中国硫化碱产业的发展与展望_戴承志

品质量分数已经达到 52%。 中华人民共和国成立初 期，中国硫化碱总产量为 4 155 t/a［1］。
中华人民共和国成立后， 硫化碱产业在中国得 到了快速发展。 20 世纪 50 年代，山西运城、河北辛 集、山东济南、四川彭山等地率先实现规模化固体硫 化碱生产，产品质量开始执行苏联硫化钠 63.5%（质 量分数）的标准。 20 世纪 50 年代中期，中国硫化碱 生产清一色使用反射炉的局面被打破， 天津化工厂 在中国率先采用了苏联援建的间隙机械转炉生产硫 化 碱 ［1］，使 中 国 机 械 化 生 产 硫 化 碱 迈 开 了 坚 实 的 第 一步。 1958 年，新疆天山化工厂正式投入硫化碱的 生产。
第 46 卷 第 8 期
无机盐工业
2014 年 8 月
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
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综述与专论
中国硫化碱产业的发展与展望
戴承志 1，武鹤婷 2 （1.阿克塞县泰戈化工发展有限公司，甘肃酒泉 736400；2.中国科学院新疆理化技术研究所）
摘 要：介绍了中国硫化碱产业自 1925 年诞生以来在生产技术、工艺装备、产品质量、产业规模、市场及价格等 方 面 的 发 展 历 程 ，根 据 时 代 对 环 境 的 要 求 ，提 出 中 国 现 有 的 硫 化 碱 主 流 生 产 工 艺 — — — 高 温 法 煤 粉 还 原 无 水 芒 硝 终 将 会被淘汰的观点，芒硝溶液电解生产硫化碱工艺将成为硫化碱主流生产工艺。 并对硫化碱行业未来的发展趋势做了 展望。
w（Na2S） ≥63.5
w（Fe） ≤0.25
w（水不溶物） ≤1.0
20 世纪 70 年代初期， 连续长转炉首先在河北 辛集化工厂投入使用（1971 年 7 月）、接着又在山西 运城盐化二厂落户（1972 年左右）。 到 20 世纪 70 年 代末，经不完全统计，中国硫化碱生产厂达 42 家之 多，遍布中国山西、四川、新疆、陕西、河北、山东、湖 南、河南、江苏、安徽、浙江、江西、福建、云南、广东、 宁夏、辽宁、天津、上海等近 20 个省市，间隙短转炉 已基本遍布全国上规模的硫化碱厂，产量达到 17 万 t/a［2］，占世界 硫 化 碱 总 产 量 的 30%以 上 ，其 中 山西运城硫化碱产量已达到 7 万~8 万 t/a， 位居全 国第一，新疆 12 个硫化碱厂合计产量 5 万 t/a，位居 全国第二。 此时山西运城已成为中国硫化碱生产、 科研的中心。 随着中国硫化碱生产装备水平和生产 技术水平的提高，中国硫化碱行业新标准（见表 2） 顺势而生，为中国硫化碱产品质量提出了更高的要 求。
表 3 GB 10500—1989《工业硫化钠》指标 %
项目
w
w
w
w
Hale Waihona Puke Baidu
w w（水不
（Na2S） （Na2SO3） （Na2S2O3） （Fe） （Na2CO3） 溶物）
优等品 ≥60.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤0.04 ≤3.0 ≤0.20
甲种 一等品 ≥60.0 —
— ≤0.15 ≤5.0 ≤0.40
1）科研先行，推动了中国硫化碱产业的整体发 展。 21 世纪，硫化碱行业最大的特点是兴起了以企 业、个人为主体的科研活动，因其人员专业、自主性 强、灵活机动、成果形成速度快，极大地加快了硫化 碱行业的科研进程， 基础理论和实用技术相结合的
2014 年 8 月
戴承志等：中国硫化碱产业的发展与展望
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研究是这个阶段的特点。 主要研究成果：助剂转化纳米分离除铁理论和实用技术（用于生产低铁黄硫 化碱）； 空气转化-纳米分离除铁理论和实用技术 （用于生产低铁低硫白硫化碱）或粉硫化碱；转炉降 碳酸钠、多硫化钠理论和实用技术（用于精制硫化碱 生产中降碳酸钠、多硫化钠等）；硫化碱液蒸发过程 除铁理论和实用技术（用于超低铁硫化碱生产最后 调整产品含铁量）；无氰硫化碱液湿法脱硫理论和实 用技术（用于生产低铁低硫白硫化碱或粉硫化碱）； 硫化碱液对材质的腐蚀机理和耐硫化碱液腐蚀设备 选材及配方设计；硫化碱液蒸发图；硫化碱转炉烟气 二次燃烧余热回收低压蒸汽浓缩硫化碱产品； 硫化 碱转炉烟气布袋除尘；转炉煤粉机械助燃煅烧；水循 环法回收硫化氢废气、 废液制硫化碱循环经济环保 技术等。
中国硫化碱的生产始于 1925 年天津渤海化工 厂［1］（天津化工厂的 前 身 ），此 后 在 辽 宁 大 连 、上 海 、 河北辛集、山西洪洞、陕西富平等地相继开始生产 （均为煤粉还原无水芒硝法）。 起初硫化钠产品质量 分 数 只 能 达 到 42%，到 20 世 纪 40 年 代 ，硫 化 钠 产
合格品 ≥60.0 —
— ≤0.20 — ≤0.80
乙种 一级品 ≥52.0 —
— ≤0.15 ≤4.0 ≤0.60
这一时期， 中国在继续消化国外传统生产硫化 碱技术的同时，开始追赶世界硫化碱生产先进水平， 自主研发了符合中国国情的芒硝法生产高档硫化碱 生产技术。 1988 年，新疆天山化工厂引进的美国布 兰诺克公司蒸汽外加热 6# 镍（美国牌号 200# 镍）列 管蒸发器投用成功， 掀开了中国硫化碱行业蒸发器 浓缩产品的第一页， 同时自主研发的煤粉还原芒硝 法生产硫化碱碱水用氧化锌（或二氧化锰等）一次脱 铁后再冷却结晶→加热融晶脱铁脱杂技术生产低铁 硫化碱（黄片碱）也取得了成功。
1999 年，内蒙古伊利集团磴口利川化工公司低 铁硫化碱投产，同时自主开发生产 Na2S 质量分数为 42%~46% 的 结 晶 硫 化 碱 、 无 水 硫 化 碱 技 术 也 取 得 成功。
20 世纪末，中国硫化碱生产厂达 70 多家，机械 化转炉（包括长、短转炉）已发展到占总产能的 80% 以上，蒸发器浓缩产品 5 家，浓缩能力达 16 万 t/a， 普通、结晶、无水类产品均实现工业化，通过分检分 装生产的多种规格低铁硫化碱（黄片碱）亦可解救市 场之急（新疆天山化工厂研发的低铁硫化碱生产技 术因含 9 水硫化碱结晶、融化过程，工业化实施工艺 长、成本高，无厂家采用，其他除铁技术尚不能人为 控制产品铁含量）。 以此为契机，GB/T 10500—2000 《工业硫化钠》（见表 4）将中国低铁硫化碱产品列入 到国家标准监控范围。中国 1999 年硫化碱总产量为 55.63 万 t，占世界硫化碱总产量的 40%~53%，是世 界上硫化碱最大的生产国和消费国。
表 4 GB/T 10500—2000《工业硫化钠》指标 %
项目
w
w
w
w
（Na2S） （Na2SO3） （Na2S2O3） （Fe）
优等品 ≥60 ≤2
≤2 ≤0.03
1 类 一等品 ≥60 —
— ≤0.12
w w（水不 （Na2CO3） 溶物）
≤3.5 ≤0.2
≤5.0 ≤0.4
合格品 ≥60 —
1 硫化碱的发展过程
自然界中，无天然硫化碱（硫化钠）存在，人类 生产硫化碱的历史至少可以追溯到 350 a 以前。 据 英国《应用化学全书》记载，早在中世纪时，炼丹术 士用硫磺与草木灰的提取物（碳酸钾）加热制取了 硫 化 碱 （硫 化 钾 ）。 到 1658 年 ，荷 兰 人 格 劳 柏 （J.R. Glauber）用 硫 酸 钠 （ 无 水 芒 硝 ） 与 木 炭 共 热 制 取 了 硫化钠。 此后若干年，全世界硫化碱的生产均采 用煤炭或焦炭还原无水芒硝法生产。 直至 20 世纪 50 年代，其他方法制取的硫化碱还非常有限，绝大 多数硫化碱产品均以煤炭或焦炭还原无水芒硝法 制取。
在 20 世纪 60 年代， 中国硫化碱行业制定了首 个硫化碱行业标准（见表 1），山西运城盐化二厂、河 北辛集化工厂间隙短转炉正式投产， 另外新疆哈密 红星化工厂、巴里坤石人子化工厂、湖南益阳化工厂 等化工企业也投入硫化碱的生产。
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无机盐工业
第 46 卷第 8 期
表 1 HGB 1010—1960《工业硫化钠》指标 %
关键词：硫化碱；产业；发展；展望 中图分类号：TQ125.12 文献标识码：A 文章编号：1006-4990（2014）08-0001-05
Development and prospect of akali sulphide industry
Dai Chengzhi1，Wu Heting2
（1.Akesai County Taige Chemical Industry Development Co.，Ltd.，Jiuquan 736400，China； 2.The Xinjiang Technical Institute of Physics & Chemistry，CAS）
上述研究成果， 解决了硫化碱生产设备选材机 理和设计方法；煤粉还原芒硝生产低铁硫化碱、低铁 低硫硫化碱除铁、除碳酸钠、除硫的机理和方法；硫 化碱液蒸发理论；转炉烟气余热回收和烟气除尘；转 炉煅烧机械化、一种硫化碱的新制法等问题。
2）生产规模化、装置的大型化推动了中国硫化 碱产能剧增。 2009 年，中国硫化碱装置产能达到近 200 万 t（实际产能约 125 万 t）。 全国 5 万 t/a 以上规 模企业 10 个，产能达 72 万 t/a。
Abstract：The development process in terms of production technology，process equipment，product quality，industrial scale， market，and price of Chinese akali sulphide industry since its birth in 1925 was introduced.According to the demands on the environment，it was pointed out that China′s current prevailing technology，i.e.，‘reduction of thenardite by pulverized coal at high temperature’for production of akali sulphide will eventually become obsolete and ‘thenardite solution electrolysis process’will become the prevailing one theoretically.Moreover，the development trend of akali sulphide industry in the future was also prospected. Key words：akali sulphide；industry；development；prospect
20 世纪 80 年代到 90 年代中期，中国硫化碱产 业发展迅猛，硫化碱生产厂家和规模剧增。 生产区 域又扩展到内蒙古（1985 年生产）、甘肃（1982 年生 产 ）、 青 海 、 广 西 等 省 区 ， 其 中 发 展 速 度 最 快 的 是 内 蒙古和新疆的巴里坤县。 1990 年中国硫化碱年产能 达 42 万 t，20 世纪 90 年代中期达到 64 万 t/a。 此时 仅内蒙古硫化碱就超过 20 万 t/a， 一跃成为中国最 大的硫化碱生产基地。 在此期间，中国出台首个硫 化碱国家标准（见表 3），这标志着中国硫化碱生产 工艺和设备已经进入成熟、稳定、健康的发展阶段。 此外， 这一时期产品包装形式开始改变，1982 年片 状硫化碱首先在河北辛集化工厂投产。
表 2 HG 1—1017—1977《工业硫化钠》指标
%
项目
甲种
一级品 二级品
w （Na2S）
≥60.0
≥60.0
w （Fe）
≤0.15
≤0.20
w （Na2CO3）
≤5.0
—
w（水不 溶物）
≤0.40
≤0.80
乙种
一级品 ≥52.0 ≤0.10
≤3.0
≤0.40
二级品 ≥52.0 ≤0.20
—
≤0.80
— ≤0.20 — ≤0.8
2 类 一级品 ≥60
—
合格品 ≥60 —
— ≤0.003 ≤2.0 ≤0.05 — ≤0.005 ≤3.0 ≤0.10
3类
≥65 —
— ≤0.003 ≤1.0 ≤0.30
注： 1 类为普通硫化钠（俗称红碱）；2 类为低铁硫化钠（俗称黄碱）； 3 类为高含量硫化钠。
进入 21 世纪后， 中国硫化碱产业发展更为迅 猛，主要表现在以下方面。