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单词 无机盐工业
释义

【无机盐工业】
 

拼译:inorganic chemicals industry
 

是品种多,用途广,以天然资源为主要原料来源的基本化工原料——材料工业。在无机化学工业中,除三酸(盐酸、硫酸、硝酸),两碱(纯碱、烧碱),化肥、部分无机农药和无机颜料外,其他无机化工产品都划归在无机盐工业范围内。它主要包括有钡盐、镁盐、锰盐、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、卤化物、氰化物、氧化物、过氧化物、氢氧化物、单质等23个系列。无机盐工业产品不但广泛地用于工业、农业、国防军工、人民日常生活中。而且还可用于诸如尖端技术、空间技术、电子技术、生物技术、超导技术等高技术领域中。

无机盐工业有着悠久的发展历史。早在中国战国时期,就已从天然资源如海水和井盐盐卤中制盐了。中国《本草纲目》中已刊出200余种无机药物,如铜绿(碱式碳酸铜)、轻粉(甘汞Hg2Cl2)等。在国外,18世纪末到19世纪中期,伴随基本酸碱工业的兴起,利用天然资源加工成无机盐产品的无机盐工业也相应地发展起来。19世纪末期,国外已有40~50个品种。到20世纪30年代已可生产200多个品种,并初步形成了无机盐工业体系。电影胶片的出现,促进了硝酸银、溴化银、碘化钾等一系列品种的开发。炼铝工业的兴起和发展,促进了人造冰晶石(氟化铝钠)的开发。

从第二次世界大战到20世纪60年代,由于新兴工业及新技术的不断涌现,使无机盐工业无论在产量、品种,还是在技术水平等方面都处在迅速发展时期。如过氧化氢的生产由早先的过氧化钡法、电解法、异丙醇法发展到蒽醌法。氰化物的生产淘汰了氰熔体法、氨钠法,发展了安氏法、火焰法、沙文尼法等。氧化镁的生产在马缔逊法的基础上开发了改良马缔逊法等等。

进入70年代之后,无机盐工业的技术进展体现在资源开发、新技术广泛应用及生产大型化、集中化方面。自美国在60年代末提出海底锰瘤的开发以来,在开采方式以及提镍、铜等40多种金属化合物方面,都进行了研究开发。贫矿资源的利用,如用低品位硅矿制四氯化硅,用低品位磷矿生产磷酸分别在日本和印度都取得一定的进展。利用工农业废副产品,如从磷矿加工中回收氟制氟硅酸,用稻壳制白炭黑,都实现了工业化生产。在工艺上注重采用各种先进技术,如等离子技术生产的无机盐工业产品有二硫化碳、氰氢酸、氧化锆等,正在进行研究的有等离子法制黄磷、金属镁、氮化物、碳化物、耐熔氧化物等。采用电渗折技术生产的产品有仲钨酸铵、二氧化锡、亚氯酸钠等8~9个产品。开发节能工艺、电化学生产工艺,提高了电流效率。扩大电子计算机的应用范围。采用电子计算机进行控制。无机盐工业的基本产品向大型化、集中化的发展。使美国的三聚磷酸钠生产能力已达近百万吨。氟化氢总生产能力达到33万吨。仅杜邦公司一家的过氧化氢生产能力就达到了5.68万吨,这样既便于自动化、连续化生产,又利于三废的集中处理和利用。到80年代,世界无机盐产量已达5000万吨。在品种上美国约有1000种,日本约有600种。无论在产量还是品种上,美国居世界第1位,日本居第2位,中国居第3位。

80年代初,第4次技术革命的到来,使世界各国在开发以无机材料为主体的精细化产品上投入了更多的人力、物力和财力,迅速增加无机盐工业的产品品种,从而加速了无机盐工业从原料工业转向原料-材料工业的进程。

典型的无机材料包括粉体材料、精细陶瓷和电子材料等。粉体材料是以超微细颗粒为代表的。如超微细碳酸钙、超微细二氧化硅等。当今各国所开发的超微细材料以天然和合成二种共存。天然石灰石、高岑土等以气流粉碎等工艺粉碎成微米级。沉淀碳酸钙、三水合氧化铝等以合成法得到。无机粉体材料有着广泛的应用范围,如在塑料中作填充剂、补强剂、阻燃剂,在造纸中作平光剂,在硅钢片中作隔离剂等等。为适应不同用途,粉体材料还可根据本身性质及合成条件得到纤维状、板状、薄膜状、色核状、多孔状等,亦可因加工条件及深加工程度的差异而有不同功能,因此形成了系列化、专用化品种。如日本碳酸钙已有40~50个品种,西德笛高沙公司白炭黑有11个品种。

精细陶瓷所涉及的无机盐产品是以陶瓷原料粉形式存在的,亦是粉体,它们主要是氧化物、碳化物、氮化物及部分含氧酸盐。用这些粉体加工制成的成品件,部分适于高温高压等极限条件称为工程陶瓷,另一部分具有光、电、磁等特性,称为功能陶瓷。精细陶瓷是高附加价值、无污染的产品,所以它的研究和开发各国都给予了足够的关注。日本在这方面的研究和开发已处在世界领先地位。

电子材料中所用无机盐产品大多是功能材料与高纯品,如电容器用钛酸钡,压电材料用钛锆酸铅等都在进行工业化生产。高纯品涉及到集成电路的清洗剂、蚀刻剂等等。日本桥本化成公司新近开发出以超精密技术、超清洗技术、超高纯评价技术为基础的用于16兆位动态随机存贮器的超高纯氢氟酸“SA-X”,其中0.2μm以上的微粒子在1L氢氟酸中少于5个,阴离子<3mg/kg,金属杂质<0.1mg/kg。此外,各国将磁性材料、非晶质材料、非线性光学材料、超导材料也都在积极进行着开发和研究。已发现非晶质碳酸钙的性质与晶质碳酸钙完全不同,有作吸附载体的潜在应用。非晶质铁氧体有特殊的透光性和优异的异电性,可期望作光-磁传感器用。

不同粉体,加工工艺各异。但溶胶-凝胶法可适用于加工多种粉体,因为它系超结构加工,其产品纯度高,加工温度低,既易加工成超微细粉末,又可制成其他形状。水热法合成不仅适用于制各种无机盐产品,也适用于制粉体。它可根据需要进行水热氧化、水热沉淀、水热还原、水热分解、水热结晶等。自从1982年召开第1次国际水热反应学术会议以来,水热法制备超细粉体及结晶材料引起了各国科学家的高度重视,这二项工艺是当今无机盐加工工艺的研究热点之一。对材料进行改性加工,包括表面改性,如用硅烷处理二氧化硅,用硬酯酸盐处理碳酸钙等,使其加入复合体系中能改变本身的性能,并使复合体系扬长避短,或付与某种特性。将氧化钇掺入二氧化锆晶格中使其部分稳定,而用来制敏感元件,向钛酸钡晶格中掺入钛酸铅,使居里点升高,用来制加热元件等的改性技术将是当今无机盐加工工艺的研究热点之二。

未来的无机盐工业,在基本产品的资源、综合加工、新技术采用等方面将会有一系列变化。例如:多种金属化合物将会从新型矿物资源——锰瘤中提取;氟化物、硫化物、碳酸盐产品将会完全由三废中回收;铬、铅、镉、磷、氰、汞等有毒及污染严重的盐类将逐渐集中生产并开发出无三废工艺;等离子技术将用于磷、钾等贫矿加工及无机合成中;离子交换、溶剂萃取、膜分离及电渗折技术将成为从稀溶液中提取有用元素、消除污染的主要手段;海水淡化后,从浓盐水中提取镁、钾、溴、碘、铀及制盐工艺将发生重大变革;过氧化氢的氢氧合成工艺将实现工业化。

无机材料的加工工艺将会有重大突破,溶胶-凝胶法将在突破成本关的基础上成为粉体合成的主要方法,水热合成法将会取代目前多种无机盐的加工工艺。粉体的加工深度将会获更大进展,从而给这类材料带来新的性质和功能。随之而来的是生产装备、产品测试和评价手段都会发生一系列变化。未来的无机盐工业的产品结构将发生明显的变化,产品品种将迅速增加。在产量上,一般化学品占70%;在品种上,小吨位、精细化品种将占90%。未来的无机盐产品在更加强调功能的基础上进一步向高纯化、微细化、专用化、系列化、复合化、轻量化方向发展。无机盐产品的应用范围将更加广泛。那时的无机盐工业已不再是单纯的原料工业,而变成了以高功能为目标的原料-材料工业。

【参考文献】:

1 化工部情报所.2000年化学工业预测,1987

2 徐肇锡.化工进展.1990,1∶5

3 Mod.Plast,1991,68(4)∶98

4 New Mater Jpn,Nov.1991,11∶6

(化学工业部天津化工研究院徐肇锡高级工程师、韩立敏高级工程师撰)

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