Silikonproduktion und Umwelt

• Was sind die Eigenschaften von Silikon?
• Chinas Silikonindustrie
• Was ist die Silikon-Industriekette?
• Warum ist eine Tiefenverarbeitung in der Silikon-Industriekette notwendig?
• Was ist die Tiefenverarbeitung von Silikon?
• Wie kann die Silikonindustrie umweltfreundlicher gestaltet werden?

1. Was sind die Eigenschaften von Silikon?

Silikone sind Verbindungen, die Silizium-Kohlenstoff-(Si-C)-Bindungen enthalten; diese Moleküle enthalten mindestens eine organische Gruppe, die direkt an ein Siliziumatom gebunden ist. Solche Verbindungen enthalten in der Regel weitere organische oder anorganische funktionelle Gruppen, die über Elemente wie Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff verbunden sind. Der Kern der Silikonchemie ist Siloxan, bei dem Siliziumatome Polymerketten oder Ringstrukturen mit Silizium-Sauerstoff-Bindungen (Si-O-Si) als Rückgrat bilden. Silikonmaterialien haben die folgenden besonderen Merkmale:

(1) Temperaturbeständigkeit:

Aufgrund ihrer Hauptkettenstruktur mit der stabilen Silikon-Sauerstoff-(Si-O)-Bindung können Silikonprodukte in einem weiten Temperaturbereich stabile Leistung beibehalten. Sie können hohen Temperaturen ohne Zersetzung oder Abbau standhalten und behalten auch bei niedrigen Temperaturen eine gute Elastizität.

(2) Witterungsbeständigkeit:

Silikone haben eine gute Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie ultraviolettem Licht und Ozon. Sie werden durch Licht, Wärme und klimatische Bedingungen nicht leicht gealtert, weshalb sie häufig im Außenbereich und in Situationen eingesetzt werden, die eine langfristige Einwirkung rauer Umgebungen erfordern.

(3) Elektrische Isolation:

Silikonverbindungen sind hervorragende elektrische Isoliermaterialien mit hoher Durchschlagsfestigkeit, geringem dielektrischen Verlust und ausgezeichneter Isolationsstabilität, die sich für die Herstellung von Draht- und Kabelisolierungen, elektronischen Verkapselungsmaterialien und Teilen elektrischer Geräte eignen.

(4) Chemische Stabilität:

Gegenüber vielen Säuren, Laugen und Oxidationsmitteln zeigt Silikon eine gute chemische Trägheit; es reagiert nicht leicht mit den meisten Chemikalien.

(5) Oberflächenaktivität:

Silikone haben eine niedrige Oberflächenspannung und Oberflächenenergie, wodurch sie eine Vielzahl von Substraten leicht benetzen und eine dünne, gleichmäßige Filmschicht bilden können. Sie haben ein breites Anwendungsspektrum im Bereich von Beschichtungen, Klebstoffen, Schmiermitteln und Entschäumern.

(6) Mechanische Eigenschaften:

Silikonkautschuk hat gute Elastizität und Rückstellfähigkeit. Er kann in extremen Umgebungen Flexibilität bewahren und weist gleichzeitig Abriebfestigkeit, Weiterreißfestigkeit und andere Eigenschaften auf.

(7) Physiologische Trägheit:

Viele Silikonmaterialien sind für menschliches Gewebe unbedenklich und biokompatibel. Es wird häufig in medizinischen Bereichen wie künstlichen Herzklappen, Kontaktlinsen und Implantatbeschichtungen eingesetzt.

(8) Hydrophobie :

Silikonoberflächen zeigen in der Regel eine starke Hydrophobie, was es einfach macht, eine selbstreinigende Oberfläche zu bilden und die mikrobielle Haftung zu reduzieren.

(9) Hochgradig gestaltbar:

Durch die Änderung der Seitenkettenstruktur und die Vernetzung können verschiedenste Leistungseigenschaften von Silikonpolymerwerkstoffen synthetisiert werden, um sich an eine Vielzahl spezifischer Anwendungsanforderungen anzupassen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Silikon aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften einen äußerst wichtigen Anwendungswert in der Industrie, im Bauwesen, in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik, in der Chemie, in der Pharmazie und in anderen Bereichen hat.

2. Chinas Silikonindustrie

2.1 Entwicklung der chinesischen Silikonindustrie:

(1) Marktgröße und Wachstum:   

Die Marktgröße der chinesischen Silikonindustrie expandiert weiter, und der relevante Markt wird voraussichtlich bis 2025 von mehreren zehn Milliarden auf ein höheres Niveau ansteigen. Die Nachfrage nach nachgelagerten Anwendungen in der globalen Silikonindustrie ist stark, insbesondere in China, wo die Nachfrage auf dem Silikonmarkt aufgrund der politischen Unterstützung und der Entwicklung aufstrebender Bereiche wie Photovoltaik, neue Energien, Bau von Ultrahochspannungsnetzen, intelligente tragbare Geräte usw. ein starkes Wachstum verzeichnet.

(2) Status der Industriekette:

Die chinesische Silikon-Industriekette deckt eine breite Palette von Kategorien ab, von der vorgelagerten Rohstoffraffination (z. B. Kieselerde-Pulver) über die mittlere Monomersynthese bis hin zur nachgelagerten Produktion verschiedener Endprodukte, darunter Silikonöl, Silikonkautschuk, Silikonharz und Silan-Haftvermittler. Obwohl bei der Herstellung bestimmter hochwertiger Produkte und der technologischen Forschung und Entwicklung immer noch eine Importabhängigkeit besteht, ist China zum Zentrum der globalen Silikonproduktion geworden, und lokale Unternehmen erzielen weiterhin Durchbrüche bei technologischen Fortschritten und der Verbesserung der Industriekette.

(3) Industriestruktur und Wettbewerbsmuster:

Das Wettbewerbsmuster in der Branche hat sich allmählich vom Wettbewerb um vorgelagerte Produktionskapazitäten hin zum Wettbewerb um nachgelagerte Produktentwicklung und Differenzierung verlagert. Zu den wichtigsten Produktionsunternehmen gehören Dow und Momentive in den USA sowie Wacker in Deutschland. Gleichzeitig sind eine Reihe wettbewerbsfähiger lokaler integrierter Unternehmen und Marktführer entstanden.

(4) Entwicklungsperspektiven und Herausforderungen:

Mit der Vertiefung des Konzepts der nachhaltigen Entwicklung und des technologischen Fortschritts durchläuft die heimische Silikonindustrie Integration, Transformation und Modernisierung und tritt in eine reifere und nachhaltigere Entwicklungsphase ein. Die Herausforderungen spiegeln sich hauptsächlich darin wider, wie die unabhängigen Forschungs- und Entwicklungskapazitäten gestärkt und die Abhängigkeit von ausländischen Hochtechnologien und Hochleistungsmaterialien verringert werden können. Gleichzeitig sollte die Anwendung umweltfreundlicher Technologien und der Kreislaufwirtschaft verstärkt werden, um eine grüne und nachhaltige Entwicklung zu erreichen.

Chinas Silikonindustrie befindet sich in einer wichtigen Phase rasanter Entwicklung und industrieller Modernisierung, von der erwartet wird, dass sie in Zukunft durch technologische Innovation und Markterweiterung eine wichtigere und dominantere Position in der globalen Silikon-Industriekette einnehmen wird.

2.2 Die aktuelle Situation der chinesischen Silikonindustrie in der globalen Industrie:

(1) Produktionskapazität:

Ab 2023 ist China der weltweit größte Produzent von Silikon-Monomeren geworden, mit einer Produktionskapazität von mehr als 3 Millionen Tonnen/Jahr, die weiter wächst. Diese Zahl liegt weit über der anderer Länder und Regionen und zeigt Chinas führende Position in der Produktionskapazität in diesem Bereich.

(2) Vollständigkeit der Industriekette:

Die Silikonindustrie-Kette Chinas ist relativ vollständig, von der vorgelagerten Raffination von Siliziummetall und der Monomersynthese bis hin zu den nachgelagerten Tiefenverarbeitungsprodukten wie Silikonkautschuk, Silikonöl, Silikonharz usw., diese Produkte verfügen über eine groß angelegte Produktionskapazität und bilden ein vollständiges Industriesystem.

(3) Marktnachfrage und Anwendung:

Mit der Entwicklung der chinesischen Wirtschaft und der Aufwertung der Industriestruktur wächst die Nachfrage nach Silikonmaterialien weiter, insbesondere in den Bereichen New-Energy-Fahrzeuge, Halbleiter, 5G-Kommunikation, Luft- und Raumfahrt, Bau- und Baustoffe, tägliche chemische Produkte und andere strategische aufstrebende Industrien, die ein breites Anwendungsspektrum haben.

(4) Technologischer Fortschritt und Innovationsfähigkeit:

Obwohl die Technologie und der Markt für High-End-Produkte einst hauptsächlich von entwickelten Ländern wie Europa, Amerika und Japan dominiert wurden, haben chinesische Unternehmen in den letzten Jahren ihre Anstrengungen in der technologischen Forschung und Entwicklung verstärkt, ständig die wichtigsten technologischen Engpässe durchbrochen und ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessert, und in einigen Bereichen wurde die Importsubstitution realisiert.

(5) Branchenintegration und Markenbildung:

Im Marktwettbewerb haben chinesische Unternehmen die industrielle Aufwertung durch Fusionen und Übernahmen, technologische Innovation und andere Wege beschleunigt und führende Unternehmen mit internationalem Einfluss gebildet.

Daher gewinnt die chinesische Silikonindustrie weltweit an Einfluss, nicht nur dominiert sie das Gesamtvolumen, sondern sie verkürzt auch allmählich die Lücke zu den fortgeschrittenen Ländern in Bezug auf Qualität und technisches Niveau und leistet wichtige Beiträge zur Entwicklung der globalen Silikonindustrie.

3. Was ist die Silikonindustrie-Kette?

3.1 Was ist die Hauptzusammensetzung der Silikonindustrie-Kette?

(1) Vorgelagerte Rohstoffe:

Siliziummetall (Industriesilizium): Als Grundrohstoff wird es durch Quarzerzschmelzen gewonnen und nach weiterem Mahlen zu Siliziumpulver verarbeitet.

Methylenchlorid: Ein wichtiger Rohstoff für die Synthese von Silikonmonomeren, dessen Preis von der chemischen Industrie wie Öl, Erdgas und Kohle beeinflusst wird.

(2) Silikonmonomer-Produktion:

Siliziummetall und Methylenchlorid werden als Hauptrohstoffe verwendet, um durch spezifische chemische Reaktionen Silikonmonomere wie Methylchlorsilan (z.B. Dimethylchlorsilan, Trimethylchlorsilan usw.) zu synthetisieren.

(3) Silikon-Zwischenprodukte:

Nach der Hydrolyse der Monomere entsteht eine Reihe von Silikon-Zwischenprodukten, wie zyklisches D4 (Octamethylcyclotetrasiloxan), DMC (Dimethylsiloxan-gemischtes Cyclohexan) usw.

(4) Tiefverarbeitungsprodukte der mittleren Stufe:

Silikonharz: Es wird aus Silikonpolymeren hergestellt und kann in Beschichtungen, Klebstoffen, Isoliermaterialien und anderen Bereichen eingesetzt werden.

Silikonöl: Silikonöle unterschiedlicher Viskositäten und Modifikationen werden in einer Vielzahl von Branchen wie Schmierung, Trennmittel, Körperpflegeprodukten usw. eingesetzt.

Silikonkautschuk: Einschließlich raumtemperaturvernetzendem und hochtemperaturvernetzendem Silikonkautschuk wird er in Dichtungen, Kabel- und Leitungsisolation, medizinischen Produkten, Lebensmittelkontaktmaterialien usw. eingesetzt.

Silankupplungsmittel: Es spielt eine Schlüsselrolle bei Verbundwerkstoffen, der Oberflächenbehandlung anorganischer Füllstoffe usw.

Silica (Kieselsäure): Als Verstärkungsfüllstoff wird es häufig in Silikonkautschuk und anderen Bereichen eingesetzt.

Weitere umfassen verschiedene funktionelle Additive, Spezialsilane usw.

(5) Nachgelagerte Anwendungen:

Bau- und Baustoffe: Baufugendichtstoffe, Abdichtungsmaterialien usw.

Elektronik und Elektrogeräte: Isolationsmaterialien, Vergussmasse, Wärmeleitmaterialien usw.

Automobiltransport: Fahrzeugteile, Innenmaterialien, Reifen usw.

Neue Energien: Photovoltaikmodul-Verkapselungsmaterialien, Batteriepaket-Abdichtmaterialien usw.

Luft- und Raumfahrt: Hochleistungsmaterialien, hochtemperaturbeständige Teile usw.

Auch in der Textil-, Alltagsgegenstände-, Transport-, Medizin- und Körperpflegeindustrie werden sie weit verbreitet eingesetzt.

Die gesamte Industriekette und die Glieder sind miteinander verbunden, und der technologische Fortschritt der vor- und nachgelagerten Unternehmen sowie Angebot und Nachfrage des Marktes beeinflussen die Entwicklung der Silikonindustrie maßgeblich.

3.2 Was sind die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Silikon?

(1) Rohmaterialvorbereitung:

Herstellung von Metallsiliziumpulver: Industrielles Silizium (Metallsilizium) wird durch Zerkleinern, Mahlen und andere Prozesse zu Siliziumpulver mit gleichmäßiger Partikelgröße verarbeitet, das als Rohmaterial für die Synthese von Monomeren dient. Herstellung von Methylenchlorid (oder Chlormethan): Methylenchlorid wird normalerweise durch eine katalytische Reaktion zwischen Methanol und Wasserstoff unter Einwirkung eines Katalysators gewonnen.

(2) Siliziummonomer-Synthese:

Direkte Methode: Im Wirbelschichtreaktor findet die chemische Reaktion zwischen Siliziumpulver und Monochlormethan unter Einwirkung eines spezifischen Katalysators und einer inerten Atmosphäre bei hoher Temperatur statt, um eine Reihe von Methylchlorsilan-Monomermischungen wie Dimethylchlorsilan (DMC), Trimethylchlorsilan (TMCS) usw. zu erzeugen.

Indirekte Methode: Zuerst wird Silan synthetisiert und dann mit Siliziumpulver zur Reaktion gebracht, um Silikonmonomer zu erzeugen.

(3) Monomertrennung und -reinigung:

Das rohe Monomergemisch aus dem Wirbelschichtreaktor durchläuft zunächst einen Zyklonabscheider zur Staubentfernung und gelangt dann in eine Waschkolonne, um weitere Verunreinigungen zu entfernen. Nach der Vorreinigung wird das rohe Monomer in einem Destillationskolonnensystem (einschließlich mehrerer Fraktionierkolonnen) einer mehrstufigen Destillation unterzogen, um verschiedene Typen von Methylchlorsilan-Monomeren zu extrahieren und sie auf die erforderliche Reinheit zu reinigen.

(4) Hydrolysereaktion und anschließende Behandlung:

Verschiedene aus der Raffination gewonnene Methylchlorsilan-Monomere werden durch Hydrolyse in entsprechende Methylsiloxane umgewandelt, zum Beispiel kann D4 (Octamethylcyclotetrasiloxan) nach Hydrolyse von DMC gewonnen werden. Die hydrolysierten Produkte werden verschiedenen Destillations- und Trennprozessen wie Niedrigsiederentfernung, Hochsiederentfernung, Binärtrennung, Leichtsiedertrennung, wasserstoffhaltige Trennung usw. unterzogen, um Siloxanprodukte mit unterschiedlichen Kettenlängen und Strukturen zu erhalten.

(5) Weiterverarbeitung:

Je nach Bedarf können diese grundlegenden siliciumorganischen Verbindungen weiter zu verschiedenen nachgelagerten Produkten verarbeitet werden, wie z.B. Silikonöl, Silikonkautschuk, Silikonharz, Silanhaftvermittler usw.

(6) Endanwendungen:

Diese Silikonprodukte werden in vielen Bereichen eingesetzt, darunter Bauwesen, Elektro- und Elektronikindustrie, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Chemie, Textilien, Gesundheitswesen, Körperpflege und andere Bereiche.

Der gesamte Silikonherstellungsprozess umfasst komplexe chemische Reaktionen und feine physikalische Trenntechnologie, was hohe Anforderungen an die Ausrüstung und strenge Qualitätskontrollen stellt.

3.3 Welche Arten von chemischen Reaktionen gibt es in der Silikon-Industriekette?

(1) Monomersynthese:

Unter Einwirkung eines Katalysators findet eine Gas-Feststoff-Phasenreaktion zwischen Metallsilizium (Si) und Chlormethan (CH3Cl) statt, die bei hoher Temperatur Methylchlorsilane erzeugt, wie Dimethylchlorsilan (Me2SiCl2), Trimethylchlorsilan (Me3SiCl) usw.

Si + 3CH3Cl → Me3SiCl + 2HCl

Si + 3 CH3Cl → (CH3)3SiCl

(2) Hydrolysereaktion:

Methylchlorosilan wird hydrolysiert, um das entsprechende Methylsiloxan herzustellen. Zum Beispiel wird Dimethyldichlorsilan (DMDM) hydrolysiert, um Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) zu erhalten.

(CH3)2SiCl2 + 2H2O → (CH3)2Si(OH)2 + 2HCl

(CH3)2Si(OH)2 kann weiter kondensiert werden, um cyclische Siloxane wie D4 zu bilden.

(3) Cracking- und Umlagerungsreaktionen:

Hydrolyseprodukte werden durch thermische oder katalytische Spaltung in Silikonverbindungen mit unterschiedlichen Kettenlängen und Strukturen umgewandelt.

(4) Hydrosilylierung:

Silikonverbindungen, die Silikon-Wasserstoff-Bindungen (Si-H) enthalten, und organische Verbindungen, die ungesättigte Bindungen (wie C=C, C) enthalten,≡C, C=O, usw.) gehen eine Additionsreaktion ein, die zur Herstellung einer Vielzahl von funktionellen Silikonölen, Silikonharzen und Silikonkautschukpräpolymeren verwendet wird.

RSiH3 + CH2=CH-R’ → RSiR’R + H2

(5) Vernetzungsreaktion:

Im Produktionsprozess von Silikonkautschuk werden geeignete Vernetzungsmittel (wie Platinkomplexe, Peroxide usw.) zugesetzt, sodass die linearen oder verzweigtkettigen Silikonmoleküle eine Vernetzungsreaktion eingehen, die zur Bildung einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur des Elastomers führt.

(6) Kondensationsreaktion:

Bei der Herstellung bestimmter hochmolekularer Silikonharze werden die Siloxan-Hauptkette und die Seitenkettenstruktur durch Dehydratationskondensation zwischen Silanolen gebildet.

(7) Funktionsgruppenumwandlungsreaktion:

Funktionalisierung bestehender Silikonverbindungen, z.B. Umwandlung der Silylhydrazin-Gruppe in andere reaktive funktionelle Gruppen (z.B. Methoxy, Amino, Epoxy, Carboxyl usw.), um spezifische Anwendungen zu ermöglichen.

(8) Verwendung von Silan-Haftvermittlern:

Silan-Haftvermittler können gleichzeitig mit den Hydroxylgruppen auf der Oberfläche anorganischer Materialien und organischen Polymermolekülen reagieren, um die Grenzflächenbindung zwischen den beiden zu verbessern.

Diese chemischen Reaktionen bilden eine vollständige Kette von Silikonen von den grundlegenden Rohmaterialien bis zu den Endprodukten, je nach den verschiedenen Anwendungen und Produkteigenschaften, der Notwendigkeit einer gezielten Auswahl und dem Design des entsprechenden chemischen Prozesses.

4. Warum ist eine Tiefenverarbeitung in der Silikonindustrie-Kette erforderlich?

4.1 Steigerung des Mehrwerts:

Silikonmonomere wie Methylchlorsilan werden nach Hydrolyse, Polymerisation und anderen Reaktionen zu ersten Verarbeitungsprodukten (wie Silikonöl, Silikonkautschuk usw.) verarbeitet, die einen relativ geringen Mehrwert haben. Durch weitere Verarbeitung können diese grundlegenden Rohmaterialien in Endprodukte mit besserer Leistung, spezialisierteren Anwendungen und höherem technologischen Gehalt umgewandelt werden, wie spezielle Silikonkautschukprodukte, hochleistungsfähige Silikonharzbeschichtungen, Silan-Haftvermittler für die Elektronik- und Maschinenbauindustrie, wodurch der wirtschaftliche Wert des Produkts erheblich gesteigert wird.

4.2 Erfüllung der Vielfalt der Marktnachfrage:

Verschiedene Anwendungen haben spezifische Anforderungen an Silikonmaterialien, wie Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen, Isolierung, Hydrophobie, Elastizität, Haftung und andere Eigenschaften mit unterschiedlichen Anforderungen. Die Tiefenverarbeitung kann die Produktion von Produkten maßschneidern, die den Bedürfnissen verschiedener Industrien und Benutzer entsprechen, und den Anwendungsbereich erweitern, wie die breite Palette von Anwendungen in den Branchen Medizin, Automobil, Luft- und Raumfahrt, neue Energien, Elektronik und Elektrogeräte, Bauwesen und andere Industrien.

4.3 Integration der Industriekette und Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit: 

Tiefenverarbeitung hilft Unternehmen, die vor- und nachgelagerte Integration der Industriekette zu realisieren, die Abhängigkeit von externen Märkten zu verringern und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt zu steigern. Durch die Ausweitung auf nachgelagerte Bereiche können Unternehmen nicht nur höhere Gewinne erzielen, sondern auch den Risiken durch Schwankungen der Rohstoffpreise besser widerstehen und durch kontinuierliche Innovation und Entwicklung neuer Produkte Marktanteile gewinnen.

4.4 Effiziente Nutzung von Ressourcen:

Durch Tiefenverarbeitung können Unternehmen Silikon-Rohstoffe besser nutzen, den Outputwert der Endprodukte pro Gewichts- oder Volumeneinheit des Silikon-Monomers steigern, die effektive Ressourcennutzung fördern und den wirtschaftlichen Nutzen maximieren.

4.5 Umweltschutz und nachhaltige Entwicklung:

Hochentwickelte Tiefenverarbeitungstechnologie kann die Abfallerzeugung reduzieren und die Abfallrecyclingquote verbessern, was zur Verwirklichung einer grünen Produktion und Kreislaufwirtschaft beiträgt, und reagiert damit auf die Industriepolitik für nachhaltige Entwicklung und soziale Verantwortung.

Zusammenfassend ist die Tiefenverarbeitung ein wichtiger Weg für die Silikonindustrie, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und sich an Veränderungen der Marktnachfrage und des technologischen Fortschritts anzupassen.

5. Was ist die Tiefenverarbeitung von Silikon?

5.1 Was ist die Hauptrichtung der Tiefenverarbeitung von Silikon?

(1) Silikonöl und seine modifizierten Produkte:

Silikonöl ist ein wichtiger Zweig der Silikon-Tiefenverarbeitung, umfassend verschiedene Viskositätsgrade von linearem oder cyclischem Silikonöl sowie spezielle Modifikationen zur Anpassung an vielfältige Anwendungen, wie für Kosmetik- und Körperpflegeprodukte, Textilausrüstungsmittel, Schmiermittel, Trennmittel, Entschäumer usw.

(2) Silikonkautschuk:

Die Tiefenverarbeitung von Silikonkautschuk umfasst raumtemperaturvernetzenden Silikonkautschuk (RTV) und hochtemperaturvernetzenden Silikonkautschuk (HTV), die in vielen Bereichen wie Kabel- und Leitungsisolierungen, Automobilteilen, Gebäudedichtungen, medizinischen Produkten, Küchenutensilien usw. eingesetzt werden. Durch die Verbesserung der Formulierung und Verarbeitungstechnologie können spezielle Silikonkautschukprodukte mit hitzebeständigen, kältebeständigen, alterungsbeständigen, witterungsbeständigen und elektrisch isolierenden Eigenschaften entwickelt werden.

(3) Siliconharz:

Die Tiefenverarbeitung von Siliconharz umfasst eine Vielzahl von vernetzenden ausgehärteten Beschichtungen, Vergussmassen, Isolierlacken und hochtemperaturbeständigen Materialien. Diese Produkte werden in der Elektro- und Elektronikindustrie, in der Luft- und Raumfahrt, bei Korrosionsschutzbeschichtungen und anderen Bereichen weit verbreitet eingesetzt.

(4) Silan-Haftvermittler:

Als wichtiger Zusatzstoff zur Verbesserung der Grenzflächenhaftung zwischen anorganischen und organischen Materialien hat der Silan-Haftvermittler wichtige Anwendungen in Verbundwerkstoffen, Beschichtungen, Klebstoffen, Füllstoffbehandlung usw.

(5) Funktionale Silane und andere Zwischenprodukte:

Funktionale Silane umfassen eine Reihe von Verbindungen, die die Leistungsfähigkeit von Materialien verbessern können, wie Wasser- und Feuchtigkeitsschutzmittel, Tenside, Viskositätsverbesserer usw. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Silikon-Zwischenprodukten, die für spezifische Anwendungen synthetisiert werden.

(6) Hochleistungs-Wärmemanagementmaterialien:

Mit dem steigenden Bedarf an Wärmeableitung in Fahrzeugen mit neuer Energie, elektronischen Geräten und anderen Bereichen ist die Entwicklung und Produktion von Silikon-Wärmemanagementmaterialien zu einem wichtigen Bereich geworden, wie zum Beispiel wärmeleitende Silikonfette, wärmeleitende Dichtungen, Phasenwechselmaterialien und so weiter.

(7) Biomedizinische Materialien.

Im Bereich der Biomedizin wird Silikon aufgrund seiner guten Biokompatibilität und Stabilität bei der Herstellung von medizinischen Implantaten, Wirkstoffträgern, Tissue-Engineering-Gerüsten usw. verwendet.

(8) Umweltfreundliche Silikonprodukte:

Angesichts der immer strengeren Umweltvorschriften ist die Erforschung und Entwicklung von umweltfreundlichen Silikonprodukten mit niedrigen VOC-Emissionen, einfacher Recyclingfähigkeit und biologischer Abbaubarkeit zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung geworden.

Kurz gesagt, die Tiefenverarbeitung von Silikon ist bestrebt, den technologischen Gehalt und den Mehrwert der Produkte zu erhöhen, neue Anwendungsbereiche zu erschließen und kontinuierlich eine geringere Umweltbelastung des Produktionsprozesses sowie technologische Innovationen anzustreben.

5.2 Was sind die üblichen Geräte für die Tiefenverarbeitung von Silikon?

(1) Präzisionsmischgeräte:

Da Silikonmaterialien im Tiefenverarbeitungsprozess eine präzise Kontrolle der Rohstoffverhältnisse und der Mischgleichmäßigkeit erfordern, ist der Einsatz effizienter und präziser Mischmaschinen wie Hochscherdispergatoren, leistungsstarke Dispergatoren, Doppelplanetarmischer usw. erforderlich.

(2) Reaktor und Reaktor:

Je nach Synthesewegen und Reaktionsbedingungen können Reaktionskessel unterschiedlicher Volumina und Materialien mit Heiz- und Kühlfunktionen erforderlich sein, die Hochdruck- oder Vakuumbetrieb standhalten. Für kontinuierliche Produktionsprozesse kann auch ein kontinuierliches Reaktorsystem zum Einsatz kommen.

(3) Destillationskolonnen und Trennvorrichtungen:

Bei der Reinigung von Silikonmonomeren und einer Vielzahl von Zwischenprodukten sowie der Herstellung von Endprodukten wird eine Destillationskolonne verwendet, um eine effektive Trennung und Reinigung von Verbindungen zu erreichen und sicherzustellen, dass die Produktqualität die Anforderungen bestimmter Kennzahlen erfüllt.

(4) Mahl- und Zerkleinerungsgeräte:

Für Verbundwerkstoffe, die Füllstoffe oder Pigmente enthalten, werden Hochgeschwindigkeitsdispergierer, Sandmühlen und andere Geräte für die Mahl- und Zerkleinerungsverarbeitung benötigt, damit das Material die ideale Partikelgrößenverteilung und Dispergierung erreicht.

(5) Vulkanisations- und Härtungsgeräte:

Für Silikonkautschukprodukte ist es erforderlich, die entsprechende Vulkanisationsausrüstung (wie Plattenvulkanisator, Injektionsvulkanisator usw.) bereitzustellen, um die Vernetzungsreaktion und Formgebung von Silikonkautschukmaterialien zu erreichen.

(6) Verguss- und Kapselungsgeräte:

Für den Verguss und den Schutz von elektronischen Bauteilen ist es notwendig, eine automatisierte Verguss- und Versiegelungsmaschine für präzise und schnelle Verguss- und Versiegelungsvorgänge einzusetzen.

(7) Prüf- und Qualitätskontrollgeräte:

Darunter ein Viskosimeter, Härteprüfer, Prüfgerät für elektrische Eigenschaften, Thermoanalysator (wie DSC, TGA) usw., die für die Echtzeitüberwachung und Endkontrolle der physikalischen Eigenschaften, chemischen Eigenschaften, thermischen Stabilität und anderer Kennzahlen des Produkts verwendet werden.

(8) Umweltbehandlungsanlagen:

Umweltfreundliche Produktionsanlagen umfassen Abgasreinigungsanlagen (z. B. RTO/RCO), Abwasserbehandlungsanlagen sowie Systeme zur Sammlung und Entsorgung von Feststoffabfällen, um sicherzustellen, dass der gesamte Produktionsprozess strengen Umweltvorschriften und Standards entspricht.

(9) Automatisiertes Steuerungssystem:

Hochautomatisierte Steuerungssysteme können sicherstellen, dass die Parameter des Produktionsprozesses wie Temperatur, Druck, Mischgeschwindigkeit usw. stabil und kontrollierbar sind, und auch die Produktionseffizienz verbessern sowie Produktqualitätsprobleme durch menschliche Faktoren reduzieren.

Kurz gesagt, Silikon-Tiefverarbeitungsgeräte erfordern nicht nur ein hohes Maß an Professionalität und technischer Anpassungsfähigkeit, sondern müssen auch strikt die einschlägigen Bestimmungen zur Produktionssicherheit und zum Umweltschutz einhalten, während gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Geräte im Fokus stehen, um die kontinuierliche Stabilität der Produktion und wirtschaftlichen Nutzen zu gewährleisten.

5.3 Marktaussichten in China für tiefverarbeitete Silikonprodukte.

(1) Günstige politische Rahmenbedingungen:

Der Staat fördert und unterstützt die Entwicklung neuer tiefverarbeiteter Silikonprodukte, während er gleichzeitig die veralteten Produktionskapazitäten für vorgelagerte Silikonmonomere einschränkt und abbaut. Die Aussichten für die chinesische Silikonindustrie sind vielversprechend.

(2) Anwendungserweiterung:

Anwendungen der Tiefenverarbeitung von Silikon, insbesondere die Anwendung von Hightech-Produkten, expandieren weiter. 5G-Kommunikation, neue Energien, Unterhaltungselektronik und andere aufstrebende Branchen zeigen einen boomenden Entwicklungstrend. Die schnelle Popularisierung und der Austausch von Endverbraucherprodukten und der unterstützenden Infrastruktur haben die Nachfrage nach Silikonprodukten in der vorgelagerten Industriekette stark angetrieben.

(3) Konsumverbesserung:

Mit der Verbesserung des nationalen Einkommensniveaus und der Verallgemeinerung der Konsumverbesserung ist die Verbrauchernachfrage nach täglichen Bedarfsgegenständen vielfältiger geworden. Insbesondere die Verfolgung von höherwertigen Produkten und Dienstleistungen durch weibliche Verbraucher, wobei mit der “ihre Wirtschaft” als Hauptmarkt die Kosmetikunternehmen ihre Produkte und Konsumkonzepte kontinuierlich innovieren. Es hat das Wachstum der Nachfrage nach weiblichen Kosmetikprodukten kontinuierlich stimuliert und auch den Zuwachs an Silikonprodukten in den oberen Bereichen der Industriekette gebracht.

(4) Zunahme der industriellen Konzentration:

In den letzten Jahren, unter der Führung der nationalen Industriepolitik, der Umweltschutzpolitik und der Verschärfung des Marktwettbewerbs im Laufe der Jahre, wird die chinesische Silikonindustrie immer konzentrierter. Die großen Unternehmen der Branche gewinnen einen immer größeren Marktanteil, während eine Reihe von kleinen und mittleren Unternehmen, die Rohstoffe und einen hohen Energieverbrauch haben, nicht genug in den Umweltschutz investieren, starke Verschmutzung verursachen und deren veraltete Produktionskapazitäten allmählich eliminiert werden. Die gesamte Industriestruktur der Silikonindustrie wurde erheblich verbessert und optimiert.

5.4 Was sind die gängigen Produkte der Tiefenverarbeitung von Silikon?

(1) Silikonkautschuk: Es wird hauptsächlich bei der Herstellung von Dichtungen, Isoliermaterialien, Knöpfen, Schutzausrüstung usw. verwendet.

(2) Silikonöl: Es wird zur Herstellung von Schmiermitteln, Entschäumern, Trennmitteln, Kosmetika usw. verwendet.

(3) Silikonharz: Es wird zur Herstellung von Isolierlacken, Beschichtungen, Klebstoffen, Verkapselungsmaterialien usw. verwendet.

(4) Silan-Haftvermittler: Es wird verwendet, um die Haftung, Wasserbeständigkeit und Hitzebeständigkeit von Materialien zu verbessern.

(5) Silan-Vernetzungsmittel: Es wird verwendet, um die Hitzebeständigkeit, mechanischen Eigenschaften und elektrischen Eigenschaften von Materialien zu verbessern.

(6) Silangas: Es wird bei der Chipherstellung, der Produktion von Solarzellen, der LED-Verkapselung usw. verwendet.

(7) Silan-Flammhemmstoff: Es wird verwendet, um die flammhemmenden Eigenschaften von Materialien zu verbessern.

(8) Silan-Antioxidationsmittel: Es wird verwendet, um die antioxidativen Eigenschaften von Materialien zu verbessern.

(9) Silan-Biozide: Es wird zur Sterilisation und Desinfektion verwendet.

(10) Silan-Lichtstabilisator: Es wird verwendet, um die Lichtstabilität des Materials zu verbessern.

Mit der kontinuierlichen Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wird die Anzahl der Arten von Produkten der Tiefenverarbeitung von Silikon weiter zunehmen.

5.5 Wie sieht der Trend zu höherer Leistungsfähigkeit von Produkten der Tiefenverarbeitung von Silikon aus?

(1) Verbesserung der Hochtemperaturleistung: Durch Verbesserung der Molekülstruktur und Zugabe von Additiven usw., um die Stabilität und Zuverlässigkeit von Silikonprodukten in Hochtemperaturumgebungen zu verbessern.

(2) Verbesserte Witterungsbeständigkeit: Durch Verwendung spezieller Additive und Schutzmaßnahmen, damit Silikonprodukte den Auswirkungen von ultravioletten Strahlen, Oxidation und anderen Faktoren besser widerstehen können, um die Lebensdauer zu verlängern.

(3) Optimierung der mechanischen Eigenschaften: Verbesserung der Härte, Festigkeit, Elastizität und anderer mechanischer Eigenschaften von Silikonprodukten, um den Anforderungen anspruchsvollerer Anwendungen gerecht zu werden.

(4) Verbesserung der elektrischen Eigenschaften: Verbesserung der Isoliereigenschaften, der elektrischen Leitfähigkeit und anderer elektrischer Eigenschaften von Silikonprodukten, um sich an die Entwicklung der Elektronik, Elektrotechnik und anderer Bereiche anzupassen.

(5) Verbesserung der optischen Leistung: Verbesserung der Transparenz, des Brechungsindex und anderer optischer Indikatoren von Silikonprodukten, um den Anforderungen optischer Geräte, der Displaytechnologie und anderer Bereiche gerecht zu werden.

(6) Verbesserung der Biokompatibilität: Herstellung von Silikonprodukten, die sicherer und affiner für menschliches Gewebe sind, angewandt im Bereich der Biomedizin, wie medizinische Geräte, Implantatmaterialien usw.

(7) Optimierung der Umweltleistung: Entwicklung umweltfreundlicherer Silikonprodukte, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren, im Einklang mit den Anforderungen der grünen Entwicklung.

(8) Multifunktionale Integration: Die Integration verschiedener Eigenschaften in ein Silikonprodukt kann ein Mehrzweckmaterial ergeben und den Mehrwert des Produkts erhöhen.

(9) Intelligente Entwicklung: In Kombination mit Sensoren, intelligenten Materialien und anderen Technologien verfügen Silikonprodukte über Selbstdiagnose, Selbstreparatur und andere intelligente Funktionen.

(10) Maßgeschneiderte Produktion: Bereitstellung personalisierter Silikon-Tiefverarbeitungsprodukte entsprechend den spezifischen Kundenanforderungen, um spezielle Anwendungen in verschiedenen Bereichen zu erfüllen.

Diese Trends spiegeln die Marktnachfrage nach Hochleistungs-Silikon-Tiefverarbeitungsprodukten wider. Unternehmen müssen weiterhin in Forschung und Entwicklung innovativ sein, um der sich ändernden Marktnachfrage gerecht zu werden. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie und der Ausweitung der Anwendungsbereiche wird sich der Trend zur Hochleistung von Silikon-Tiefverarbeitungsprodukten weiterentwickeln und verändern.

5.6 Die Auswirkungen der Hochleistung von Silikon-Tiefverarbeitungsprodukten auf das Marktwettbewerbsmuster:

(1) Produktdifferenzierung:

Hochleistungsprodukte, um die Kundennachfrage nach besonderen Leistungen zu erfüllen, sodass Unternehmen von Wettbewerbern differenzierte Produkte auf den Markt bringen können, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.

(2) Mehrwert steigern:

Hochleistungs-Silikon-Tiefverarbeitungsprodukte haben in der Regel einen höheren Mehrwert, was Unternehmen hilft, ihr Gewinnniveau zu verbessern und dadurch einen größeren Vorteil im Marktwettbewerb zu erlangen.

(3) Anwendungsbereiche erweitern:

Mit der Verbesserung der Produktleistung können sich die Anwendungsbereiche weiter ausdehnen, was Unternehmen neue Marktchancen bietet.

(4) Erhöhte technische Hürden:

Hochleistung erfordert von Unternehmen fortschrittlichere Technologie und F&E-Fähigkeiten, was die technischen Hürden für neue Marktteilnehmer erhöht und bestehenden Unternehmen hilft, einen Wettbewerbsvorteil zu wahren.

(5) Wettbewerb um Marktanteile:

 

Kunden neigen in der Regel dazu, Produkte mit besserer Leistung zu wählen, daher können Hochleistungsprodukte Unternehmen dabei helfen, um Marktanteile zu konkurrieren und das Muster des Marktwettbewerbs zu verändern.

(6) Förderung von Innovation und F&E:

Um sich im Wettbewerb um Hochleistung hervorzuheben, müssen Unternehmen kontinuierlich ihre F&E-Investitionen erhöhen und technologische Innovationen fördern, wodurch das technologische Niveau der gesamten Branche gesteigert wird.

(7) Kooperation und Allianzen:

Unternehmen müssen möglicherweise mit Universitäten, Forschungseinrichtungen usw. zusammenarbeiten, um gemeinsame F&E und technologische Innovation durchzuführen, um die Marktnachfrage nach Hochleistungsprodukten zu erfüllen.

(8) Beschleunigung der Branchenintegration:

Hochleistung kann zu einem verstärkten Marktwettbewerb führen, und einige Unternehmen mit schwächerer technischer Stärke könnten ausscheiden oder übernommen werden, was den Prozess der Branchenintegration beschleunigt.

Veränderungen im Muster des Marktwettbewerbs werden von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter Marktnachfrage, Preis, Marke und Marketingstrategie. Unternehmen müssen diese Faktoren umfassend berücksichtigen und kontinuierlich ihre Stärken verbessern, um sich an Marktveränderungen anzupassen und im Wettbewerb erfolgreich zu sein. Auch die Regierung und Industrieverbände sollten ein gutes Innovationsumfeld schaffen, um die gesunde Entwicklung der Silikon-Tiefverarbeitungsindustrie zu fördern.

6. Wie kann die Silikonindustrie umweltfreundlicher gestaltet werden?

6.1 Welche Umweltauswirkungen hat der Silikonproduktionsprozess? 

(1) Luftverschmutzung:

Der Syntheseprozess der Silikonproduktion erzeugt eine große Anzahl organischer Abgase, darunter nicht umgesetzte Rohstoffe, Nebenprodukte und durch Hochtemperaturspaltung von Chlorwasserstoff und anderen schädlichen Gasen. Wenn die Abgase nicht effektiv behandelt werden, bevor sie direkt in die Atmosphäre abgegeben werden, verursachen sie eine ernsthafte Verschmutzung der Luftqualität und können für die menschliche Gesundheit und die umgebende ökologische Umwelt schädlich sein.

(2) Wasserverschmutzung:

Während der Herstellung von Silikon-Monomeren (wie Methylchlorsilan) und der Verarbeitung nachfolgender Produkte entsteht Abwasser, das organische und anorganische Stoffe enthält. Zu den Schadstoffen im Abwasser gehören Salze, Silikate, siliciumorganische Verbindungen, Katalysatorrückstände usw. Wenn es ohne ordnungsgemäße Behandlung direkt abgeleitet wird, stellt es eine Gefahr für Oberflächenwasser, Grundwasser und aquatische Ökosysteme dar.

(3) Feste Abfälle:

Der Silikonproduktionsprozess erzeugt eine gewisse Menge an festen Abfällen, darunter Staub, Abfallrückstände, Abfallkatalysatoren und so weiter. Wenn feste Abfälle nicht angemessen entsorgt werden, belegen sie nicht nur Landressourcen, sondern können auch zu einer Verschlechterung der Bodenqualität und zur Anreicherung von Schwermetallen und anderen schädlichen Substanzen führen.

(4) Berufsbedingte Gesundheitsrisiken:

Menschen, die über einen längeren Zeitraum in Silikonproduktionswerkstätten arbeiten, können aufgrund des Einatmens von Kieselsäurestaub oder des Kontakts mit schädlichen chemischen Substanzen an Berufskrankheiten wie Silikose leiden.

(5) Ökologische Auswirkungen:

Einige siliciumorganische Produkte und ihre Abbauprodukte können toxische Wirkungen auf empfindliche aquatische Populationen haben und das aquatische ökologische Gleichgewicht beeinträchtigen.

Um die negativen Auswirkungen der Silikonindustrie auf die Umwelt zu mildern, werden Unternehmen in der Regel verpflichtet, fortschrittliche Technologien für saubere Produktion und Umweltschutz einzusetzen, streng relevante Umweltvorschriften einzuhalten, sicherzustellen, dass Abgase, Abwasser und feste Abfälle ordnungsgemäß behandelt und recycelt werden, und die Umweltleistung der gesamten Industriekette durch die kontinuierliche Erforschung und Entwicklung von Silikonmaterialien mit geringer Toxizität, leichter Abbaubarkeit und Umweltfreundlichkeit zu verbessern. Gleichzeitig haben der Staat und die lokalen Behörden eine Reihe strenger Umweltstandards und Emissionskontrollanforderungen formuliert, um das Umweltverhalten der siliciumorganischen Industrie zu regulieren.

6.2 Welche Hauptschadstoffe sind im Abwasser der Silikonindustrie-Kette enthalten?

(1) Organische Stoffe:

Einschließlich Benzol, Toluol, Xylol, Ethanol, Butanol, Chlorsilane usw. Dies sind organische Lösungsmittel und Nebenprodukte, die während der Synthese von Silikon-Monomeren und der anschließenden Herstellung von Harzen, Kautschuken und anderen Produkten entstehen.

(2) Polymere:

Wie Silikonöl, Silikonkautschuk, Silikonharz, Silikon-Zwischenprodukte usw. Dies sind die Hauptbestandteile von Silikonmaterialien und können während der Reinigung von Reaktionsanlagen oder der Produktverarbeitungsstufe in das Abwasser gelangen.

(3) Anorganische Stoffe:

Einschließlich Salzsäure, Schwefelsäure, Natriumhydroxid und anderer starker Säuren und Basen, die als Reaktionsmedium oder Neutralisatorrückstand im Abwasser verwendet werden.

(4) Schwermetallionen:

Bestimmte Prozesse können Schwermetallkatalysatoren oder andere schwermetallhaltige Rohstoffe betreffen, und deren Rückstände im Abwasser erhöhen die Toxizität des Abwassers.

(5) Chloride und andere Salze:

Da Silikonverbindungen in der Regel Chlor enthalten, weist das Abwasser einen hohen Salzgehalt auf, hauptsächlich Chloridsalze.

(6) Tenside und Zusatzstoffe:

Alle Arten von Tensiden und anderen Hilfszusatzstoffen, die im Produktionsprozess von Silikonprodukten verwendet werden, können ebenfalls im Abwasser vorhanden sein.

(7) CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf):

Silikonabwasser weist hohe CSB-Werte auf, was bedeutet, dass das Wasser durch den extrem hohen Gehalt an organischen Substanzen oxidiert und zersetzt werden kann, was zu einer schweren Verschmutzung der Gewässer führt.

(8) pH-Instabilität:

Silikonabwasser ist oft sauer und muss neutralisiert werden, um die Einleitungsnormen zu erfüllen.

(9) Schwebstoffe (SS):

Einschließlich partikulärem Siliziumdioxidpulver, nicht vollständig umgesetzten Rohstoffen und Schlamm, der im Flockungs- und Fällungsprozess anfällt.

Die Behandlung von Silikonabwasser stellt eine Herausforderung für die Abwasserbehandlung dar, da es komplexe und schwer abbaubare Silikonverbindungen enthält. Die folgenden sind einige gängige Methoden zur Behandlung von Silikonabwasser:

(1) Physikalisches Verfahren:

Mischung und Flockungsfällung: Durch Zugabe von Flockungsmitteln (wie polymerisiertem Aluminiumchlorid, Polyacrylamid usw.) werden die Partikel im Abwasser aggregiert und sedimentiert. Filtration: einschließlich Tiefenfiltration, Membranfiltration und andere Methoden zur Entfernung von suspendierten und teilweise gelösten Stoffen. Fest-Flüssig-Trennung: z.B. Filterpressentechnologie zur Entwässerung des Schlamms nach der Flockung.

(2) Chemisches Verfahren:

Eisen-Kohlenstoff-Mikroelektrolyse: Verwendung von Eisen- und Kohlenstofffüllstoffen zur Bildung einer Primärzelle unter sauren Bedingungen, wobei Fe2+-Ionen erzeugt werden, um die Oxidation organischer Schadstoffe zu katalysieren. Fenton-Reagenz-Oxidation: Verwendung von H2O2, das durch Fe2+ katalysiert wird, um Hydroxylradikale zu erzeugen, fortschrittliche Oxidation von Silikonverbindungen im Abwasser. Chemische Koagulation: Zugabe spezifischer Chemikalien, um die organischen Siliziumsubstanzen im Abwasser zu fördern, sodass sie Flocken bilden, die leicht ausfallen.

(3) Biologisches Verfahren:

Anaerobe biologische Behandlung: Anaerobe Bakterien zersetzen einen Teil der organischen Substanz, um die Biochemie des Abwassers zu verbessern. Aerobe biologische Behandlung: Verwendung von Belebtschlamm- oder Biofilmverfahren, Nutzung von Mikroorganismen zum Abbau der biologisch abbaubaren Bestandteile in Organosilikon-Abwasser. Zweistufige oder mehrstufige biochemische Behandlung: durch mehrstufige aerobe und anaerobe Reaktionen allmählicher Abbau organischer Substanzen.

(4) Fortschrittliche Oxidationstechnologie: Ozonkatalysierte Oxidation: Verwendung von Ozon in Kombination mit einem Katalysator zur Verbesserung der Oxidationskapazität und Zerstörung der Molekülstruktur von Organosilikon. Elektrochemische Oxidation: direkte oder indirekte Oxidation von Silikon-Schadstoffen im Abwasser auf der Elektrodenoberfläche.

(5) Verdampfungs- und Kondensationsrückgewinnungsverfahren:

Verdampfung und Konzentrierung: Verdampfung von Wasser im Abwasser durch Erhitzen, wodurch eine hohe Konzentration von Silikonkomponenten für die anschließende Behandlung oder Ressourcenrückgewinnung zurückbleibt. Verdampfungskondensator: ermöglicht die Trennung der flüchtigen Schadstoffe und Salze im Abwasser bei gleichzeitiger Verbesserung der Biochemie des Abwassers.

 

(6) Andere kombinierte Verfahren:

Entsprechend den Eigenschaften des Abwassers wird ein umfassendes Behandlungsprogramm aus Vorbehandlung, Hauptbehandlung und Tiefenbehandlung konzipiert, wie z.B. physikalisch-chemische Vorbehandlung zur Reduzierung der Toxizität, dann biochemische Behandlung und schließlich ergänzt durch fortschrittliche Oxidationstechnologie zur weiteren Reduzierung des CSB.

Diese Methoden können einzeln angewendet oder je nach den Eigenschaften des Abwassers und den Emissionsstandards flexibel zu verschiedenen Prozessen kombiniert werden, um eine effektive Behandlung von Organosilikon-Abwasser und die Einhaltung der Einleitungsnormen zu erreichen sowie wertvolle Ressourcen so weit wie möglich zurückzugewinnen.

6.3 Was sind die Hauptschwierigkeiten bei der Behandlung von Silikonabwasser?

(1) Schwer abbaubar:

Silikonverbindungen basieren hauptsächlich auf der Silizium-Sauerstoff-Bindung als Hauptkettenstruktur; diese stabile kovalente Bindung verleiht Organosilikon-Molekülen eine starke chemische Stabilität, und sie werden durch allgemeine biologische oder chemische Oxidationsprozesse nicht leicht zersetzt.

(2) Hohe Konzentration organischer Stoffe:

Abwasser aus der Silikonproduktion enthält eine große Anzahl von Silikon-Zwischenprodukten, Alkoholen (wie Methanol und Ethanol), Silikonharzen, Silikonöl und anderen Bestandteilen, was dazu führt, dass sein CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) und BSB (Biochemischer Sauerstoffbedarf) in der Regel hoch sind und weit über die Auslegungskapazität konventioneller Kläranlagen hinausgehen.

(3) Toxizität und Hemmung:

Einige der Silikonstoffe können toxische oder hemmende Wirkungen auf Mikroorganismen haben, die Aktivität des biochemischen Behandlungssystems verringern und die Effizienz der anaeroben und aeroben biologischen Behandlungsprozesse beeinträchtigen.

(4) Vorhandensein von Schwermetallionen:

Das bei der Monomersynthese anfallende Abwasser kann Schwermetallionen wie Kupfer, Zink usw. enthalten. Diese Schwermetalle sind nicht nur schädlich für die Umwelt, sondern können auch Komplexe bilden, die während des Behandlungsprozesses schwer auszufällen und zu trennen sind, was die Komplexität der Abwasserbehandlung erhöht.

(5) Starke Säure und Alkalinität:

Silikonabwasser weist oft eine starke Säure oder Alkalinität auf, die neutralisiert und vorbehandelt werden muss, um die Anforderungen des nachfolgenden Behandlungsprozesses zu erfüllen.

(6) Große Schlammproduktion und Verarbeitungsschwierigkeiten:

Chemische Fällung, Eisen-Kohlenstoff-Mikroelektrolyse und andere Verfahren erzeugen eine große Menge an Schlamm, der Schwermetalle oder andere gefährliche Stoffe enthält. Dieser Teil des Schlamms ist gefährlicher Abfall, mit hohen Behandlungskosten und strengen Umweltauflagen.

(7) Niedrige Ressourcenrückgewinnungsrate:

Aufgrund der komplexen Zusammensetzung des Silikonabwassers und der derzeitigen technischen Möglichkeiten, gleichzeitig eine wirksame Entfernung von Schadstoffen zu erreichen, ist es oft schwierig, die wertvollen Bestandteile effizient zurückzugewinnen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Behandlung von Silikonabwasser hohe technische Anforderungen, komplexe Behandlungsprozesse und hohe Betriebskosten bestehen, und für die bestehenden Behandlungsanlagen und -technologien ist es eine Herausforderung, hohe Einleitungsstandards zu erreichen. Daher ist die Entwicklung neuer Behandlungstechnologien und -verfahren, die effizient, wirtschaftlich und umweltfreundlich sind, zu einer wichtigen Forschungsrichtung in diesem Bereich geworden.

6.4 Was sind die Abgasschadstoffe bei der Silikonproduktion?

(1) Chlorwasserstoff (HCl):

Bei der Herstellung von Silikonmonomeren entsteht bei der Reaktion von Metallsilizium mit Methylenchlorid zur Erzeugung von Methylchlorsilan eine große Menge an Chlorwasserstoff-Abgas.

(2) Chlorsilane:

Einschließlich verschiedener Methylchlorsilane, Chlormethan und anderer chlorhaltiger Siliziumverbindungen usw., die während des Synthese- und Behandlungsprozesses in die Atmosphäre verdampfen oder entweichen können.

(3) Staub:

Siliziumdioxidstaub entsteht durch diffuse Emissionen von Siliziumdioxidstaub während der Verarbeitung und des Transports sowie durch andere feste Partikel.

(4) Saure Gase:

Zusätzlich zu Chlorwasserstoff kann dies andere saure Gase wie Fluorwasserstoff (HF) und Schwefeldioxid (SO2) enthalten.

(5) Flüchtige organische Verbindungen (VOCs):

Zum Beispiel können organische Lösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Xylol und einige niedermolekulare Organosiliziumverbindungen während der Hochtemperaturreaktion oder in der Nachbehandlungsstufe in Dampfform entweichen.

(6) Brennbare und explosive Gase:

Wie zum Beispiel Methyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan usw. Diese Verbindungen sind nicht nur schädlich für die Umwelt, sondern bergen auch ein hohes Brand- und Explosionsrisiko.

(7) Stickoxide (NOx):

Stickoxidemissionen können in bestimmten Hochtemperaturprozesssegmenten auftreten.

Um die Auswirkungen dieser Schadstoffe auf die Umwelt zu reduzieren, setzen Silikonhersteller in der Regel hocheffiziente Abgassammelsysteme mit entsprechenden Reinigungsanlagen ein, wie Kondensation, Absorption und Neutralisation, Adsorption, Verbrennung (RTO/RCO) und andere Technologien, um die schädlichen Bestandteile des Abgases zu entfernen.

6.5 Welche festen Abfälle werden bei der Silikonherstellung erzeugt und wie werden sie behandelt?

(1) Nebenprodukte und Rückstände:

Bei der Herstellung von Organosilizium kann eine bestimmte Menge an festen Nebenprodukten anfallen, wie Reaktionsrückstände und Filtrationsrückstände. Diese Rückstände enthalten in der Regel nicht vollständig umgesetzte Rohstoffe, Katalysatoren und durch die Reaktion entstandene nutzlose Nebenprodukte, und können mit den im Patent beschriebenen Verfahren behandelt werden, wie z. B. durch Extraktion wertvoller Bestandteile wie Siliziumdioxidpulver und Kupferpulver mittels Säurelösung.

(2) Abfallkatalysator:

Bestimmte Katalysatoren, die im Silikonsyntheseprozess verwendet werden, werden nach Gebrauch zu verbrauchten Katalysatoren und müssen durch spezielle Technologien recycelt oder sicher entsorgt werden.

(3) Schlamm aus der Abwasserbehandlung:

Schlamm, der nach dem Abwasserbehandlungsprozess (z. B. physikalische und chemische Vorbehandlung, biochemische Behandlung usw.) anfällt, kann Schwermetalle, organische Stoffe und andere gefährliche Substanzen enthalten, die entwässert und stabilisiert werden müssen und je nach Beschaffenheit für Deponierung, Verbrennung oder stoffliche Verwertung ausgewählt werden.

(4) Abfälle aus der Anlagenreinigung:

Abfälle, die bei der Reinigung und Wartung von Produktionsanlagen anfallen, können Silikonöle, Lösungsmittel und andere gemischte Schadstoffe enthalten, die gesammelt und gezielt einer Reinigung und Behandlung zugeführt werden müssen.

(5) Verpackungsabfälle:

Einschließlich Behälter mit Rohstoffen oder Fertigprodukten sollten dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft folgen, soweit möglich sortiert, recycelt und wiederverwendet werden.

Umfassende Behandlungsmethoden und -technologien für feste Silikonabfälle können umfassen::

(1) Stoffliche Verwertung: Wie oben erwähnt, werden Siliziumpulver und Metalle aus dem Abfallrückstand extrahiert und in marktfähige Produkte umgewandelt.

(2) Thermische Behandlung: Die Teile, die nicht für das Recycling geeignet sind, können durch Hochtemperaturverbrennung reduziert werden, und ein Teil des Verbrennungsprozesses kann eine Energierückgewinnung ermöglichen.

(3) Verfestigung/Stabilisierung: Abfälle mit starker Toxizität und leichter Migrationsfähigkeit werden verfestigt, um ihre Umweltrisiken zu verringern.

(4) Sichere Deponierung: Für restliche feste Abfälle, die nicht effektiv verwertet oder behandelt werden können, müssen sie gemäß den Anforderungen der relevanten Umweltvorschriften auf einer sicheren Deponie entsorgt werden, die den Standards entspricht.

(5) Regenerationsprozess: Die Entwicklung neuer Regenerationstechnologien und -prozesse, bei denen feste Abfälle in Rohstoffe oder Energie umgewandelt werden, die wieder in den Industriekreislauf gelangen können.

Insgesamt legt die Behandlung fester Abfälle in der Silikon-Industriekette Wert auf die Prinzipien der Minimierung, der stofflichen Verwertung und der Schadlosigkeit und ist bestrebt, die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und gleichzeitig die Umwelt zu schützen.

6.6 Silikonunternehmen müssen über Umweltschutzeinrichtungen verfügen:

(1) Abgasbehandlungsanlagen:

 Abgaswaschturm: Er wird verwendet, um Chlorwasserstoff, saure Gase, organische flüchtige Verbindungen (VOCs) und andere schädliche Gase zu entfernen, die während des Produktionsprozesses entstehen.

Aktivkohleadsorptionsanlage: Zur Adsorption von giftigen und schädlichen Stoffen in organischen Abgasen.

RTO/RCO (Regenerativer thermischer Oxidator/Katalytische Verbrennungsanlage): Hocheffizienter thermischer Abbau von hochkonzentrierten organischen Abgasen.

 Entstauber: Zum Beispiel ein Schlauchfilter oder ein Elektrofilter, um den Staub im Produktionsprozess aufzufangen.

(2) Abwasserbehandlungsanlagen:

 Vorbehandlungssystem: Einschließlich Rechen, Absetzbecken, Konditionierungsbecken usw., um Schwebstoffe und grobe Verunreinigungen im Abwasser vorab zu trennen.

 Chemischer Reaktionstank: Wird verwendet, um den Säure- und Alkaligehalt des Abwassers zu neutralisieren sowie Flockungs-, Koagulations- und Fällungsbehandlung von Abwasser, das organische Stoffe und Schwermetallionen enthält.

 Biologische Behandlungseinheit: Wie Belebtschlammverfahren, Biofilmverfahren und andere biochemische Behandlungsanlagen, die Mikroorganismen zum Abbau organischer Schadstoffe im Abwasser nutzen.

 Tiefenbehandlungssysteme: Wie fortschrittliche Oxidationstechnologie (AOP), Umkehrosmose (RO), Elektrodialyse (ED), Ultrafiltration (UF) und andere Verfahren, um die Konzentration gefährlicher Stoffe im Abwasser weiter auf den Einleitungsstandard zu reduzieren.

 Wasserwiederverwendungsanlagen: Nach mehrstufiger Behandlung und Reinigung wird ein Teil des Abwassers recycelt und im Produktionsprozess oder für andere nicht trinkbare Wassernutzungen wiederverwendet.

(3) Anlagen zur Entsorgung fester Abfälle:

 System zur Sammlung und Klassifizierung fester Abfälle: Einschließlich temporärer Lagerbereiche und Klassifizierungseinrichtungen für feste Abfälle.

 Verbrennungsanlage für gefährliche Abfälle: Für feste Abfälle, die giftige und gefährliche Bestandteile enthalten und nicht verwertet werden können, wird Verbrennungstechnologie zur harmlosen Behandlung eingesetzt.

 Verfestigungs-/Stabilisierungseinheit: Stabilisierung bestimmter gefährlicher Abfälle, um deren Mobilität und Toxizität zu verringern.

 Anlagen zur Regeneration von Abfallkatalysatoren oder zur sicheren Deponierung: Für spezielle feste Abfälle wie Abfallkatalysatoren werden geeignete Maßnahmen zur Regeneration und Nutzung oder zur sicheren Deponierung gemäß den Vorschriften ergriffen.

(4) Anlagen zur Lärmbekämpfung:

Schallschutzgehäuse oder Schalldämpfer: An den Produktionsanlagen installiert, die große Lärmemissionen verursachen, um die Lärmbelastung zu reduzieren.

(5) Umweltüberwachungssystem:

 Online-Überwachungsausrüstung: Echtzeitüberwachung der Schadstoffkonzentrationen an den Abgas- und Abwassereinleitungsstellen, um sicherzustellen, dass die Emissionen den Standards entsprechen.

 Laboranalytische Instrumente: Regelmäßige Probenentnahme zur Prüfung des Gehalts verschiedener Schadstoffe in Abwasser, Abgas und festen Abfällen, um die Anforderungen der Umweltüberwachung zu erfüllen.

(6) Ausrüstung zur Energieeinsparung und Emissionsminderung:

Abwärmerückgewinnungssystem: Nutzen Sie die während des Produktionsprozesses erzeugte Abwärme, um die Energieausnutzung zu verbessern und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren.

Unternehmen der Silikonindustrie müssen basierend auf ihren eigenen Produktionsprozessmerkmalen und umweltpolitischen Anforderungen eine angemessene Zuweisung verschiedener Arten von Umweltschutzeinrichtungen vornehmen, um sicherzustellen, dass der gesamte Produktionsprozess eine effektive Verwaltung der “drei Abfälle” (Abgas, Abwasser, feste Abfälle) und emissionskonforme Einhaltung erreicht. Außerdem müssen sie aktiv Konzepte der saubereren Produktion und Kreislaufwirtschaft umsetzen und die Ressourcennutzung und das Umweltmanagement verbessern.