【正文】 ........................................................................................................ 51 環(huán)保新材料 機 密 4 第一節(jié) 產(chǎn)品介紹 項目提出的理由與過程 活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑 材料。 它是利用 植物、煤炭、化工料、污泥 等 為 原料，通過 熱解碳化 、催化活化、漂洗 、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成。 石化行業(yè) 主要用于脫色、 脫臭 、 催化劑載體 ；食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化； 市政家庭 的香煙濾嘴、木地板防潮、 家庭居室空氣凈化 、汽車汽油蒸發(fā)污染控制， 市政自來水凈化 等。 我國活性炭平均每年出口增長率大約在 10%左右，已經(jīng)形成了相對穩(wěn)定的出口市場。盡管我國的活性炭是世界上的生產(chǎn)大國，但并不是活性炭強國，我國的活性炭生產(chǎn)企業(yè) 90%是小企業(yè) ，生產(chǎn)活性炭的廠家大部分規(guī)模不大 （年產(chǎn)活性炭小于 10000 噸） ，新產(chǎn)品開發(fā)能力差，不能滿足日益增長的市場需求，市場缺口很大 ，尤其是 優(yōu)質(zhì)、專用型和技 術(shù)含量較高的活性炭仍然需要進口。 環(huán)保新材料 機 密 5 污泥處理已經(jīng)成為世界各國的共性問題，我國政策要求縣級以上城市必須建設(shè)污水處理廠，從污水處理廠出來的污泥已經(jīng)成為市政的頭痛問題。通常，噸污水大約產(chǎn)生污泥 ，目前， 全國城市 污水處理總規(guī)模將達到 1108 m3/d， 污泥 量達到 5104 t/d。目前，各大城市基本上采用付費處置的方式解決城市污泥問題，通常噸污泥的處置補貼費為 50200 元。該技術(shù)與現(xiàn)有污泥處置技術(shù)相比，其 主要優(yōu)點在于能夠同時滿足污泥處理的減量化、無害化、資源化的“ 三 化”要求。 發(fā)達國家在煤炭資源利用方面 ,為減少對大氣的污染 ,一般對直接燃煤采取限制性措施 ,但對煤的液化、氣化和非燃料利用一直給 環(huán)保新材料 機 密 6 予鼓勵。褐煤的煤化程度淺 ,水分高 ,熱值低 ,在工業(yè)應用方面遠不如其它煤種廣泛 , 我國的褐煤儲量約為 41101億 t , 是有 待開發(fā)利用的煤炭資源。該技術(shù)方案是基于試驗證明的污泥和褐煤共碳化“協(xié)同效應”原理，充分利用污泥和褐煤在高溫碳化過程中發(fā)生的“協(xié)同效應”，同時達到 提高 產(chǎn)品質(zhì)量與降低 生產(chǎn)成本 的雙重效果，進一步增強項目產(chǎn)品的市場競爭能力。（ 3）技術(shù)優(yōu)勢：本項目實施的關(guān)鍵在于所用的原料和原料之間的配比，這方面的技術(shù)在國內(nèi)外尚屬首次， 項目實施單位具有專利技術(shù)的獨家壟斷性，因此，項目技術(shù)方面具有獨占市場的優(yōu)越性。 產(chǎn)品 加工 原理 本項目產(chǎn)品 是具有豐富微孔結(jié)構(gòu) 的 活性炭。其主要加工過程是：通過原料按比例定量混合 +干燥脫水 +成型 +碳化 +高溫活化 +冷卻 +脫灰 +干燥 +整粒 +包裝 等工藝過程 ，將原料加工成活性炭產(chǎn)品。高品質(zhì)的活性炭要求有豐富的孔容積和微孔結(jié)構(gòu)，活性炭產(chǎn)品質(zhì)量的表征通常采用比表面積 、 碘吸附值 、 亞甲基藍吸附值 、 苯酚吸附值 等指標。 活性炭品質(zhì)的高低主要與生產(chǎn)原料 的選取和加工工藝兩個方面決定的。活性炭原料要具有易得性和廉價性，同時含有豐富的揮發(fā)物質(zhì)和除碳、氫外的雜原子物質(zhì)（如硫、氧、氮等），因為揮發(fā)組分和雜原子物質(zhì)均有利于生成多孔結(jié)構(gòu)。 項目主要原料污泥與褐煤的成份分析結(jié)果分別如表 1 和表 2所示?；钚蕴可a(chǎn)工藝 通常是將原料先炭化除去其中的可揮發(fā)成分，生成富碳的固體熱解物，然后再利用二氧化碳、水蒸氣等氧化性氣體與含碳材料內(nèi)部的碳原子反應，通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔而形成豐富的微孔。 活化是決定活性炭品質(zhì)的最重要環(huán)節(jié)。 化學活化就是在原料中加入化學活化劑（如氯化鋅、碳酸鉀、磷酸、氫氧化鉀等），然后在高溫條件下進行活化處理，最終達到提高活性炭品質(zhì)的效果。 因此，目前工業(yè)上大多 環(huán)保新材料 機 密 9 不采用化學活化法生產(chǎn)活性炭，轉(zhuǎn)而采用物理活化法。 物理活化法制備活性炭常用的活化劑是二氧化碳和水蒸氣。采用的原材料不同，同時活化溫度、活化時間和活化劑流量等活化條件也影響了活化效果。活性位的形成機制以及在微晶石墨層水平及垂直方向上炭的相對反應速率決定了孔的結(jié)構(gòu)變化。 H2O 分子的尺寸較 CO2 分子的尺寸小， H2O 在顆粒間的擴散速率大于 CO2 的擴散速率，所以， 前者活化溫度在 800~850 ℃范圍，后者活化溫度在 900 ℃以上。二氧化碳活化可以制備出比表面積 3 000 m2/g左右的活性炭，但是活化時間長達上百小時。研究表明，粒徑為 ~ mm 的椰殼炭以水蒸氣和 CO2 活化 10~17 h 可以制備出比表面積超過 2 700 m2/g 的活性炭。在炭化料中加入其他鉀鹽均有明顯的催化作用；鉀元素質(zhì)量分數(shù)在 6 %時，所得活性炭的比表面積最大。活性炭在工業(yè)上的主要用途為： (1) 用于液相吸附 自來水、工業(yè)用水、電鍍廢水、純凈水、飲料、食品、醫(yī)藥用水凈化及電子超純水制備；蔗糖、木糖、味精、藥品、檸檬酸、化工產(chǎn)品、食品添加劑的脫 色、精制和去雜質(zhì)純化過濾；油脂、油品、汽油、柴油的脫色、除雜、除味、酒類及飲料的凈化、除臭、除雜；精細化工、醫(yī)藥化工、生物制藥過程產(chǎn)品提純、精制、脫色、過濾；環(huán)保工程廢水、生活廢水凈化、脫色、脫臭、降 COD。 (3) 用于高要求領(lǐng)域 催化劑及催化劑載體 (鈀、釕、銠、鉑 )、貴重金屬回收及黃金提??；血液凈化、汽車炭罐、高性能燃料電池、雙層超級電容器、鋰離子電池負極材料、貯能材料、軍事、航天等高要求領(lǐng)域。 乙烯脫鹽水（精制填料） —— 乙烯裝置 。 水凈化及污水處理 —— 上水及下水的深度處理 。 環(huán)保新材料 機 密 12 ◎ 化工行業(yè) ： 化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收、及油脂等的脫色、精制 。 ◎ 黃金行業(yè) ： 黃金提取 —— 適用炭漿法、堆浸法提金工藝 尾液回收 —— 金礦的廢物利用及環(huán)境保護 ◎ 環(huán)保行業(yè) ： 用于污水處理、廢氣及有害氣體的治理 。 產(chǎn)品技術(shù)指標 表 4 為本產(chǎn)品的 主要 技術(shù)指標 ，本產(chǎn)品 性能與達到了 木質(zhì)活性炭 產(chǎn)品 相當?shù)?水平。 主要掌握以下核心技術(shù)： （ 1） 優(yōu)化城市污泥和褐煤的配比 項目以處理城市污泥為主，同時兼顧碳平衡和系統(tǒng)能量自平衡。兼顧碳平衡和系統(tǒng)能量自平衡， 主要是調(diào)節(jié)褐煤的配入比例，達到碳平衡和能量平衡，最終達到提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的雙重效果。 本項目以熱煙氣為熱源將污泥與褐煤混合 干燥脫水，然后對干燥脫水后的物料進行加工造粒 ，造粒后物料進行高溫碳化處理。干燥后物料進行造粒加工，更加有利于增加顆粒強度，有利于后續(xù)熱解碳化處理?；谏鲜鲈?，本項目采用物理活化為主化學活化為輔的疊加活化法，通過對活化參數(shù)的進一步優(yōu)化，獲得綜合成本最低、系統(tǒng)效益最大的活化方案，最終實現(xiàn)產(chǎn)品較大的市場競爭優(yōu)勢 。其主要技術(shù)和裝備包括以下幾個部分：（ 1）基本工藝參數(shù)的優(yōu)化確定，主要包括原料配比優(yōu)化和活化參數(shù)優(yōu)化。（ 2）工藝設(shè)備系統(tǒng)的研制，包括干燥造粒設(shè)備系統(tǒng)，熱解碳化設(shè)備系統(tǒng)，高溫活化設(shè)備系統(tǒng)以及后續(xù)的脫灰與整粒設(shè)備系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)活性炭生產(chǎn)系統(tǒng)相比，本項目以 城市污泥和年輕褐煤為原料，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)活性炭，技術(shù)方面只需要將污泥和褐煤按照比例配合預處理加 工成活性炭生產(chǎn)原料即可，這方面的技術(shù)也是成熟可靠的，因此，本項目技術(shù)屬于成熟技術(shù)的集成優(yōu)化技術(shù)，可以直接應用于工業(yè)化生產(chǎn)。 圖 1 活性炭生產(chǎn)示意圖 圖 2 粉狀活性炭 圖 3 塊狀活性炭 圖 4 柱狀活性炭 環(huán)保新材料 機 密 16 第二節(jié) 產(chǎn)品市場分析 國內(nèi)外市場狀況分析 （一）我國活性炭產(chǎn)能及生產(chǎn)量分析 我國活性炭工業(yè)起步于上世紀 50 年代，最初的生產(chǎn)規(guī)模只有幾千噸，隨著工業(yè)發(fā)展對活性炭的需求增加，我國活性炭工業(yè)也逐漸發(fā)展壯大，到 20 世紀 90 年代我國活性炭生產(chǎn) 能力已經(jīng)達到 10 萬噸規(guī)模。目前我國活性炭生產(chǎn)能力在 6070 萬噸之間，產(chǎn)品主要以煤基活性炭為主，具有一批大型化、自動化程度高的活性炭生產(chǎn)廠家，主要分布在煤炭資源豐富的山西、寧夏等地，如山西新華活性炭 ，寧夏華輝活性炭等。隨著金融危機的淡化，我國環(huán)保要求的日趨嚴格，活性炭行業(yè)進入恢復發(fā)展期，許多活性炭制造項目開始規(guī)劃進行，許多大型活性炭廠家也正積極擴建擴大產(chǎn)能，如 07 年神華集團投資的 12 萬噸活性炭項目開始在新疆建設(shè)，目前已形成 2 萬噸每年的生產(chǎn)能力，太西煤集團也正在進行 20 萬噸活性炭項目。目前山西省年產(chǎn)能為約 15 萬噸，寧夏為 14 萬噸左右，江西和山東省也有近 8 萬噸的年生產(chǎn)能力。隨著環(huán)保要求的逐漸提高，未來世界活性炭市場需求仍然會持續(xù)增長， 據(jù)弗里多尼亞集團的最新報告顯示，未來 5 年全球活性炭需求有望以年均 %的速度快速增長，到 2021 年全球活性炭需求將達到 170 萬噸。 目前我國活性炭生產(chǎn)能力在 6070萬噸之間，是活性炭生產(chǎn)大國，卻較少將活性炭用于環(huán)保領(lǐng)域。我國正努力實現(xiàn)由活性炭生產(chǎn)大國向活性炭消費和應用大國轉(zhuǎn)變。 2021 年我國活性炭市場總需求量約為 萬噸，預計 2021 年國內(nèi)將達 萬，用于水處理和氣體處理的將達 12 萬 噸。 2021 年 1 月 1 日起其他設(shè)市城市及其他地區(qū)承擔上述城市加油站汽油供應的儲油庫、加油站也要實施油氣回收措施” 進一步增大了活性炭市場潛力。表 5 顯示了我國 2021 年活性炭各行業(yè)需求量及 2021 年活性炭預計行業(yè)需求量。 表 5 我國 2021 活性炭需求量及 2021 預計需求量 行業(yè) 2021 需求量（萬噸） 2021 需求量（萬噸） 食品飲料行業(yè) 環(huán)保新材料 機 密 19 水處理 醫(yī)藥 汽車 工業(yè) 其他 合計 （ 三 ）我國活性炭出口狀況 我國生產(chǎn)的活性炭大部分用于出口，圖 6 顯示了 2021 年到 2021年我國活性炭出口總量的變化情況，可以看出， 2021 年我國活性炭出口總額為 萬噸，隨后出口量逐年增加，到 2021 年達到 萬噸， 2021 年達到最大出口量 萬噸，而進入 2021 年后活性炭出口量有所下降，而 2021 年出口量銳降至 萬噸， 比 08 年降低約 22%。另外，近年來我國活性炭制造原料煤的日趨減少及環(huán)保政策的日趨嚴格也是阻礙活性炭行業(yè)生產(chǎn)擴張的重要影響因素。由我國活性炭出口平均單價走勢圖可以看出，自 2021 年到 2021 年我國出口的活性炭平均價格穩(wěn)定上升，由 2021年 美元 /噸上升到 2021 年 1088 美元 /噸。出口市場省、市分布格局方面， 2021 年和 2021 年前 3 位出口省、市依次是山西、寧夏、天津；這基本和我國活性炭的生產(chǎn)布局差不多。 圖 9 2021 年與 2021 年我國活性炭出口主要地區(qū) 分布 環(huán)保新材料 機 密 22 上述三省、市的活性炭總出口在全國活性炭出口中所占份額極大，一般在 6 成左右， 2021 年是 58%， 2021 年是 %，而 2021年和 2021 年都占到了出口總額 70%以上；其中山西的地位尤其突出，一般占全國的 1/3 左右，山西、寧夏、天津三省市 2021 年分別是 9萬噸、 萬噸、 萬噸，分別占總出口量的 36%、 18%、 17%，而2021 年我國出口總量大幅下跌，三省的出口總額也有所下降分別為 萬噸、 5 萬噸、 3 萬噸，但出口額所占比例并沒有明顯變化，分別占總出口量的 %， 18%， 15%。 產(chǎn)銷國 圖 10 2021 年與 2021 年我國活性炭出口主要國家分布 從海關(guān)統(tǒng)計中可看出，日本目前是我國活性炭出口的最大銷售國，出口量占出口總額的 25%左右。 出口價格方面， 2021 年我國出口活性炭平均價格為 1088 美元 /噸，出口平均單價由高到低的國家分別為比利時，日本，美國，意大利，韓國，荷蘭，出口平均價格分別為 1311 美元 /噸， 1275 美元 /噸，1197 美元 /噸， 915 美元 /噸， 894 美元 /噸， 870 美元 /噸。 1990 年，我國進口了約 900 噸活性炭和相關(guān)產(chǎn)品， 2021 年的進口量增加到了 2500 噸，差不多是