件控制Ph5～6，温度55℃左右在搅拌下，无水钠镁矾与氯化钠水溶液反应生成无水硫酸钠，经离心分离、干燥，制得无水硫酸钠。

此法成本高，回收率低，消耗硫酸，杂质不易除去，所得产品色泽较差，但设备简单。