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文檔簡介

金屬萃取劑行業現狀環境友好的新型表面活性劑成為熱點隨著國家對環境保護的日益重視,研究和開發溫和、安全、高效的功能性和環境友好的新型表面活性劑成為近期表面活性劑的熱點。如生物表面活性劑以其生產原料來源廣、價廉、表面活性高、乳化能力強、起泡性好、無毒、環境友好、能被生物完全降解、生物相容性好、不致敏和可消化等優點而備受人們的青睞。未來市場表面活性劑的發展方向將主要集中在綠色溫和型表面活性劑、高分子表面活性劑、元素型表面活性劑這幾個方向。表面活性劑在制漿造紙工業中的應用紙張是由紙漿制成的。紙漿則是以某些植物,如木材、草類、棉為原料,利用化學方法或機械方法除去其中全部或大部分雜質,得到的純凈或近于純凈的植物纖維漿。紙漿中除了構成纖維的主要成分纖維素外,還含有半纖維素、木質素和少量樹脂、色素、膠質等物質。就造紙而言,纖維素和半纖維素是構成紙漿的基本成分,而其他雜質組分存在于紙漿中對紙的質量造成不良影響,在造紙過程中應盡量除去,故在紙張形成過程中需使用化學助劑。化學助劑可分為過程助劑和功能助劑兩大類,過程助劑是以促進和改善紙頁形成過程效率為主,防止產生波動和干擾的化學品,包括助留劑、助濾劑、樹脂控制劑、消泡劑、成型助劑、防腐劑、網和毛氈清洗劑等;功能助劑是以提高最終產品使用性能和質量的化學品,包括干強劑、濕強劑、施膠劑、填料、染料、增白劑、柔軟劑等。在制漿造紙工業中廣泛采用表面活性劑作為化學助劑應用于蒸煮制漿、廢紙脫墨、紙張抄造、成品整飾、紙張加工、廢水處理等工藝過程中,對于改進工藝,提高產品質量、增加經濟效益、減少環境污染起著重要的作用。表面活性劑在蒸煮制漿中用作樹脂脫除劑和分散劑以及木片和棉纖維滲透劑;在廢紙制造再生漿的過程中用作廢紙脫墨劑;在紙張施膠工序中用作施膠劑和乳化劑;在抄紙過程中用作消泡劑、毛氈清洗劑;在紙張涂料中用作分散劑、消泡劑、潤滑劑、防腐劑、抗靜電劑、乳化穩定劑;在薄型紙制品加工中用作柔軟劑和潤濕劑等。表面活性劑在納米材料中的應用納米材料科學是一門新興的并正在迅速發展的科學,是近些年來材料科學研究的熱點之一。而表面活性劑是由性質不同的疏水和親水部分構成的兩親性分子,由于其兩親分子結構在溶液中產生疏水效應,使表面活性劑分子在一定條件下,可以有序的排列形成各種結構的表面活性劑分子有序組合體。兩親分子的有序組合體是構成生命基本結構單元的基礎,也是目前制備功能性材料或實現某些化學物質的功能化而依賴的一種重要手段。近年來,科學家們利用表面活性劑在溶液中形成的各種分子有序組合體(如膠束、反膠束、微乳液、溶致液晶以及囊泡等)作為反應介質或模板,可以有效地對納米粒子的大小和形貌進行調控,其中作為微反應器的反膠束所形成的水池是一個特殊的納米空間,由于其尺寸小且彼此分離,在水池中生成的納米粒子也呈單分散,并且生成粒子表面覆蓋有表面活性劑,可以抑制粒子發生團聚,受到了人們極大的重視。表面活性劑行業發展前景和態勢(一)節能環保政策推動了表面活性劑行業發展從1992年《聯合國氣候變化框架公約》明確要求控制二氧化碳排放開始,到2020年《巴黎協定》國際氣候治理格局的形成,節能環保已經成為全球工業化進程中的共同目標。近年來,我國將碳達峰、碳中和上升為國家戰略,從宏觀上總領了全國節能降碳工作的發展,同時頒布了能源消費強度、總量雙控、環保督察制度等具體措施,旨在解決工業快速發展中伴生的生態、能效問題,以最終達到經濟社會發展綠色轉型的目標。行業下游應用領域均為節能環保相關領域,其中濕法冶金屬于排放少、能耗低的清潔冶金工藝,資源回收、工業污水處理等均為環境治理、可持續發展的前沿課題,符合綠色發展的要求,受到政策鼓勵。(二)銅需求量的穩定增長及濕法冶金的普及帶動了銅萃取劑的發展銅是一種重要的有色金屬,在電力、家電、交通運輸、電子和建筑等領域都有著廣泛的應用。銅產業是工業化的重要支撐產業,是國民經濟的基礎產業之一。近年來銅在新能源汽車以及風力發電等新興產業中也有著廣泛的運用,新興產業的快速發展已經成為全球銅需求的重要增長點。在全球范圍內,金屬冶煉的主要方式包括火法金屬冶煉和濕法金屬冶煉。火法金屬冶煉簡稱火法冶金,是指將金屬礦石置入冶金爐中進行長時間的高溫灼燒,使其發生氧化還原反應,進而使其中的目標金屬和雜質分離,以實現金屬提純的過程,是一種通過高溫灼燒等物理反應提純金屬的工藝技術。濕法金屬冶煉簡稱濕法冶金,是指將金屬礦石置入酸性溶液中,經過浸出-萃取-電積等一系列的生產工序,使其中的目標金屬離子進入液相,利用有機溶劑萃取分離、富集來實現金屬提純的過程,是一種通過萃取等化學反應提純金屬的工藝技術。相較于火法冶金,濕法冶金不需要高溫灼燒的反應過程,具有能耗更低、污染更少、操作友好的優點,此外,濕法冶金由于提純效率高,更適用于含礦量較低的貧礦、尾礦的冶煉提純。在節能環保的政策支持以及全球礦石品位逐漸下降的背景下,濕法冶金有望逐漸替代火法冶金,成為冶金工藝的主流。根據智利國家銅業委員會的統計數據,按照同等金屬冶煉的產出率測算,濕法冶金與火法冶金在生產過程中所消耗的燃料和電能差異較大,將消耗的燃料和電能換算成排放的溫室氣體,可體現出不同冶金工藝的能耗和排放比較。無論從能耗還是排放的角度比較,濕法冶金均遠低于火法冶金,體現出其更加節能、環保,更符合當前全球綠色化、節能化和環境保護的政策趨勢。火法冶金反應步驟較多,需要經過焙燒、熔煉、吹煉、蒸餾與精餾、熔鹽電解等過程,工藝流程冗繁,資源難以循環利用;濕法冶金反應流程簡單,金屬萃取劑經過一定的處理后可以再生循環使用,節約了資源,降低了成本。濕法冶金對銅礦石的品位要求顯著低于火法冶金,說明濕法冶金適用于品位較低的礦石冶煉,此外,濕法冶金還能冶煉品位更低的貧礦、廢礦。隨著全球礦產資源的加速開采,存量礦石品位逐漸下降,濕法冶金工藝的適用范圍越來越廣。綜合原因,最近幾十年,銅的濕法冶煉獲得了長足的發展,根據國際銅業研究協會(ICSG)的統計數據,1960年以來,濕法冶銅的產量逐漸提升,到2020年,全球采用浸出-萃取-電積工藝濕法冶銅的產量已達390萬噸,約占全球銅總產量的16%。2020年前后,隨著碳排放的限制以及能源成本的提高,濕法冶銅越來越受到礦業企業的青睞,已成為新開采或擴產銅礦的主流工藝選擇,從已獲知的公開數據看,目前全球新開采或者擴產的大型銅礦,諸如洛陽鉬業在剛果(金)KFM項目銅礦、俄羅斯最大的銅礦項目UdokanCopper等,也預計采用濕法冶煉的工藝,使得濕法冶銅的占比得到進一步提高。未來,隨著對綠色化生產、生態發展重視程度的進一步提高以及存量礦產品位的持續下降,濕法冶銅有望替代火法冶銅成為冶煉的主流工藝,從而獲得更好的發展。(三)汽車電動化趨勢帶動了表面活性劑發展在降碳政策和市場需求的雙輪驅動下,全球汽車電動化趨勢顯著,新能源汽車行業正處于快速發展階段,根據IEA(國際能源署)預測,2021-2030年全球新能源汽車增長率預計將達到30-36%。動力電池是新能源汽車的核心組成部件,占整車成本的35-40%。在當前動力電池的技術路線中,以鋰電池為發展的主流,具體包括磷酸鐵鋰電池(其正極主要成分為磷酸鐵鋰)、磷酸錳鐵鋰電池(其正極主要成分為磷酸錳鐵鋰)、三元鋰電池(其正極主要成分為鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰)和錳酸鋰電池(其正極主要成分為錳酸鋰)等。在不同類型電池中,鎳、鈷、錳、鋰等金屬由于其優異的性能特點在新能源電池中起到重要的作用,是新能源電池所使用最廣泛的金屬。根據IEA(國際能源署)發布的《2021年全球電動汽車展望》,2020年底全球電動車保有量約為1,080萬輛,同時該報告對2030年的電動車保有量分兩種情況進行了預測:若按照現有各國政府的電動車發展規劃預測,到2030年,全球電動車數量將達到1.45億輛,年平均復合增長率約30%;若各國政府以現有規劃為基礎,施行更加嚴格的減排、降碳措施,2030年全球電動車數量或可達到2.3億輛,年平均復合增長率約36%,電動車市場占有率達到12%。伴隨著電動車的快速發展,鈷、鎳、鋰等作為新能源電池的重要金屬元素,其需求得以快速增長。根據嘉能可(GLENCORE)預測,預計到2030年全球電池用鈷需求量可達26.30萬噸,較2021年的3.28萬噸,年均復合增長率達到26%;根據加拿大鎳業(CANADANICKEL)預測,預計到2030年全球電池用鎳需求量可達154.79萬噸,較2021年的30萬噸,年均復合增長率達到20%;根據多家機構的預測,到2025年,全球動力電池用鋰需求量可達107.7萬噸,較2021年的31.2萬噸,年均復合增長率達到36%。除鈷鎳鋰外,錳和釩金屬在各類電池中被廣泛應用,其中,錳是三元鋰電池、錳酸鋰電池的重要金屬元素之一,而全釩液流電池由于其可長期儲存能量并循環使用,也是未來動力和儲能電池的發展方向之一。在全球新能源電池金屬需求量快速增長的同時,制備、提純和回收金屬的技術不斷更新迭代,采用金屬萃取劑提純及回收金屬作為一種前沿、環保的新興技術,其應用和推廣已提上了日程。綜上,在全球汽車電動化的背景下,鈷、鎳、鋰、錳、釩等電池金屬的需求將大幅提升,刺激了相應金屬制備、提純及回收技術的發展,萃取作為更加綠色、節能和環保的金屬制備方式,符合新能源汽車產業綠色環保的特征,有望得到更廣泛地普及和應用,這也有效地推動了新能源電池金屬萃取劑的發展。(四)酸霧抑制劑礦物浮選劑等其他特種表面活性劑的市場前景酸霧抑制劑主要用于濕法冶金的電積過程,能夠抑制酸霧排放,保護工人健康、防止環境污染。由于濕法冶金工藝不斷普及,以及健康、環保意識的不斷增強,酸霧抑制劑作為一種新型健康、環保的綠色工業助劑,正在全球市場中逐漸普及,未來市場發展空間廣闊。礦物浮選劑主要用于冶金前端的礦石選別,無論是火法冶金還是濕法冶金,均會使用礦物浮選劑進行礦石選別,市場需求量較大。中國表面活性劑行業產銷量表面活性劑(SAA)是指在其分子中至少含有一個對顯著極性表面具有親和性的基團(以保證它在大多數情況下的水溶性)和一個對水幾乎沒有親和性的非極性基團的化合物,其應用領域廣泛,全球品類超過6000種,被譽為工業味精。表面活性劑具有潤濕或洗滌、分散、防腐、增溶、抗粘、抗靜電等一系列物理化學作用,其分類方法有多種,其中按生產用原材料劃分,可以分為天然油脂基表面活性劑和石油基表面活性劑;按用途劃分,可分為日用表面活性劑和工業用表面活性劑;按表面活性劑在水溶液中的電離特性劃分,表面活性劑主要分為陰離子、非離子、陽離子及兩性離子四大類。自2014年表面活性劑產銷量大幅提升以來,近年來我國表面活性劑產銷量基本維持在210萬噸左右,2018年由于統計渠道和統計企業數增加,我國表面活性劑行業主要產品產量較2017年呈現大幅增長,其中2018年中國表面活性劑產量為243.22萬噸,銷量為242.11萬噸。由于原材料易得、成本較低,性能較好等特點,陰離子表面活性劑是目前第一大類產品,2018年國內陰離子表面活性劑產銷量分別為120.3和120.7萬噸,產出占比達49.5%;非離子表面活性劑則為第二大類產品,除大單體外,2018年非離子表面活性劑產銷量分別為103.3和102.1萬噸,占比達42.5%。目前,國內主要陰離子表面活性劑產品包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)、烷基苯磺酸鹽(LAS)、烯烴磺酸鹽(AOS)及其他陰離子產品等,其中AES和LAS銷量占比最大,2018年銷售量分別為55.74萬噸、51.73萬噸,占比46.18%和42.85%。由于自身結構的特點使得表面活性劑具有獨特的化學性質,在各個領域都能夠得到很大的應用。從下游需求市場來看,洗滌劑是表面活性劑的最主要應用領域,占比達51%,其次為化妝品、紡織業及食品工業,分別占比11%、8%和6%。全球表面活性劑消費市場主要分布在中國、美國、歐洲發達地區及南美大國,從年消費量占比來看,亞洲地區占比最大,合計約占全球消費市場的40%,其中中國地區消費量占比約為17%;北美和歐洲共計約占全球市場的一半。表面活性劑行業技術水平及技術特點特種表面活性劑由于其具有特殊的化學結構以及特定的工業用途,因此對產品的純度、穩定性和精細化要求較高,行業內企業普遍注重技術研發和產品創新,行業技術更新迭代較快。本行業的技術水平主要體現在高精度控制的化學合成技術以及精細化定制的配方研發水平上。我國是世界上最早采用溶劑萃取的方式制備銅的國家,膽水冶銅法乃是我國的首創,北宋科學家張潛(1025-1105年),結合前人經驗和長期實踐總結出一套完整的以溶劑萃取的方式提純金屬銅的工藝,稱為膽礬水浸為銅,開創了濕法冶銅的先河,其中膽礬水即為金屬萃取劑的前身。隨著全球工業化的發展,西方逐漸掌握了現代金屬冶煉的核心技術,相應地,金屬萃取劑作為現代濕法冶金的核心助劑,也逐漸被巴斯夫、索爾維等國際化工巨頭所壟斷。直到近十年,響應國家產業政策、順應世界化工發展趨勢,我國才逐漸有了以康普化學為代表的民營企業,經過不斷的鉆研和探索,研制出了高性能的金屬萃取劑,打破了國外的壟斷。近年來,在各種金屬礦產冶煉需求的推動下,隨著技術水平的提高,金屬萃取的種類不斷擴充,從銅逐漸擴展到鈷、鎳、鋰、錳、釩、鋅、鍺、鈀、銠等金屬,理論上,化學元素周期表上的所有金屬都可以被萃取。其應用領域也從濕法冶金逐漸擴展到資源回收、污水處理、石油石化等領域,萃取劑配方愈來愈多樣化,可以滿足不同金屬的萃取需求和不同的冶金工藝場景,為金屬萃取劑行業的技術發展和創新指明了方向。決定金屬萃取劑性能的關鍵技術包括了化學合成技術和配方研發水平。化學合成技術的主要要求是高精度控制,主要體現在原材料的甄選、工藝流程的把控、反應設備的運用以及循環生產上。原材料上,隨著合成精度要求的提高,生產企業對原材料的質量、純度、環保性能要求越來越高,需要通過電子天平、色譜儀、水分測定儀、紫外可見分光光度計等精密設備,結合化學分析和儀器分析技術,甄選原材料,以保證化學合成原料的高質、高效;工藝上,化學合成對反應時間、反應條件等有著嚴苛的要求,反應時間上,通過中控取樣HPLC(高效液相色譜儀)檢測的控制技術手段,可以將反應時間精確到分鐘,反應條件上,溫度、濕度、酸堿性、冷卻度、物料配比等均對化學合成的效果產生重要影響,需要通過自動化設備與人工管控相結合的方式,逐一對反應條件進行精準控制,保證合成反應的穩定、高效;設備上,隨著諸如連續離心萃取機、連續精餾塔等一批高精度、高性能化學合成設備在生產中的普及應用,提高了合成反應效率、降低了生產成本;循環生產上,通過石墨吸收塔、蒸餾塔等循環生產設備的應用,對反應過程中產生的鹽酸、甲苯及甲醇等排放物或棄置物進行循環回收利用,以提高產品利用率,減少污染。配方研發水平主要體現在精細化定制上,包括對目標礦石的精準分析以及對配方的特定化研制上。礦石分析上,行業企業利用原子吸收光譜分析技術,結合儀器分析,對目標礦石的金屬成分、品位、酸堿性以及雜質特性等各項參數指標進行有針對性、高精度的分析,為金屬萃取劑的配方、選型提供全面的數據支撐;配方研制上,行業企業通常積累了較為強大的配方數據庫資源,結合礦石分析的數據,選用各種類型的添加劑進行物理添加,再運用特定軟件模擬萃取劑反應效果,不斷調試萃取劑的酸堿性、親水親油性以及化學空間結構,研制出最符合目標礦石特點的產品配方,以滿足客戶定制化的產品需求,提高客戶的生產效率。酸霧抑制劑主要通過其中的含氟結構與有機酸結合形成氟碳化合物,氟碳化合物具有較強的酸霧抑制能力和穩定性,氟碳化合物的合成能力是決定酸霧抑制劑性能的核心技術。表面活性劑行業發展情況及發展趨勢表面活性劑作為一類重要的精細化工產品,其固有的化學結構在液體狀態下可以顯著地改變作用物表面的性質,實現特定功能,因此在工業、農業、日常生活以及新材料等領域得到廣泛應用。其中,特種表面活性劑是具有特定工業用途、小品種、高附加值的表面活性劑,其主要應用在對技術水平和精細化程度要求更高的特殊工業領域,發揮著比普通表面活性劑更重要的作用。本行業的上游行業為石油化工和基礎化工行業,為本行業提供基礎原材料,本行業的下游行業主要為濕法冶金行業,還包括電池金屬回收、城市礦山資源處置、污水處理、礦物浮選等行業。(一)精細化工行業發展情況及發展趨勢精細化工全稱精細化學品工業,也被稱為專用化學品制造業。精細化學品是在基礎化學原料以及基本化學反應的基礎上,通過精細化的化學反應進行深加工,制取具有特定功能、特定用途、高附加值的專用化工產品。精細化工具有研發投入高、工藝控制嚴格、產品附加值高、技術更新迭代快等特點,行業企業普遍注重產品的精細化、定制化生產以及為客戶提供持續的技術服務與產品升級。精細化工產品具有特點:品種多,具有特定功能和特定用途;更新快,對技術研發要求較高;商品性強、附加值高,需要生產企業從客戶需求出發,為客戶提供具有特定功能的定制化產品;質檢嚴格,要求生產企業精細化生產,確保產品的物化指標和使用性能。此外,精細化工產品的生產過程涉及多個化學領域,不僅包括化學合成,還包括計量分析、儀器分析、物理化學、計算機等,例如金屬萃取劑的研發與生產,就涵蓋了化學合成、物理復配、儀器分析、劑型加工、計算機軟件模擬試驗等多個學科領域,具有較高的技術含量。精細化工產品種類繁多、用途廣泛。產品種類上,涵蓋了農藥、染料、涂料、顏料、試劑和高純物、信息用化學品、食品和飼料添加劑、粘合劑、催化劑和各種助劑、化學藥品和日用化學品、功能高分子材料等11個產品類別,產品用途上,可廣泛應用于農業、紡織業、建筑、冶金、造紙、食品、消費品、醫藥、國防、、資源回收、新能源、新材料等行業。精細化工作為化學工業的重要分支,是綜合性較強的技術密集型產業,直接應用于國民經濟和高新技術的各個領域。國際上,美國、歐洲、日本等發達國家都十分重視精細化工的發展,國際化工巨頭巴斯夫、陶氏杜邦、拜爾等一直都在持續加大對該領域的布局;在我國,精細化工行業起步較晚,但也處于快速成長階段,近年來,我國制定了以去產能,補短板為核心,以調結構,促升級為主線的化工產業政策,其中精細化工就屬于補短板和結構升級的重點布局領域,受到產業政策的大力支持,精細化工產業的發展和進步已成為我國化工產業結構調整和產業升級的戰略重點。根據咨詢機構IndustryResearch預測,2020年全球精細化工行業市場規模達1,725.10億美元,預計2027年將增加至2,785.10億美元,年均復合增長率達7.10%。(二)表面活性劑行業發展情況表面活性劑可歸類于精細化工產業下的催化劑和各種助劑分支,屬于精細化工的子行業。表面活性劑作為一類重要的精細化工產品,可以通過其特有的親水—親油基團在溶液表面定向排列,改變目標溶液表面張力從而顯著地改變被作用物的表面性質,使其能夠滿足特定的用途。表面活性劑具有性能特殊、表面活性高、適用范圍廣、對工藝技術要求高等特點,因此在工業、農業、日常生活以及新材料等領域都具有廣泛應用,工業生產中所使用的表面活性劑通常被稱為工業味精,可見其應用范圍之廣泛。表面活性劑可分為大品種表面活性劑和小品種表面活性劑。大品種表面活性劑指市場規模較大、在生產生活中運用較為廣泛的表面活性劑,通常具有產業規模大、市場應用成熟、產品價格適中、商業附加值偏低等特點,包括生產生活中比較常見的日化用品、涂料、減水劑等。小品種表面活性劑指具備特定功能、用于特殊工業領域的表面活性劑,通常具有市場規模較小、產品技術含量高、產品的細分型號多部分甚至需要定制化、商業附加值普遍較高等特點,代表性的小品種表面活性劑包括有金屬萃取劑以及碳氟表面活性劑等。早在工業革命時期,西方國家就開始生產表面活性劑,經過多年的發展,技術和產品門類已非常成熟。

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